铁路隧道浅埋下穿高速公路的施工技术研究

王树芳 蒋桂梅

摘 要：为了进一步保证铁路工程施工的整体质量，必须对铁路隧道浅埋下穿高速公路的施工技术进行研究。在此背景下，本文结合工程实例，对浅埋暗挖法与明挖法进行重点介绍，以期在保证施工进度的前提下，为施工质量提供保障，最终实现施工的综合效益。

关键词：铁路工程；隧道浅埋；下穿高速公路

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.100

交通运输行业发展，对运输道路的空间与资源，均提出了新的要求。为了节约空间，许多城市道路建设均采取了立体交叉的形式，但这种形式的施工技术难度比较大，不仅要确保修建完成之后高速公路的运行质量，并且也要防止路面沉降现象的发生。所以，目前铁路隧道浅埋下穿高速公路的施工，已经成为现代铁路与公路施工的重难点。基于此，本文以某铁路隧道工程作为研究对象，对铁路隧道浅埋下穿高速公路的施工技术进行研究，对铁路隧道工程的施工具有重要意义。

1 工程概况

某隧道工程DK186+385191下穿某正处在施工中的高速公路，二者的平面夹角是147°57′30″，铁路路肩设计高程是900.55m，高速公路路面的设计高程是914.81m，二者高差为14.26m。铁路隧道在运营时的净埋深度是4.74m，而现阶段实际开挖埋深是1.80m。由于下穿高速公路，是半填半挖式的路基，故鐵路隧道和公路以小角度相交，该铁路隧道浅埋下穿高速公路里程是DK186+315—DK186+440。高速公路路基的覆盖层厚度比较薄，属于浅埋段，洞身地层是泥质砂岩夹泥岩，呈现棕红色，弱风化；并且，围岩节理裂隙发育，结构呈角砾碎石状，比较松散，承压性能极差。同时，隧道洞身含有基岩裂隙水，含量较少，但受大气降水的影响比较大。在雨季施工过程中，会产生大量稳定水，呈水滴状渗流。这种情况下，为了有效确保铁路隧道施工的安全性以及高速公路的运行质量，对铁路隧道浅埋下穿高速公路技术进行了研究。

2 浅埋暗挖施工技术概述

2.1 浅埋暗挖法概念

浅埋暗挖法指的是在与地表相距比较近的位置，进行各种地下洞室暗挖施工的方法，适用于软弱地层的地下工程设计与施工[1]。浅埋暗挖法的实际应用，必须将地质条件的改造视为前提，将地表沉降的控制视作重点，同时将格栅等钢结构以及喷锚作为初期的支护手段，遵循十八字原则施工。

2.2 浅埋暗挖法的施工流程

首先，对地层进行加固施工。隧道工程的地层加固施工，不仅是保证开挖面土体稳定性的重要施工流程，而且也是浅埋暗挖施工技术得以良好应用的前提所在。具体施工时，路面沉降与塌方等现象，会极大的影响工程施工质量以及施工安全性，故为了避免这种现象，需要进行地层的加固施工。简单来说，地层的加固施工，即在地层中中打入钢管，再注入水泥或者化学浆液等建筑材料，实现加固。而再加固完成之后，进行短进尺开挖。

其次，超前支护。超前支护的具体工作包括以下几点：

（1）超前大管棚支护。大管棚支护的目的，是为了避免地面集中载荷较大的隧道工程发生地面的过度沉降，或地面建筑物发生过度的倾斜。相对而言，大管棚的支护施工技术比较复杂，且进度慢、造价比较高。所以，通常情况下，超前大管棚会与钢拱架进行组合，形成棚架，以此来对高速公路的地表沉降进行控制。（2）小导管的超前支护。通过小导管的超前支护，可以在隧道的周围形成一个加固圈，有效防止坍塌现象的发生[2]。由于自身工艺较为简单，且成效比较快，故其在非特殊地段施工中得到广泛应用。（3）超前大管棚与小导管的联合支护。为了更好的保证隧道稳定性，部分工程在施工时，会采取超前大管棚与小导管进行联合支护。在两个钢管之间设置超前小导管，小导管的ф为42，以此来加强支护的力度，确保支护的稳定性。而同时于下穿段的拱部进行大管棚的设置，管棚利用长度18m，ф159的钢筋搭建，钢筋的搭建密度3根/m。需要注意的是，为了确保隧道不会穿顶，在大管棚的实际施工中，需保证钻孔外的插角为2°左右。

再次，开挖过程。为了进一步确保工程的施工质量与施工安全，在铁路工程正式施工前，实地考察工作是必不可少的。通过实地考察工作，不仅可以充分了解工程的实际施工环境及其地质情况，而且可以在必要时进行监控测量[3]。而在工程的实地考察中，围岩变形的测量是重中之重，其必须确定围岩变形是否满足工程设计的要求。若围岩稳定性满足设计要求，则在进行混凝土浇筑工序之前，便可以将中间支护系统拆除，而具体拆除长度取决于仰拱浇筑的长度，通常情况下拆除长度是2-3m。

最后，初期支护。初期支护是浅埋暗挖法的重点工作流程，其最终目的在于保证所建立的支护体系实现支撑强度合一。在该过程中，一般选择工字钢架支撑、钢筋网以及喷射混凝土、系统锚杆等技术中的几种，建立起复合式的初期支护系统。相比较而言，隧道的初期支护参数要高于其他普通隧道。而在实际施工时，一般使用规格ф8，间距20cm×20cm的钢筋网，确保施工安全。支垫主要采用纵向托梁32槽钢作为外部钢架，这种情况下，受力面积的增加，也变相的提高了支护安全。

2.3 浅埋暗挖法的适用范围

浅埋暗挖法的适用范围可以概括为以下几种：（1）工程四周的施工环境比较复杂，且施工时需要多方面考虑影响因素；（2）施工工程地层的岩性比较差，且存在地下水；（3）明挖法与盾构法均无法应用的情况之下，采用浅埋暗挖法。通过以上分析可以看出，浅埋暗挖法的应用范围是比较有限的。并且，浅埋暗挖法法还可以和其他技术进行结合应用。例如，计算机技术。目前，技术即技术已经成为浅埋暗挖法的重要辅助性工具。

3 明挖法的施工技术

3.1 明挖法概念

明挖法即指在地下结构工程的施工过程中，由地面开始向下分段、分层次的依次开挖，直至满足结构要求高程与尺寸，之后于基坑中，开始主体结构的施工作业与防水作业，最后回填，恢复地面。明挖法的关键，在于地下水位的降低，土方开挖、边坡支护、结构施工以及防水工程等，其中，以边坡支护最为关键，其是保证施工安全的主要技术。明挖法的主要优点为施工快捷、简单，且具有较高的安全性与经济性，缺点则是对周围环境具有比较大的影响，主要应用于城市地下隧道式工程施工的初期。

3.2 明挖法的施工流程

首先，开挖高速公路路基。在开挖高速公路路基时，通常选择将灌注桩顶面表格设置在与隧道圆心相距1.5m-1.6m的位置上，然后于桩顶面开挖。需要注意的是，具体的开挖边线，必须根据高速公路路基的坡比来确定。

其次，搭建临时施工平台。在铁路建设工程中，搭建临时的施工平台是必不可少的一项工作流程，其可以为后续开展的压顶梁施工、桩基施工等施工流程提供重要保障。而为了真正意义上保证临时施工

平台的质量，通常会使用比较专业的压实设备，来保障合格的压实度。

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一般情況下，会利用挖掘机密排碾压的方式。同时，借助分层压实的施工方法，将压实厚度保持在30cm上下。并且，要保证平均碾压次数在20次之上，以做到碾压均衡，避免发生不规则沉降现象。

第三，桩基施工。在正式施工之前，需要准确测量桩位，以免因各种客观因素的影响，导致桩基出现扩孔或者偏孔的现象。而在测量桩位时，应根据实际情况，合理增加桩位距隧道轴线的间隔，并根据桩顶标高与原地面标高，来确定桩的实际长度。由于铁路施工过程中，不可避免的存在钢筋搭接时的长度损失与损耗，故实际施工中要求钢筋用料必须充足。一般主筋之前需要确保20cm距离，而箍筋之间的距离则需要保持在30cm之上，并预留出钢筋搭接的长度，以确保钢筋焊接时的质量与牢固性。

第四，压顶梁。铁路隧道的初期支护中，压顶梁是最为关键的一项流程，通常利用钢筋混凝土，来提高钢筋构件以及砌体稳定性。在实际施工中压顶梁时，需要事先对防线进行测量，对混凝土垫层进行浇筑，完成上诉流程之后，再利用钢筋实现绑扎，之后通过相应模板的设立，完成混凝土砌体的浇筑工序。

第五，护拱施工。护拱施工的具体步骤可以概括为以下几点：（1）将工字钢进行弯曲成型，设置合理的弯曲内径为与拱架长度；（2）在钢筋网中，开展钢筋网片的挂设工作；（3）将模板借助钢筋或者扎线固定在拱架之上，同时保证拼接质量，若发现比较大的缝隙，则可以选择水泥砂浆或者锚固剂之中的一种，进行相应处理；（4）混凝土浇筑作业，并保证混凝土振捣工作的质量，以此来为护拱的施工质量提供保障，进而确保工程施工的安全性。

铁路工程施工中，不可避免的存在与公路工程相交的问题，这种情况下，为了进一步保障铁路隧道工程和高速公路工程的施工质量，必须综合分析实际情况，基于实际施工要求，选择合理的下穿高速公路施工技术。本文以工程实例为研究对象，重点对暗挖法与明挖法进行了分析，并按照实际情况以及施工要求，合理的设置了相关施工参数，为下穿高速公路的铁路隧道施工的质量与施工安全性，提供了重要保障，进而在保证了高速公路运行质量的同时，提高了施工效益。

参考文献：

[1]虞定定.浅埋段隧道下穿高速公路施工技术控制及优化[J].低碳世界，2017，22（33）：308-309.

[2]雷明林.浅谈大跨度超浅埋隧道下穿高速公路施工技术[J].四川建材，2017，43（11）：149-150.

[3]张建宇.浅埋铁路隧道近距离下穿高速公路关键施工技术[J].施工技术，2017，46（S1）：799-800.