双线铁路隧道下穿既有高速公路的施工技术

马红星

（中铁十九局集团第七工程有限公司，广东珠海 519020）

0 引言

近年来，随着我国交通建设设施的不断快速发展和对地下空间的利用率不断加大，国内大多数区域对地下空间综合利用的开发需求逐步加大。受到既有建（构）筑物体的地理或地质条件限制，隧道采用隧道工程立交下穿建（构）建物的设计和实际工程项目越来越多，而且在施工过程中，有很大概率会损坏既有隧道，所以需要提高隧道施工技术来降低对紧邻铁路隧道的影响。在不影响其他道路正常运营的情况下保证施工效率与质量，也是顺利发展我国交通建设的有效保障。

1 工程概况

某双线铁路隧道长为555 m，轨面以上隧道有效净空面积93 m2，该处隧道埋深为3 m。为了保障了施工安全的同时提高施工效率，可以借助CRD（交叉中隔墙法）工法对隧道内部进行实时监测。施工采取内外两层前后衬砌以及下穿方案。隧道在进行初期支护喷混凝土时要达到设计厚度280 mm，一次衬砌喷混凝土要达到设计值500 mm 厚，仰拱喷混凝土要达到设计值600 mm 厚，水沟沟身、电缆槽槽身喷c25 混凝土并达到设计值。另外，下穿高速公路段隧道的地质环境需要仔细分析及勘察。

2 控制隧道施工技术的重要意义

在现阶段的隧道施工发展过程中，由于其施工技术工序烦琐并且容易发生事故，所以，需要对铁路隧道下穿既有高速公路隧道提出施工规范，可以对施工技术起到约束作用，在一定程度上保证了施工安全。不过，在施工的同时还要保障既有隧道可以正常使用。因此，可以借鉴外国的先进技术，选取最佳的施工方案，严格控制技术规范，工程还应遵守从实际出发的原则，只有这样才能保证隧道安全运营、减少施工对隧道的影响。

3 下穿隧道的施工步骤

（1）在隧道内进行暗挖施工时需要设置钢架作为超前支护，对施工进行保护，在机械或控制性弱爆破后的I 部喷混凝土锚网喷封闭掌子面，喷洒厚度要达到设计值，否则需要反复喷混凝土。当混凝土不足够密实时可以采取架设钢架和锁脚钢管的措施，巩固超前支护。钢架要达到规定强度，可以分别采取I22a和I18 型号，也可以注浆加固混凝土。混凝土达到设计厚度以及强度后，需要再次喷混凝土到设计值。

（2）II 部喷混凝土所采取的设备同I 部相同，喷洒厚度要达到设计值，如果没有达到规定厚度需要反复喷混凝土。当混凝土不足够密实时可以采取架设钢架和锁脚钢管的措施，巩固超前支护。钢架要达到规定强度，可以分别采取I22a 和I18 型号，也可以注浆加固混凝土。混凝土达到设计厚度以及强度后需要再次喷混凝土到设计值。II 部与I 部的超前支护需要保持0.6 m左右的距离。

（3）开挖III 部和IV 部并设置初期支护的步骤同II 部和I部一样。

（4）借助锚杆支护岩块以及增强岩块之间的连接，然后挂网喷洒混凝土到设计值。

（5）对V 部、VI 部进行初期支护。

4 铁路隧道下既有高速公路隧道施工控制

4.1 隧道大管棚施工安全控制

在铁路隧道下既有高速公路隧道施工过程中，为了加固和支护围岩，采取管棚技术，会在隧道内顶部设置钢筋笼，这是为了确保顺利进洞和安全掘进。钢筋笼是由长40 m、直径108 mm的大管棚构成，大管棚一圈需要用到至少31 根直径约6 mm 的无缝钢，大管棚之间的距离需要控制在0.4 m。由于隧道钻孔的施工顺序是自顶部到两边，所以为了达到施工规范，需要提升钢管的强度，添加4 根螺纹钢筋在钢筋笼中，并且要遵守每添加一根钢筋就进行一次注浆的工序，结束了压强步骤。为了避免施工内部出现坍塌情况，需要加具有稳定开挖作用的超前小导管。同时为了支护工作面外部也可以加设超前小导管并注浆，支护每环至少需要31 根超前小导管，并且每环之间间隔40 cm。

4.2 爆破施工安全控制

在爆破施工过程中要结合运用安全控制技术，这样可以有效保证隧道爆破过程中的安全性，爆破时隧道的振动频率和破损情况是衡量爆破数据的参考。为了提升隧道爆破的安全性，要严格控制铁路隧道既有高速公路爆破的振动速度，可以根据场地实际情况选择爆破程度、炸药量等，将振动速度控制在4 cm/s以下。或者参考隧道的地质环境来选择爆破模式，通过控制炸药量来控制爆破范围。为了保证既有高速公路隧道与紧邻隧道可以正常施工，选取分层分段微差松动的爆破模式，模式具有等距离炮孔、钻孔装药的特点，爆破模式受炸药量、装药情况、隧道地质环境的影响，所以要选取合理的爆破模式。挖掘隧道的其余部分可以借助机械设备，并且隧道爆破的范围和振动频率不可以影响到高速公路车道正常运行以及紧邻隧道的挖掘工作，隧道施工注重整体工序和环节细节，可以根据已知的数据来确定单段隧道爆破的炸药量，并且开挖范围可以是距离边缘车道5～12 m（图2）。

图2 炮眼布置

对既有高速公路进行安全检测时，需要检测以下4 项内容：①爆破时的振动频率；②衬砌表面局部变形；③路基沉降程度；④道路结构相对变形。以上测量数据作为参考，来确定衬砌力学行为和底层的稳定性规律。同时为了提高施工安全性，合理且仔细地设置监测点，从而得到控制测量的基准线、基准面。

4.3 加强掌子面稳定措施

为了巩固掌子面及加强强度，可以在拱部局部添加超前小导管以及上下部拱架衔接位置添加缩脚注浆钢骨，并且注浆加固。同时，施工期间爆破不易造成太大影响，所以可以采取分块分段的微差松动爆破模式，对爆破频率进行控制。在挖掘过程中每当开挖一处后，需要对掌子面进行锚固、钢筋网等支护，如果还存在松散情况可以进行注浆加固。当隧道初期支护完工后，上部要加固初始高速路填筑物并且填满钢架与喷射砼间的缝隙，避免出现松散情况。严格遵守“合理的爆破模式、支护牢固、多勘测、封闭及时”施工规范。

5 结束语

对于双线铁路隧道下穿既有高速公路隧道施工，其特点是隧道下穿运行的同时还可以进行隧道施工，所以需要提高隧道施工技术来降低对紧邻铁路隧道的影响，在不影响其他道路正常运营的情况下保证施工效率与质量。施工时需要考虑隧道周围的地质环境和围岩情况，因为既有高速公路隧道会受到深浅层地质的影响。为了防止路面沉降程度过大，返工时施工复杂，所以在隧道施工过程中需要对各个工序做好回填注浆措施。这样可以有效地保证下穿隧道的施工效果，顺利且快速地发展我国的交通建设设施。