铁路大直径盾构隧道联络通道施工技术＊

万自强

（中国铁路设计集团有限公司，天津 300142）

1 概述

近年来，中国的铁路工程尤其是铁路隧道工程取得了突飞猛进的发展。截至2018年底，国内共建设铁路隧道15 177座，总长达16 331 km。铁路隧道施工工法一般有钻爆法、明挖法、盾构法等，盾构法因其具有高效快速、安全可靠、对周边环境扰动小等优点，在水下铁路隧道、城市铁路隧道等领域应用广泛。

应规范要求，铁路盾构隧道应设置相互联络的横通道。但目前，地铁领域联络通道施工技术非常成熟，铁路盾构隧道联络通道的施工经验较少，随着铁路盾构隧道工程项目的增加，有必要针对铁路盾构隧道的联络通道施工技术进行思考和研究，确保联络通道的施工安全与质量。

2 工程介绍

2.1 概况

位于北京五、六环之间的某城市隧道为双洞单线高速铁路隧道，全长8 000 m，设计时速为200 km/h。隧道纵断面呈V字形，轨面最深处距地面约36 m，左右线线间距为19.7～25 m。根据工程地质及水文地质条件，综合考虑隧道下穿机场轨道交通、地铁车站等环境控制因素，隧道除进出口段落以外均采用盾构法施工。

盾构隧道采用内径为9.5 m，外径为10.5 m的预制管片结构，管片结构厚度为500 mm、环宽2 000 mm，采用泥水平衡盾构机施工。管片型式采用通用楔形管片，考虑“8+1模式”的分块方式。

2.2 联络通道及其结构型式

为保证两隧道之间的相互联络，满足隧道疏散救援功能要求，依据《铁路隧道防灾疏散救援工程设计规范》（TB 10020—2017）中的相关规定，在并行的两座隧道之间应设置间距不大于500 m的联络通道，且横通道通行净空尺寸按不小于2.0 m×2.2 m（宽×高）设计，并在两端设置防火门。本隧道联络通道采用浅埋暗挖法施工，结构型式为直墙拱形结构，内净空宽2.5 m，高3.0 m。初期支护采用C30早高强喷射混凝土，厚度为25 cm；二次衬砌采用C40防水钢筋混凝土，两侧直墙边和拱顶厚度为30 cm，底板厚度为40 cm。为应对地面沉降等问题，联络通道设置两条变形缝。盾构隧道联络通道纵断面如图1所示。

2.3 工程地质及水文地质

2．3．1 工程地质

联络通道开挖范围内地层岩性主要以第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）、第四系上更新统冲洪积层（Q3al+pl）的砂土、粉土、黏性土为主。

2．3．2 水文地质

盾构隧道沿线工程影响范围内的地下水主要为第四纪松散沉积物孔隙水，其赋存介质主要为砂土、碎石土和粉土，且各层地下水及地表水不具有硫酸盐、酸性、CO2及镁盐侵蚀性。

2．3．3 不良地质作用

本盾构隧道项目位于北京平原地区，跨越地面沉降危害中等和严重区，该区域累计沉降量大于500 mm，近3年年平均沉降速率大于30 mm，地面沉降发育强烈。

3 联络通道施工技术

3.1 架设正洞环形支撑

为确保盾构隧道管片开口及联络通道开挖过程中的结构安全和受力转换，对拟建联络通道处的盾构隧道管片环架设环形内支撑，设置在开口环及其前后相邻3环，在8环范围内。同时对管片采取纵向拉紧措施，设置在开口环及其前后相邻5环，在12环范围内。正洞开口环环形支撑设计如图2所示。环形支撑选用25b、40b型工字钢，并应满足以下要求：①环形钢支撑之间应可靠焊接，并满足相关焊接要求；②钢环应用木楔及填充混凝土等密封，以确保钢环与管片内壁顶紧；③环形支撑架设及施加预应力过程中应避免破坏主体结构及防水材料。

图1 盾构隧道联络通道纵断面图（单位：mm）

图2 正洞开口环环形支撑设计图（单位：mm）

3.2 超前地层加固

结合盾构隧道各联络通道处的地面环境条件，并统筹考虑盾构定点停机换刀要求，采用地面超高压旋喷注浆法加固地层，并要求经加固后的土体有良好的自立性、均匀性、抗渗性能及足够的强度，具体要求如下：①地面旋喷桩须严格控制转孔施工误差，桩位偏差和垂直轴线方向均不应超过50 mm，且桩身垂直度偏差不得大于0.3%；②成桩直径应大于2.0 m，旋喷注浆加固后土体28 d无侧限抗压强度不得小于2 MPa，渗透系数应小于6.0×10-8cm/s；③地面以下空钻部分水泥掺量按7%～10%控制；④旋喷注浆完成后，应对加固体进行检查，如果达不到注浆加固要求，应及时钻孔补充注浆。

3.3 凿除管片与施作加强环梁

3．3．1 凿除管片

盾构隧道施工时，联络通道位置处盾构管片正常拼装；盾构隧道联络通道施工时，其与管片环交叉部位选取切割凿除钢筋混凝土管片方式开口。联络通道位置处沿线路方向凿4.0 m宽，即2环管片宽度。管片凿除范围如图3所示，先凿除左右两侧①～③处管片，然后向外开挖土体，至环梁宽度外侧0.3 m范围，待环梁处的横向初支封闭成环后，再依次从上往下凿除剩余管片结构。

图3 管片凿除示意图（单位：mm）

3．3．2 施作加强环梁

凿除后在管片环与联络通道连接处施作一圈加强环梁，利用凿除管片两侧相邻环管片在环端面焊接钢筋锚入环梁，同时在管片凿除过程中保留管片内环形主筋，以便于联络通道与正洞管片的连接，加强环梁与联络通道正常断面顺接，以减小连接处的应力集中。正洞管片与加强环梁的混凝土界面处，采用掏槽嵌固安装可维护注浆管及遇水膨胀止水条，并按防水要求涂刷界面剂。

3.4 开挖联络通道与施作衬砌

3．4．1 联络通道开挖与超前支护

待加强环梁的混凝土强度达到设计要求的70%后，施作联络通道的超前支护，并进行联络通道暗挖施工。

联络通道超前支护采用拱部超前小导管并进行补偿注浆加固。小导管为外径42 mm、壁厚3.5 mm的热轧无缝钢花管，单根长为2.5 m；环向间距3根/米，纵向每2榀格栅施作一环，环与环之间搭接长度为1.5 m。联络通道开挖采用全断面开挖法，并根据现场情况必要时预留核心土。

3．4．2 施作初期支护

联络通道开挖后，应及时施作初期支护。初期支护采用25 cm厚C30早高强喷射混凝土，内设间距为0.5 m的格栅钢架，钢架内外侧各铺设一层钢筋网片，钢筋网采用A8钢筋，网格间距20 cm×20 cm。具体要求如下：①为减少喷混回弹，改善工作环境，喷射混凝土应采用湿喷工艺。②钢筋网的保护层厚度不小于3 cm。③格栅钢架迎土侧保护层厚度不小于4 cm，背土侧保护层厚度不小于3 cm。钢架加工制作时，构件的连接应满足相关施工及验收规范要求。

3．4．3 施作二次衬砌

待完成进洞开挖至变形缝位置后，施作二衬底板防水层后浇筑二衬底板混凝土及部分侧墙。再施作二衬侧墙及拱顶背后防水层后浇筑二衬侧墙、拱顶混凝土，完成洞口段二衬结构施工。待洞口段衬砌达到设计强度后，再进行剩余段落联络通道开挖施工与衬砌结构施作，完成联络通道施工。

3.5 联络通道防水的施工

联络通道以衬砌混凝土自防水为主，施工缝、变形缝防水为重点，确保衬砌结构不漏水、不渗水。防水的主要措施为：①联络通道二次衬砌采用防水混凝土，联络通道结构埋深小于30 m时，混凝土抗渗等级不低于P10；联络通道结构埋深大于等于30 m时，混凝土抗渗等级不低于P12。②联络通道初支与二衬间铺设2.0 mm厚自粘式防水板和无纺布缓冲层的全包防水层。③施工缝采用中埋式钢边橡胶止水带、可维护注浆管和遇水膨胀止水条防水措施；变形缝采用中埋式钢边橡胶止水带、环向透水盲管和外贴式橡胶止水带防水措施。④联络通道与正线盾构隧道接头部位设置多道遇水膨胀止水条和预埋注浆管进行加强。

4 结束语

介绍了大直径铁路盾构隧道联络通道的施工技术，铁路盾构隧道的联络通道施工应基于联络通道所处的地层地质情况，在满足规范的要求下，选择合理的结构型式与施工工法。并从架设临时支撑、超前地层加固、凿除管片、施作加强环梁、衬砌施作、防水施工等方面阐述了联络通道的施工工艺，从而确保工程安全、降低工程风险，保证工程质量，对同类工程具备一定的参考价值。