砂卵石地层暗挖隧道近距离下穿既有线施工技术

陈皓峰

（中铁十七局集团第一工程有限公司，山西 太原 030032）

铁路隧道是指专供火车行驶的隧道。山岭地区地形复杂，为保证行车安全，相关工程人员选择开挖隧道来改变行车环境，提高火车牵引力，确保列车安全、顺利完成行驶任务。根据隧道位置不同，交通部门将隧道分为三大类，分别是山岭隧道、水下隧道以及城市隧道。针对不同类型隧道，施工人员会选择不同施工技术，借助暗挖施工方式，确保周围线路正常运行以及人们日常生活不受影响。

1 工程概况

任山隧道是位于成昆铁路“峨眉——沙湾”区间内的一条双线隧道，总长度960m，最大埋深175m 左右。为方便施工人员进行测试，选择测试地区复杂度不高，由平原边缘出发，经斜坡丘陵，转入高山。地面高程在430～620m 之间，实际坡度在5°～25°之间，局部地区坡度较大。所选择区域多为被垦旱地，无地表植被，并且沟槽等低洼地带覆土层深度较大。下文详细阐述在DK175+298～+258 区段进行下穿既有线施工时，采用管幕对既有铁路进行加固的方法以及既有线工程技术的实际应用，以期为相关施工人员提供帮助。

2 实际施工方案

为保证任山隧道DK175+298～+258 区段施工顺利进行，施工前，施工人员要初步了解既有沟和既有涵洞，了解周围的其他线路，分析施工位置水文地质信息，并结合施工安全要求、施工时间、成本等信息确定最终施工方案。本次施工人员确定的施工方案具体操作如下：施工人员借助注浆孔向既有运行铁路K177+520～+700 区段路基进行注浆加固，增强地层稳定性；因富水砂卵石地层自稳性较低，施工人员可以借助降水法提高该地层稳定性。暗挖隧道过程中，施工人员可以通过管井降水施工法对地层进行二次稳固，同时，也可以将大管棚与超前小导管结合在一起，以确保地层稳定性符合相关施工标准。

实际施工中，施工人员选择CRD 施工方法，即交叉中隔壁法，将隧道区段分成若干个独立的、互不干扰的小洞室，方便施工人员可以同时在洞室施工。施工过程中，施工人员必须严格遵守十八字方针，即“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”，目的在于及时了解相关施工情况并发现施工过程中出现的问题，严格控制围岩变形、既有线沉降、地表沉降的情况，保证施工质量与施工效率。

对此区域进行暗挖隧道的施工可以选择“微台阶法+临时横撑”相结合的方式。施工前，需要完成循环喷10cm 混凝土，使掌子面处于封闭状态，在纤维锚杆附近构建支护设备。构建支护设备初期，应借助施工仰拱来提高拱墙强度，提高衬砌工作的施工质量，以保证初期支护设备可以形成闭环结构以及线路运行安全。具体流程如下：

（1）对管幕及管幕拱脚进行水平旋喷施工。

（2）借助喷锚法对掌子面进行加固。需要注意不同的施工点位，其实际厚度也会存在一定差异。比如，上台阶需要使用孔径90mm、型号为M20 的水泥砂浆，而掌子面需要使用型号为C20 的混凝土。

（3）施工前，要检查支护设备，保证施工人员人身安全。施工过程中，要及时拆除相关临时支撑，避免影响后续施工。

3 下穿施工简介

DK175+298～+258 区段下穿既有线施工是该隧道施工中的重点内容，隧道于DK175+279 下穿既有成昆铁路正线（既有线里程K177+635）,位于既有成昆线九里至沙湾区间，夹角约44°，拱顶至既有成昆线轨面高度约4.8m。

3.1 预处理方案

进行砂卵石地层暗挖隧道施工时，受卵石自身特点（如实际含量高、粒径大小不同等）与实际情况的影响，要求施工人员根据实际情况调整各项施工参数，并制定出相关应急方案，应对突发事件，确保下穿施工顺利完成。

3.2 施工阶段模拟计算

为保证施工顺利进行，施工人员应在施工前借助信息技术构建三维模型，模拟实际施工，及时发现施工方案中的不足之处。

3.2.1 地层及支护参数模拟实验

土层的实际情况会对施工方案造成影响，因此，施工人员需先勘测土层，其中包括土层密度、弹性模量、粘聚力等多项勘测内容。同时，模拟时需要严格遵守相关法律规定，以确保施工方案合理性。

3.2.2 施工方案确定

施工阶段，施工人员需要将模拟测试数据与实际监测数据相结合，优化既定施工方案，完成下穿操作后，施工人员应借助相关技术完成滞后沉降控制，以保证实际施工效率与施工质量。施工方案的选择直接影响实际施工效果，一定要慎重选择。为保护施工人员的人身安全，可选择支护施工技术，其中较为常见的是管幕施工法。

3.3 管幕施工注意事项

施工人员可以使用管幕加工法加固既有线路，施工时需注意以下几点：

（1）实际施工可使用螺旋出土导向顶管法，不仅要保证钢管顶进速度，还要控制实际出土量，降低出现大范围沉降现象的可能性。此外，还应在钢管顶端安装角度传感器，确保施工人员及时了解工作角度，保证施工质量。

（2）进行管幕施工时，需向管内浇灌型号为C20 的细石混凝土，并在管幕端头设置回浆孔，对管间锁口进行充填注浆 。

（3）施工人员必须按照相关规定完成量测项目，根据项目完成结果优化施工方案，保证施工质量与施工安全。

（4）为提高最下层管幕稳定性，施工人员可以在隧道左、右侧最下层管幕下方设置3 根φ600 水平旋喷桩。

（5）为确保开挖DK175+298 处时既有线保持稳定，可以在既有线路附近增加固桩，提高路基稳定性，避免在进行管幕工作时，出现路基坍塌的现象。

（6）新建隧道施工前，可以采用φ76 钢管桩对既有成昆线路基体进行注浆加固，工作间距1m×1m。多数情况下，钢管桩进入地层深度应在1m 以上，与新建线路交叉部分加固深度应高于管幕埋深。

（7）管幕施工开始前，施工人员必须为既有线制定应急施工方案，并将制定方案递交给有关部门，得到批准后，再进行施工。

（8）施工过程中，施工人员应定期检查，排除遗留的安全隐患，提高线路质量。

4 既有线施工技术简介

4.1 既有线加固

暗挖隧道与周围区域的施工同时进行，基于此，施工人员应使用注浆孔对穿越段注浆，并在暗挖开始前5d 完成，通过加固既有线来提高线路整体的稳定性。注浆时，施工人员需要使用长度340mm、直径299mm、壁厚10mm 左右的钢管；所用液体为双浆液，即注浆液内部溶液按水泥∶水∶水玻璃=1 ∶1 ∶1 配比，注浆压力应控制在0.5～0.8MPa 之间。

4.2 降水施工

降水施工可以提高砂卵石稳定性和整体施工质量，其在实际施工中占有重要位置。具体施工流程如下：

4.2.1 降水井布置

在砂卵石地层中，降水会导致细颗粒流失，地层大范围出现孔洞，发生既有线沉降现象。为保证降水井可以发挥自身作用，确保实际使用效果，施工人员必须慎重考虑降水井位置、深度、内部构造以及实际施工方法等因素，避免因降水施工影响地层。施工人员根据降水理论计算得知，在此隧道区域进行暗挖施工时，应布置9 口降水井。结合实际条件可知，泥岩与地面相差距离32m 左右，降水井深度应在中风化岩层下方2.5m 处，实际深度应在35m 左右，施工材料应选用D500 混凝土管，并采取旋挖钻施工法，提高施工效率。

4.2.2 实际效果测试

实际施工过程中，施工人员需要重视水位监测工作，确保降水井水位能长时间处于隧道底部以下，定期测量含砂率，保证实际降水效果。降水井施工完成后，设置滤水段与暗挖隧道间距在3m 左右，施工人员应选择优质滤料，滤水网层数在2～10 层之间，尽最大可能降低细颗粒流失量。

4.3 超前地层加固

为保证掌子面开挖工作顺利进行，在暗挖隧道开始前，施工人员应加固超前地层，使用大管棚集合超前小导管施工工艺。施工时，小导管角度应在15°～30°之间，大管棚外插角度应在5°～10°之间，施工间距10m 左右。实际施工流程如下：首先完成大管棚的施工，再进行小导管下穿。注浆时，必须遵守由上到下、左右交叉的施工顺序。进行支护施工时，必须遵守相关规定，保证施工质量。

4.4 暗挖施工

进行暗挖隧道施工时，施工人员可以选择上下台阶法，结合人工操作与小型机械设备两种方式，当完成一小部分挖掘后，必须在周围建立支护措施。使用上台阶挖法时，施工人员要借助人工风镐完成翻渣；进行下台阶施工时，必须严格遵守相关规定，按照相关要求使用机械设备。

4.5 监测技术

为保证施工顺利完成，施工单位管理人员必须对施工流程进行监测，及时发现不足之处，相应调整施工计划，避免留下安全隐患，影响后续使用。

4.5.1 既有线监测

在实际施工过程中，施工人员需采用断面监测的方式对既有线进行监测，并将实际监测结果绘制成表格，用于后续的观察分析。

4.5.2 隧道监测

既有线技术是一项施工技术，为保证整体施工质量与施工效率，管理人员应使用信息技术制定出整体监测方案，对暗挖隧道整体实行监测，摆脱时间与空间的限制，提高实际监测频率和施工质量。

4.5.3 监测数据整理分析

在监测过程中，施工人员应及时处理监测数据，便于后续工作顺利开展，具体整理分析流程如下：

（1）施工人员应及时将监测数据绘制成相关图形，比如变形/位移动态曲线、变形速度时间曲线等，便于施工人员及时对其进行修复。每次监测工作结束后，施工人员应回顾监测过程，整理记录工作流程。

（2）完成原始数据的核实后，施工人员可以将其当做计算数据，借助计算结果绘制相关曲线，方便施工人员查阅使用。

（3）对所绘制曲线进行综合分析，判断支护结构的实际状态，分析其发展趋势，优化工作计划。

4.6 全断面袖阀管注浆加固地层

暗挖隧道过程中，对于不同的施工位置，施工人员需要选择不同的施工方法。例如：对全断面进行地层加固，可采用袖阀管注浆法。袖阀管由PVC外管、镀锌注浆内管、橡皮套等多部分组成，其只能向管外排浆，无法完成管内返浆，属于单向闭合装置。在实际注浆过程中，需根据现场实际情况控制注浆量与注浆次数。需要注意的是，进行注浆时，施工人员需要严格控制施工压力，以确保袖阀管稳定运行。如果施工现场受某些特殊因素限制，施工人员可以使用定向斜孔注浆法，完成土体加固。

5 结语

在砂卵石地层暗挖隧道施工过程中，使用近距离下穿技术与既有线施工技术的目的在于保证施工效率与施工质量。但由于这两项技术较为复杂，实际施工容易受外界因素干扰，因此，要求施工人员使用技术时，一定要考虑施工现场实际环境，严格遵守相关施工流程，根据实际情况调整施工方案，以保证施工顺利完成。