铁路隧道进口斜穿既有公路关键施工技术探讨

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　　摘 要 本文着重阐述了隧道进口斜穿既有公路各关键施工工序。详细论述了各工序施工组织。为保证施工质量、满足安全要求采用斜交套拱与双侧壁导坑施工工法进洞，取得了较好的效果。
　　关键词 隧道进口;下穿公路;斜交;双侧壁导坑
　　1 工程概况
　　本隧道位于重庆市綦江区。隧道中心里程D2K88+471，最大埋深约414m，全长7536m。隧道施工起讫里程为D2K84+703-D2K92+239。全隧地质为泥岩夹砂岩，泥砂岩互层。设计围岩段落划分为：Ⅲ级围岩6108.5m，Ⅳ级围岩1096.5m，Ⅴ级围岩321m。本隧道进口揭露围岩为泥岩夹砂岩。隧道进口下穿既有公路，隧道拱顶距公路约为3.4m，隧道走向与公路呈45°夹角。洞口处为块石土、强风化泥岩夹砂岩以及部分公路建设时遗留的块石。岩体较为破碎、整体性差，为Ⅴ级围岩。
　　2 进洞技术方案
　　2.1 斜交套拱
　　隧道洞口紧邻既有公路，清除危石后仰坡坡面约为75°，仰坡坡顶边线紧挨公路路堑开挖线。受上述各种制约因素，为确保隧道安全进洞，采用斜交套拱施工。套拱长度1.5m～10.6m，C25混凝土，厚度为0.8m。套拱两端拱脚设置1.5m的放大基础。套拱端头架立3榀定位工字钢拱架，套拱埋设管棚施工导向管，各节导向管与套拱等长。
　　2.2 超前支护
　　超前支护采用Φ159大管棚+Φ42超前小导管。管棚棚管Φ159无缝钢管，管棚长30m，共37根，外插角1～3°，环向间距40cm。棚管每节长4、6m。管内安设由4根Φ16钢筋加工而成的钢筋笼。超前小导管为Φ42无缝钢管，单根长4.5m，搭接1.5m，环向间距40cm。管棚与小导管内压注水泥浆。
　　2.3 进洞工法及复合式衬砌
　　为有效控制施工过程中的地面沉降，选用双侧壁导坑法进洞。初期支护为“工20b”全断面钢拱架与锚喷网支护。临时支护为“工16”工字钢锚喷网支护。钢架间距为0.5m，喷射混凝土厚度30cm二次衬砌为50cm厚钢筋混凝土结构[1]。
　　3 斜交进洞关键施工工序
　　3.1 危石清除、土模施工
　　进口端因紧邻公路不具备仰坡放坡开挖条件，块石较多无法进行套拱土模修筑。施工前需先将危石清除，处理坡面，并开挖套拱两侧扩大基础。扩大基础开挖深度至挖至坚硬基础面为止，确保基面的地基承载力符合设计要求。为使进洞套拱与隧道中线正交，借土填筑套拱土模并修筑施工平台。修筑时直至按照套拱内轮廓进行修整，保证套拱施工线形，确保不侵入隧道净空。
　　3.2 套拱施工
　　土模填筑完成后安装定位导向拱架及套拱模板安装。在定位拱架上安装管棚施工导向管。导向管一端伸出套拱端模，一端紧挨仰坡坡面。导向管与导向拱架进行焊接设置2%的外插角。导向管安装完成后施作套拱外模，外面使用木模，使用钢筋及钢管进行加固。混凝土浇筑时对称分层施工。
　　3.3 管棚施工
　　管棚施工先选取一根进行试钻，严格控制外插角，防止棚管侵入隧道或伸出路面。在取得试钻施工参数后，施工其余钻孔。施工工程中每钻进完成一个钻孔后，立即清孔并下管，以免因坍孔造成穿管困难。相邻棚管接头错开至少1m，同一连接区段内截面处接头数量不大于50%，并同步安装管内钢筋笼。棚管全部安装完成后封堵管口安装注浆管及止浆塞，进行注浆。注浆时以先下后上、从两边到中间的施工次序，跳孔注浆。
　　3.4 进洞施工
　　进口段下穿既有公路，隧道下穿路面时采取机械开挖，严禁爆破施工。待左右两侧导洞完全下穿公路后，再进行中导洞施工。导洞开挖前按照设计要求施工超前小导管，注浆加固开挖掌子面围岩。在公路路面每隔5m布设一排沉降观测点，洞内每隔5m布设一组沉降观测及收敛观测点。连续不间断观测，设置沉降预警值，测量数据及时反馈到施工现场。现场组织施工时，根据掌子面地质情况与沉降观测数据及时修正支护参数，控制施工进度及开挖进尺。施工时每循环进尺控制在一榀钢架距离。开挖完成后及时施作钢架、钢筋网，喷射混凝土封闭岩面。导洞开挖左右上下导洞各错开3m左右，开挖设备选用小型机械。施工时应注意成品保护，防止机械碰撞。
　　3.5 仰拱施工
　　隧道各导洞先后完成进洞，根据设计要求及施工组织安排，开挖施工仰拱，尽早使初支封闭成环。仰拱开挖前人、机配合拆解临时支撑。拆解临时支撑，严禁暴力拆除。拆除过程中隔二拆一，拆除距离控制在3m以内。仰拱整体开挖，严禁两侧分幅开挖。初支钢架安装时，当钢拱架接头位置间距过大时，可截取与拱架同等规格型号的工字钢顺接。喷射作业时需保证混凝土面平整度及仰拱弧形轮廓，对超挖的采用喷射混凝土填平。防水层施作前清除仰拱初支面杂物、尖锐物体。严控防水层施工，保证防水效果。钢筋在加工厂预弯现场进行绑扎，绑扎时注意防水层保护。混凝土施工时控制混凝土浇筑速度，混凝土成品应棱角分明，线条顺直。
　　3.6 衬砌及明洞施工
　　二次衬砌施工采用整体轨道自行式衬砌台车。台车在洞口组装，自行移动就位。衬砌施工前拆除临时支撑，处理初支面鼓包及坑洞。施工防水层时拱顶设置相应松弛度。钢筋绑扎作业重点控制其间距及保证保护层厚度。混凝土分层对称浇筑。浇筑完成后及时养护及拱顶补注浆作业。
　　4 施工成果
　　结合本隧道进洞施工，对比类似地形下常规进洞方案进行技术分析，斜交套拱双侧壁导坑进洞施工技术取得了如下成果：
　　（1）解决了同类地形条件下常规进洞方法洞口段因不具备施工作业平台难以进洞的难题，最大限度保护了原来地貌，实现了早进洞的目标。减小了后期明洞施工大量的洞口回填工作。
　　（2）斜交套拱管棚導向管较长，管棚相较于常规短套拱管棚施工，有效确保了管棚施工精度。
　　（3）双侧壁导坑法进洞有效控制了地表沉降，确保了公路正常运营，保证了隧道施工安全。套拱尾部紧贴公路边坡保证了公路的边坡稳定。
　　5 结束语
　　通过本隧道的施工，积累了类似斜交进洞及下穿既有构筑物的施工经验。对类似工程洞口段施工提供了实践依据。但施工时还有几点需要改进：
　　（1）套拱施工时借土填筑施工平台增加了较大的工作量且填筑质量不易控制。
　　（2）套拱体积、结构自重较大对基础要求较高，拱脚必须位于坚硬的基础面上，软弱地基等不良地质不易采用此方法施工。
　　（3）双侧壁导坑施工工效较低，断面较多，各导洞净空较小，施工组织较为困难，不便于大型设备施工。
　　参考文献
　　[1] 曹海林.新建隧道下穿既有公路隧道施工技术[J].铁道建筑设计，2013，（5）：58-61.
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