临近既有线隧道施工技术研究——以渝怀铁路涪秀二线为例

姜波，林亮

（中铁二院重庆公司，重庆 400015）

0 引言

随着我国经济和交通的不断发展，人们的出行愈发频繁，货物运输量也不断增多，部分既有铁路干线运能已不满足要求，需在既有营业线旁边增建二线。在综合考虑地形地质条件、节约用地、车站改造共用、便于运营管理等因素的情况下，增建二线线路往往距离既有线间距较小。当新建隧道与既有隧道间距较近时，新建隧道的开挖导致围岩应力发生重分布，对既有隧道的结构产生影响[1]，新建隧道爆破产生的振动容易引发既有线的开裂变形，甚至导致既有隧道的坍塌，造成重大安全事故。因此，如何采取有效的措施以保证既有营业线的安全，一直是业内专家学者的重点研究课题。

1 工程概况

渝怀铁路是一条四川、重庆与以湖南、江西、福建为主的华东地区进行客货交流的主通道。根据我国中长期铁路网规划，该线路在铁路网中的功能定位为一条以货运为主，兼顾客运的大能力区际干线铁路。渝怀铁路涪秀二段沿线穿越了乌江峡谷区、武陵山谷地区、溶蚀丘陵区、溶蚀槽谷区，途径重庆市涪陵区、武隆区、彭水区、黔江区、酉阳县、秀山县4区2县，线路总长308.06km。主要技术标准为Ⅰ级铁路，速度目标值120km/h。

该线地形、地质条件复杂，桥隧比例高，施工安全风险高。全线隧道81座，共计199.737km，占线路总长比重为64.8%,其中3～10km的长隧道22座，10km以上特长隧道1座。由于该线为增建二线，考虑到后期运营管理的方便，线路需接入既有车站，同时Ⅰ线有很多预留工程，因此该线大量区段临近既有线进行施工。

据统计，该线隧道间线间距d≤20m区段长4.36km（占隧道长度比例为2.2%），线间距20m＜d≤50m区段长70.42km（占隧道长度比例为35.3%），线间距50m＜d≤200m区段长78.89km（占隧道长度比例为39.5%）。而既有渝怀线为Ⅰ级铁路干线，行车密度大，安全风险高，因此该线主要技术难题集中于临近既有线施工技术。

2 临近既有线洞口明线段施工技术

当距离既有线间距较小时，二线洞口明线段需采取合理的开挖爆破方式，以防止落石和飞石进入既有线明线段，影响既有线运营安全。

2.1 开挖爆破方式

根据成都铁路局审批的相关要求，洞口路基距离既有线堑顶D≤20m，采取非爆施工，包括破碎锤、静态爆破、绳锯施工等；洞口路基距离既有线堑顶20m＜D≤50m，采用控爆施工，既有边坡爆破振速小于5cm/s;洞口路基距离既有线堑顶D＞50m采用一般爆破。

2.2 防落石措施

当新建线明线段施工位于既有线高侧，需设置防护排架避免落石进入既有线（图1），而对于高陡边坡而言，则需设置多层防护排架或防护排架结合主被动防护网综合防护（图2）。

图1 双层防护排架现场照片

图2 双层防护排架+被动防护网现场照片

2.3 防飞石措施

当新建线洞口段爆破施工时，针对爆破产生的飞石，需设置防护排架或炮被覆盖（图3、图4），避免飞石进入既有线明线段。

图3 洞口防护排架现场照片

图4 炮被覆盖防护照片

3 临近既有线暗洞段施工技术

当隧道之间间距较小时，如果不加以控制，新建隧道的开挖爆破易破坏既有线结构，对既有线运营产生较大安全隐患。临近既有线暗洞段施工技术主要包括开挖爆破方式、施工工序和既有线调查和保护技术。

3.1 开挖爆破方式

爆破方案应根据地形、地质以及工点实际情况综合比较确定[2]。

隧道间间距大，对既有隧道结构影响小，反之则大。依照《爆破安全规程》（GB 6722—2014）[3]相关规定，并根据以往临近既有线施工经验和成都铁路局临近既有线施工审批的相关要求，单线隧道线间距d≤20m采用非爆施工，施工机械包括液压冲击锤、单臂掘进机、铣挖机等；线间距20m＜d≤50m采用控爆施工，既有隧道爆破振速小于2.5cm/s；线间距d＞50m采用一般爆破。

3.2 施工工序

若两线线间距小，可先开挖远离既有线侧，以形成减震释能空间；后开挖临近既有线侧，以减小施工对既有线的影响，确保运营安全（图5）。

图5 临近既有线施工工序图

3.3 既有线调查和保护技术

根据成都铁路局审批的相关要求，对线间距小于50m的隧道,采用人工检查结合无损检测的方式，探明既有线隧道病害情况。对既有线病害段落每次爆破后加强观测和爆破振速监测，必要时利用天窗时间对既有线隧道采取钢花管注浆、增设临时钢架等加固措施确保安全。

4 临近既有线施工管理

根据《铁路营业线施工安全管理办法》要求，铁路营业线施工必须把确保安全放在首位，坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针。临近既有线施工需编制专项施工方案，由成都铁路局建设处召集安监室、工务处、施工办、供电处、电务处等铁路局相关部门对施工方案进行审查，确定开挖爆破方式和施工等级（Ⅰ—Ⅲ级）。方案审批通过后与设备管理单位和行车组织单位签订施工安全协议，将方案纳入营业线施工计划方可进行施工。

5 临近既有线隧道施工工程实例

临近既有线施工需结合现场施工条件，采取可靠的措施，在确保既有线运营安全的前提下，保证施工安全和施工进度。下面以渝怀铁路涪秀二线临近既有线隧道施工为典型案例，对相关工程进行说明。

5.1 临近既有线高边坡施工——黑竹林一号隧道 （全长440m）

（1）基本情况

二线铁路位于既有线左侧23～80m,既有线为坡脚路基段。二线黑竹林一号隧道进口SDK0+344～+440段临近既有路基高边坡，该段岩性为<11-5>页岩、泥岩夹砂岩（图6、图7）。经现场调查和工务部门走访得知，既有线开通后，路基在雨季出现过边坡溜塌，后期采用预应力锚索对边坡进行加固，锚索端头距离黑竹林一号隧道结构外边缘间距1.36～11.33m，隧道施工风险大。

图6 典型横断面图一

图7 典型横断面图二

（2）处理方案

在黑竹林一号隧道SDK0+344～+440段既有边坡设置防护排架防止落石；考虑二线隧道开挖可能引起既有线边坡预应力锚索松弛影响既有线安全，在既有边坡二级平台处设置一排预加固桩；隧道采用液压冲击锤非爆开挖，并加强既有高边坡的变形监测量控。

该段隧道历经6个月完成施工，隧道施工期间未出现边坡岩体剥落溜塌，既有边坡变形稳定，实施效果良好。

5.2 临近既有隧道施工——新磨溪二号隧道（全长5604m）

（1）基本情况

新磨溪二号隧道位于既有隧道右侧29～45m，洞身岩层缓倾，主要穿越岩溶角砾岩；全隧均为Ⅳ、Ⅴ级围岩，围岩较破碎，地下水不发育，现场调查显示既有隧道衬砌开裂病害较多。隧道进口设置“斜井”辅助坑道，根据施组安排出口工区为施工关键线路，承担正洞掘进长度约2.6km。

（2）处理方案

依照本线临近既有线施工原则，全隧均采用控爆开挖，施工等级为Ⅲ级，需请点爆破。根据现场施工统计，渝怀Ⅰ线除开重大节假日、军列和专列等时间，每年有效请点爆破时间约190天，窝工严重，难以保证工期。经多次协商和研究论证，出口工区采用单臂掘进机非爆开挖，无需请点施工，施组方便灵活，且非爆施工能较好控制超欠挖，节约成本，减少对既有隧道的扰动。采用此方案后，最终隧道提前4个月开挖贯通，取得了良好的施工效果。

6 结论

临近既有线施工应将既有线的运营安全放在首位，编制专项施工方案，待方案审批并纳入营业线计划后方可实施。在施工过程中，结合现场情况和既有线状况，隧道明线段采取防护排架、炮被覆盖、主被动防护网等防护措施，暗洞段采取合理的开挖方式和施工工序进行施工，同时在施工期间应加强对既有线的观测与监测，确保安全。