襄渝二线羊子岭隧道下穿既有铁路施工技术

王小战

(中铁二十局集团第六工程有限公司,西安 710032)

1 工程概况

羊子岭隧道起讫里程 YD1K440+250～YD1K441+685,全长 1435m。在进口 YD1K440+290～+330段下穿既有襄渝铁路。隧道下穿段拱顶与既有线路肩高差 10.3m,洞口处于既有铁路路基坡脚,洞口边仰坡即为既有铁路路基边坡。

该段地层主要为第四系坡、残积粉质黏土和洪积层膨胀土,下伏三叠中统雷口坡组岩溶角砾岩、白云岩,设计为 V级围岩。该段浅埋围岩软弱,节理发育且整体性较差,地下水丰富,受既有线运营列车振动影响较大。防止在隧道施工过程中出现既有线边坡滑坍和隧道内塌方,避免影响既有线行车安全,是本工程控制的重点。

2 施工方案

针对地层结构松散,该段埋深浅、振动大、易松弛,易造成塌方和滑坡事故的特点,确定了“加固既有线、强化边仰坡、防治水、强支护、短进尺、快封闭、紧二衬”的施工原则。

2.1 便梁加固既有线

对隧道下穿段上部的既有线路采用 D24便梁整体架空。

(1)便梁支墩

根据羊子岭隧道进口地质情况,便梁支墩采用人工挖孔桩,挖孔桩直径为 1.5m(不含护壁),桩体采用C25钢筋混凝土,护壁采用 C20混凝土,桩基底部进入隧底高程下 0.8m,桩长为 23.0m(图1)。D24型施工便梁的两片纵梁支撑在人工挖孔桩上,铁路所承受的载荷通过便梁转换至挖孔桩,力的传递过程为:列车荷载→钢轨→横梁→纵梁→挖孔桩支墩→地基。

图1 D24型施工便梁侧面、剖面(单位:cm)

(2)便梁架设

便梁架设平面布置见图2。

图2 D型钢便梁平面布置示意(单位:cm)

便梁运输、安装施工,均纳入“天窗点”内进行,并在工务部门现场配合的情况下进行施工。

①调整枕木间距。按 670mm左右的间距调整好轨枕间距,在既有线钢轨上打标记,然后串动轨枕位置,留出横梁插入空位,并将多余的轨枕抽出,串动后枕木底应捣固串实。

②插入钢横梁。按钢轨标记处插入钢横梁,并按线路中心两边对称找齐。采用定位角钢定位横梁,同时垫好橡胶垫,上好钢轨扣件。

③纵梁就位。封锁区间,接触网配合停电,在“天窗点”内利用轨道吊车将 D24施工便梁运到现场直接吊装。前后轨道定位后,放下纵梁打紧马腿。采用抬吊的方法,分别把便梁的两片纵梁吊放到线路两侧的便梁支墩上。

④安装连接板及牛腿。此时钢轨扣件可以临时松开,待纵梁与横梁连接完毕后再固定钢轨扣件,轨枕可不抽出。

⑤调整高程。便梁及轨道扣件全部安设完毕后,利用开车间隙时间调整支墩垫木,使便梁全面受载加压,检查便梁线路,并把螺丝全面拧紧一遍。

⑥安装斜杆、所有联结系统、挡砟件。组装过程中,联结板及牛腿上的螺栓孔要上满螺栓,弹簧垫圈不得漏装。

(3)便梁施工中应注意的几个问题

①在两轨枕的空隙处装上钢横梁,上紧联结螺栓,随后立即捣固密实。为防止轨道短路,每次需在两股钢轨中的 1股下面垫上大块绝缘橡胶板,再塞入 1根横梁。塞入横梁时要对准主梁联结板并定位。横梁采用 φ22mmU形螺栓与纵梁连接成为一整体,同时上好扣件,垫好橡胶轨垫。

②将纵梁就位在设置好的桩基支墩上,纵梁底部采用杂木板作为支座,总厚度为 50mm,将便梁纵梁的高程及平面位置精确对位,拉对角线检查是否方正,以便于安装斜杆。

③便梁的施工严格按其使用说明书中的规定进行,不得随意减少其配件。

④牛腿及联结板上全部螺栓应同时上紧,弹簧垫圈置于螺母及平垫圈之间。使用过程中要随时检查,上紧松动的螺栓。便梁上要尽可能避免钢轨接头,不能避免时,钢轨接头必须调整在横梁上。

(4)便梁拆除、线路恢复

待下穿既有线段隧道二衬施工完毕,达到设计强度后,向监理单位和设备管理部门提出验收申请,验收合格后拆除便梁,恢复线路。便梁拆除作业是在便梁范围钢轨下补充道砟(初步夯实)后,按照 D24型便梁架设作业顺序反向进行,其中支墩上的支座板在拆移纵梁时一并拆除。

2.2 强化边仰坡

根据现场实际情况,采用 A、B组填料对既有路基边坡进行反压护坡处理,减缓原有路基边坡。由上至下第一级边坡坡率为 1∶1.5,高 8m,预留 2m平台,第二级边坡坡率为 1∶1.75,并采用浆砌片石施作人字形截水骨架护坡,坡脚修建高 1mM7.5浆砌片石挡墙,根据设计在路基边坡合适位置设置抗滑桩。

2.3 防治水

隧道施工前,先在洞顶边坡及仰坡外 5m处砌筑梯形排水沟和截水天沟;对既有线路基边坡进行强化完成后,恢复既有路基两侧边沟,确保双侧排水沟排水畅通,防止地表水下渗;对隧道开挖后出现的集中出水点,可在二衬施工前,临时埋设引水管,将渗水引入排水沟,避免渗水沿边墙流淌,破坏初期支护;二衬施工前严格控制防水板、止水带、透水盲管的施工质量,保证排水通畅不渗水。

2.4 隧道施工

(1)超前支护

在 YD1K440+250～YD1K440+288处,在拱部设置 2环小导管,内环间距 20cm,外环间距 40cm,小导管采用 φ42mm无缝钢管,管长 3m,外插角 5°,注浆以1.0MPa为终压并持续 3min作为注浆终结控制条件。

在 YD1K440+290处施作纵向长 35m的超前大管棚,大管棚采用 φ89mm钢花管(壁厚 5mm),共 20根,环向间距 40cm,每根管棚内设 4根 φ22mm的钢筋,压注 1∶1水泥砂浆。

(2)短进尺

采用上下导坑超短台阶进行开挖。上导坑开挖至设计起拱线处,利用下导坑开挖爆破后的砟垫底,用挖掘机挖出上导坑内石砟,对上导坑进行超前支护和系统支护后,清理下导坑弃砟。上下台阶的距离控制在3～5m以内,进尺严格控制在 1.0m以内。

(3)快封闭

隧道每开挖完成一个循环,立即对开挖面进行系统支护,使围岩尽快封闭成环。系统锚杆采用长 350 cm,φ25mm钢筋制作的砂浆锚杆垂直于开挖轮廓线布置,灌浆时水泥砂浆内掺入早强剂,砂浆强度为M20。钢筋网片采用 φ8mm钢筋,间距 20cm×20cm,提前加工好,待系统锚杆施作完成后,运至隧道内安装,网片与锚杆外露头及钢架连接成整体。钢拱架采用 I20型钢制作,按照 0.5m/榀进行安装,拱架安装时注意保持拱脚稳固,拱架与系统锚杆焊接牢固。喷射混凝土严格按照配合比进行配制以保证强度,喷射厚度不小于设计值,混凝土表面平整。

(4)紧二衬

根据本段隧道所处的特殊地理位置,制定了二衬紧跟掌子面的施工方案。二衬模板采用大型整体式衬砌台车,长 9m,隧道每掘进 9m,就立即施工仰拱和小边墙,紧跟着支设衬砌台车进行二衬施工。如果二衬影响到掌子面的掘进,则暂时停止掘进,必须保证二衬及时施工。

3 结语

邻近既有线施工,必须把保证既有线行车安全放在第一位。羊子岭隧道通过以上施工措施,安全顺利地穿过了既有襄渝铁路,受到了上级领导和各铁路管理部门的一致好评。

[1]陈周斌,吴祖福,董光炎.浅埋隧道下穿铁路的线路加固措施与效果分析[J].铁道标准设计,2005(3).

[2]李兆平,李铭凯,黄庆华.南京地铁车站下穿既有铁路站场施工技术研究[J].岩石力学与工程学报,2005(6).