暗挖隧道下穿既有铁路施工工艺

2014-10-21韩连喜

建筑工程技术与设计 2014年35期

关键词：铁路线拱顶工法

韩连喜

【摘要】本文着重阐述了莞惠城际轨道交通GZH-7标区间暗挖隧道7次下穿既有铁路的技术控制，保证了在隧道施工过程中对既有铁路实施有效保护，避免了国家财产损失及施工作业人员人身安全事故的发生，安全顺利的完成了下穿既有线施工任务。

【关键词】隧道下穿既有线铁路施工；线路加固措施

一、工程概述

1.1、工程概况

本段区间隧道下穿广深、京九等既有铁路线，下穿厂房、居民建筑及道路，隧道右线全长2419.82m，左线全长2441.163m。

该范围内设置DK45+176施工竖井DK45+805施工竖井。本区间线路单一，为单线单洞隧道，轨面以上净空均采用8m，净空横断面面积为42.5m2。线路平面曲线半径800m，区间左右线间距为15.3～20.24m。隧道最大线路纵坡为30.0‰，最小纵坡为2.0‰，竖曲线半径10000m，隧道埋深7.6～51.1m。设计时速160Km/h。本段隧道采用浅埋暗挖法及喷锚构筑法施工。

1.2、地质情况

本段场地地质构造简单，上覆第四系人工堆积层（Q4ml）、第四系全新统冲积层（Q4al）、下伏基岩为前震旦系（Pz1）混合片麻岩。

沿线地下水主要为第四系地层中的孔隙水和基岩裂隙水。第四系孔隙水，主要赋存于第四系地层中，地下水位埋深0.0～6.5m，高程0.0～19.42m，其补给方式主要由大气降水补给，排泄以大气蒸发为主。基岩裂隙水，主要赋存基岩的裂隙中，水量不大，一般略具承压性，埋深变化较大。

1.3、下穿既有铁路施工方法简述

矿山法隧道下穿既有铁路段，隧道主要穿越弱风化混合片麻岩。根据隧道断面形式、埋深及所处地质条件，本段隧道采用矿山法施工，断面形式为单线单洞马蹄形断面，结构采用复合式衬砌。在Ⅲ级围岩段采用台阶法加临时仰拱施工并结合洞内注浆止水辅助措施；在Ⅴ、Ⅵ级围岩段采用CD工法开挖，洞内上半断面注浆，并打设超前大管棚。

二、主要技术措施

2.1、总体技术措施

1）穿越前，采用地质雷达对穿越地段地下做详尽地下勘探，彻底摸清地下障碍物情况，排除意外因素。

2）隧道开挖前进行洞内止水注浆，施工中应坚决杜绝水土的大量流失，遇有险情应马上停止开挖，及时补强结构、加固地层。

3）隧道下穿既有铁路线前，采用吊轨及纵横工字钢梁加固法对既有铁路进行线路加固。

4）围岩变形过大或初期支护变形不收敛，又难以及时补强时，可设置临时仰拱或横撑，必要时提前施作二次衬砌，此时二次衬砌应予加强。

5）下穿过程中应对下穿铁路进行实时监测，并根据监测反馈的信息及时优化调整掘进参数，做到信息化动态施工管理。

6）穿越既有铁路，存在一定的施工风险，针对有可能发生的一些突发事件，从管理、技术和组织等方面分析，制定相应的应急预案。

7）鉴于沉降要求严格，建议广深铁路一、二线限速80km/h行驶，广深铁路三、四线限速60km/h行驶，东莞疏解线、东莞东南联络线限速45km/h行驶。

2.2、洞内具体施工方法

2.2.1 区间隧道在GDK50+312（GDZK50+293）、GDK50+357 （GDZK50+339）、 GDK50+472（GDZK50+451）下穿广深铁路一、二、四线、京九疏解线、广深铁路三线，拱顶位于W2弱风化混合片麻岩层，拱顶覆土28～34m，洞内采用以下措施：

（1）超前预报；

（2）超前支护：

（3）采用台阶加临时仰拱开挖工法；

（4）采用径向注浆堵水，具体里程为：左线GDZK50+265～GDZK50+520，右线GDK50+225～GDK50+557，径向加固隧道周边5m范围内围岩。

（5）监控量测

2.2.2区间隧道在GDK51+013（GDZK51+045）下穿东莞疏解线，拱顶位于W3强风化凝灰质粉砂岩，拱顶覆土约22m，洞内采用以下措施：

（1）超前预报；

（2）超前支护：

①超前大管棚支护

②超前小导管支护

③上半断面深孔注浆底层加固

（3）采用CD（中隔壁）法开挖工法；

（4）监控量测

2.2.3区间隧道在GDK51+123（GDZK51+154）下穿东莞东南联络线，拱顶位于W4全风化凝灰质粉砂岩，拱顶覆土约16m，洞内采用以下措施：

（1）超前预报；

（2）超前支护：

（3）采用CD（中隔壁）法开挖工法；

（4）监控量测

2.3、洞外具体措施

2.3.1吊轨及纵、横向工字钢梁加固隧道下穿既有铁路线之前先进行线路加固，采用吊轨及纵、横向工字钢梁加固法。加固段全部换成长木枕，并在轨底增设垫板，以加固轨面。抽换枕木，加固前先要慢行，将线路混凝土枕转换为木枕，抽换采用隔六换一，抽换木枕振捣密实后，再抽换临近的钢筋混凝土枕。吊轨三根一组，两端延伸出桥体的长度不应小于10m。纵、横梁均采用Ⅰ140b工字钢，其相互连接采用Φ22-U螺栓连结在一起。

2.3.2跟踪注浆加固

采取跟踪注浆加固的措施，对莞惠线外轮廓左右侧20米范围内的既有线路进行跟踪注浆加固，加固平均深度10米；注浆孔布置应由地表倾斜，向既有线路基下部设置，注浆管与水平面倾角不应小于30°，钻孔布置呈圆形，保证注浆充分，不留死角。路基下部跟踪注浆，应与路基及轨面监控量测同步进行，出现异常情况及时采取相应措施。

2.3.3监控量测

成立专门的监测小组，加强洞内、洞外影响范围内的路基与轨面沉降监测工作。

（1）监测范围及测点布设

路基与轨面沉降监测在开挖面（2～3）B（B为毛洞宽度）处开始进行，直到开挖面后方（3～5）B，沉降基本停止时结束；路基沉降点按每点/10米设置，轨面沉降点按每点/5米设置。

（2）监测频率及控制目标

沉降点监测频率为4次/天；隆起量小于4mm/d，沉降量小于10mm/d，最终变形量控制在+10～-20mm。

（3）处理措施

监测数值在允许值范围内时，按照设计工法正常施工；监测数值超出允许值范围时，根据现场实际情况调整工法，加密监测频率，判断变化趋势，趋于稳定时，保持该工法进行施工；如调整工法后仍不能稳定变化趋势，立即停止施工，经多方研究出可行方案后再进行施工。

三、结论

主要穿越弱风化混合片麻岩、下穿既有铁路线时，对于断面形式为单线单洞马蹄形断面，结构采用复合式衬砌的矿山法隧道，在Ⅲ级围岩段采用台阶法加临时仰拱施工并结合洞内注浆止水辅助措施；在Ⅴ、Ⅵ级围岩段采用CD工法开挖，洞内上半断面注浆，并打设超前大管棚，能够保证既有铁路线运营安全和隧道施工安全。

穿越铁路线以前，必须采用地质雷达对穿越地段地下做详尽地下勘探，彻底摸清地下障碍物情况，排除意外因素。

隧道开挖以前要进行洞内止水注浆，施工中应坚决杜绝水土的大量流失，遇有险情应马上停止開挖，及时补强结构、加固地层。