铣挖法在临近既有线隧道施工中的应用

张天勇

(中铁十七局集团第一工程有限公司，山东 青岛 266000)

0 前 言

随着我国国力的日益强盛，基建施工呈井喷式发展，高铁建设也迅猛无比，多条线路或立体交叉、或小净距并行，如何在新建道路施工时保证既有线运营安全的问题，已经得到社会各界的广泛关注。由中铁十七局集团施工的新建成昆铁路任山隧道先后下穿既有成昆铁路正线及牵出线，施工过程中既要保证隧道施工安全质量及进度，又要保证既有线运营安全不受影响，风险极高。经多方论证必选，最终采用铣挖法施工，不仅达到了既定目标，而且为今后同类型施工积累了经验。

1 工程设计概况

任山隧道地处四川省乐山市沙湾市区位于新建成昆铁路峨眉-沙湾区间，进口里程DK174+425，出口里程DK175+385，全长960 m，单洞双线，进口接王四坪双线中桥，出口接沙湾站1号双线特大桥，线路纵坡为5‰/1400 m的单面下坡，最大埋深约175 m。本隧于DK175+279附近下穿既有成昆铁路正线(K177+635)，拱顶至既有成昆线轨面高度约4.8 m，同时于DK175+314附近下穿既有铁路牵出线，拱顶至既有成昆线轨面高度约5 m(见图1)。

图1 新建任山隧道与既有峨攀线位置关系示意图

为保证既有线安全，隧道施工期间实行交通管制并设置扣轨，洞内DK175+305～DK175+330段采用I20b型钢钢架、Φ159大管棚及大小外插角小导管及时加强支护。同时DK175+230～+385段采用非爆破开挖，施工前于既有成昆铁路线路地表埋设监测点，每段埋设2列，共10个地表测点，测点沿牵出线平行布置，均匀分布于隧道中线两侧。施工期间对监测点进行监测变形，对既有线采用自动化实时变形监控系统，以保安全。若发现路面出现较大变形，立即加强支护，提高监测频率并及时通知相关单位，以便处理。

2 地质水文

3 方案选择

方案选择：①由于临近既有线，对于安全要求严格，无法采用传统钻爆法施工；②盾构法施工成本大，不经济；需要准备时间长，工期受制；③铣挖机适合中低硬度岩层，可以直接用于隧道掘进，开挖过程中对地层的扰动小，安全性高，特别适合不应爆破的地段；其操作简单，可控性高，开挖轮廓线清晰准确；可轻松解决隧道内欠挖修整、内表面凿槽及开挖边沟等问题。

4 施工方法及技术措施

4.1 铣挖法施工工艺简介

在小松液压挖掘机上，利用液压破碎锤或液压钳的液压回路安装ER1500铣挖机，利用铣挖机的铣挖头高速旋转切削岩石，人工配合修整开挖轮廓线达到设计要求，可以有效地减少开挖对围岩的扰动，控制超欠挖，提高开挖质量和安全度，降低作业人员的劳动强度。

上台阶首先采用铣挖机进行环形开挖，考虑到作业空间要求，开挖宽度1.2～1.8 m；施工拱部初期支护，然后以破碎锤清除核心土；中、下台阶采用铣挖机开中槽挖马口，再采用破碎锤清除核心土的方法施工。施工步骤见图2。

图2 三台阶预留核心土法开挖施工步骤图

4.2 工艺流程及工艺要求

4.2.1 施工流程图

在使用铣挖机开挖后，挖掘机退出掌子面，停靠在隧道的侧壁，然后用装载机开始出碴，出碴结束后马上进行支护结构安装、喷混凝土工作，然后进行下一个循环，施工流程见图3。

图3 施工工艺流程图

4.2.2 施工工艺特点

施工工艺特点：①非爆铣挖避免爆破振动，充分保护发挥围岩自承能力，围岩扰动小、变形小，避免了对既有线路基本体的扰动，确保既有铁路运营安全；②铣挖刀具耐磨耐用，可以大面积长距离挖掘中硬及中硬以下的岩石；③隧道开挖断面可变，可以挖掘任意形状和尺寸的断面，灵活方便；④隧道开挖成型好，轮廓控制精确，避免超欠挖，有效节约成本；⑤采用履带式挖掘机走行和提供动力，使用简单方便，适应能力强；⑥取代人工在软岩地层中掘进,施工风险低，安全性高；⑦采用高压喷雾有效降低开挖粉尘，配合压入式通风，作业环境良好；⑧能满足振动控制要求高及各种不适宜采用钻爆开挖地段隧道掘进施工要求；⑨工艺流程清晰、可操作性强、精度高、效益好、安全风险低，能保证工程项目的管理目标。

4.3 隧道下穿既有成昆线施工期间安全保证措施

1)搜集既有铁路相关工程竣工资料、检测资料及历次病害整治资料，对既有工程进行调查，并详细记录(包括摄像、拍照)，设置观测标识标记等，做好施工前既有工程的记录。认真核查设计文件，若与设计文件不符，应及时提出，以便处理。

2)对近邻工程施工可能存在的危险源、危害因素等进行辨识、排查，进行风险综合分析和评估，并制定风险控制计划，编制实施性施工组织，制定应急预案。

3)施工前与铁路设备管理单位和行车组织单位分别签订施工安全协议书，经审核同意后，方可施工。

4)建立健全安全保证体系，按规定设置安全生产管理机构，明确安全员、防护员、爆破员、带班人员及工班长职责，所有参建人员经铁路局有关部门培训合格后方可上岗。

5)施工前及施工过程中，施工单位应积极与铁路运营单位联系、沟通与协调，加强对施工影响段的监测和巡查，并与两端车站建立通讯联络，以确保运营安全。

6)新建隧道施工应同时对新建及既有构筑物进行监测，动态评估隧道施工对既有构筑物的影响程度。当对既有构筑物有较大影响时，应采取调整施工方案、优化施工工艺等措施。

7)施工时，应在施工作业范围外缘设临时警戒线，施工期间人员和物件不得放置在线路上，均应放置在外侧，及时将施工弃渣运出网外。

8)隧道出口段紧邻既有成昆铁路正线及牵出线，施工前须对既有成昆铁路正线及牵出线地表排水系统及地上地下管道、高压电信等进行调查，探明现场对管线并管线并制定相应的保护措施后方可施工。

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