地铁隧道下穿既有铁路运营线施工

地铁隧道下穿既有铁路运营线施工

张智

中铁十二局集团第三工程有限公司  山西太原  030000 

摘要：贵阳城市轨道S1号线望城坡站~工程终点区间下穿既有川黔线及后巢联络线施工，下穿段隧道拱顶距离铁路轨面埋深25.4m ,隧道位于中风化泥岩、砂质泥岩、泥质砂岩夹泥灰岩内，拱顶覆岩12.5m。

关键词：地铁 区间 下穿 铁路

1工程概述

望城坡站~工程终点区间隧道位于贵阳市小河区境内，线路出望城坡站后接入预留节点(已完工)与轨道交通1号线相交，之后区间隧道经民房区及川黔线、后巢联络线向东前行到达工程终点。隧道采用双洞单线结构形式,线间距为14m ,轨面埋深26.8~33.8m,采用矿山法施工。

暗挖区间右线YDK40+860～YDK40+960( 100m )、左线ZDK40+857~ZDK40+960( 103m )下穿铁路川黔线及后巢联络线，下穿段隧道拱顶距离铁路轨面埋深25.4m，隧道位于中风化泥岩、砂质泥岩、泥质砂岩夹泥灰岩内，拱顶覆岩12.5m。

2相关技术参数

该区间下穿铁路段采用中108大型管棚超前支护，大型管棚支护段与小型导管支护段搭接长度不小于5米；下穿段初期支护采用I20B型钢钢架，在拱脚和侧墙脚处设置锁脚锚杆。采用C25喷射砼，拱部打设φ25中空注浆锚杆,边墙打设φ22砂浆锚杆﹔全环设置φ8钢筋网。

3施工工法

下穿铁路段采用超短阶梯法施工，上台阶开挖一榀支护一榀，下台阶开挖支护不大于两榀。严把开挖进尺，衬砌及时跟进。左右线要错开施工，其掌面要错开5倍洞径，也就是30米以上，采用非爆破方式开挖。为防止地下水渗漏对隧道的影响，在完成初支1~2环后，必须立即补注初支后的浆液，以免初支后出现空隙或不紧密的现象。注浆完成后检测初支密实度，保证初支背后密实无缝隙。

图1施工工艺流程图

（1）大管棚工作室施工

大管棚施工前，施作大管棚工作室，套拱采用C25混凝土施作，套拱间留有95cm施作大管棚，管棚注浆完成后，采用C25喷射混凝土对管棚工作室加宽部分进行回填。

图2 大管棚工作室复合式衬砌断面图

根据放样控制点画出隧道轮廓线或五寸台，沿隧道轮廓线在拱部施作φ42小导管超前预支护，每根长3.5m，环向间距0.35m，外插角5～7 ，每1.5m一排，并注浆加固地层。

开挖上台阶完成后架起型钢钢架，型钢钢架由4个单元组成，采用I20B工字钢，每个单元在洞外预制，在洞内进行组装；钢架在开挖面初喷约4厘米后架设，再重新喷涂到设计厚度。钢架与初喷砼间务求紧密接触，空隙处用砼垫块楔紧，在拱脚、边墙脚位置设φ22锁脚锚杆，每处2根，每根长度为3.5m。管棚工作室上部钢架合拢成圈，再搭建管棚。在打设管棚后拆除临时钢架，尽快将正孔钢架封闭成环。

（2）大管棚施工

管棚采用钢管作纵向支撑，I20B工字钢拱架作横向环状支撑，形成整体，用以防止和限制围岩变形，并承受早期围岩压力。

图3 大管棚正面布置图

大型管棚提前支护工作结束后，要加强监测测量工作，根据监测反馈信息，及时采取相应措施，确保施工安全和施工质量。

（3）超前小导管施工

在施工过程中，采用φ42超前注浆小导管，在检测隧道顶部注浆不充分的地方进行注浆补充，其相邻两环的搭接长度不小于1m。小导管于拱部120 范围内布置，每根长3.5m，环向间距35cm，纵向间距1.5m，前后排错开布置，外插角5～7 ，并注浆加固地层。

图4 单线隧道超前注浆小导管设计图

图5 注浆小导管超前支护纵向布置图

（4）开挖及支护

根据放样控制点画出隧道轮廓线，采用超短台阶法开挖，台阶一般段L=0.5m，开挖断面尺寸严格按照设计断面尺寸施工，严禁欠挖，平均线性超挖允许10cm。

施工工法采用台阶法施工，即上台阶按开挖一榀支护一榀，下台阶按单循环两榀支护，左右线交错开挖，支护完成后掌面及时封闭。

当围岩出现局部软弱带、节理、顺层等不利于隧道围岩自稳，甚至可能出现掉块、垮塌等情况时，应及时通知各方现场处置，必要时酌情调整支护体系和工法。

图6 台阶法施工工序横断面图

（5）装碴、出碴

本暗挖隧道按每米循环全断面（单洞米）计40.84m3。采用CAT-320型挖掘机装碴，同时将碴土装至农用车运到提升处采用龙门吊堤升出碴。

（6）锚杆施工

开挖后先初喷4cm喷射砼加固围岩，施做钢拱架，挂钢筋网片，打设系统锚杆，复喷C25早强喷射混凝土至设计厚度。系统锚杆拱部采用φ25中空注浆锚杆，L=3.0m，边墙采用φ22砂浆锚杆，L=3.0m，锚杆间距1.0×1.0m（环×纵），梅花形布置；钢筋网片采用φ8钢筋，构成20×20cm网格，全环单层设置；钢筋网应与锚杆尾端连接牢固。

(7)安装钢架、挂网

型钢钢架选用I20B工字钢，由6个单元组成，施工时可根据施工工法和实际情况对单元长度进行适当调整，并对接头位置进行相应调整。

钢架架设时应尽量利用系统锚杆定位，当不能利用时应另行设置φ22定位钢筋，定位钢筋长1.0m，按环向间距2.0m布置于拱墙范围，并应在拱脚、边墙脚位置设φ22锁脚锚杆，每处2根，每根长度为3.0m；钢架应尽快封闭成环。

(8)喷射混凝土

隧道支护采用喷射C25砼施工，喷射混凝土厚度为280mm，喷射混凝土作业紧跟开挖及型钢架架安装进行。

（9）防水层施工

在初衬与二衬之间采用无钉敷设方法，先铺设无纺布缓冲层，再铺设防水板。防水板焊接使用双焊缝，充气检查。防水板采用无钉铺设悬挂技术，由拱顶向两侧做，至墙脚处预留防水层与底板部位焊接。在喷雾面环向由下向上铺设土工布缓冲层，搭接宽度为50mm，PVC垫片和土工布用射钉枪固定在基层适当位置。垫片间距拱部按400mm梅花型布设，边墙按800mm梅花型布设，垫片距防水板边缘不小于400mm，再将防水板与垫片焊接固定，挂设时根据实际情况预留足够的富余量，以免砼浇筑至拱部后拉裂防水板。

(10)二衬施工工艺

二次衬砌与初期支护保持合理距离开始施工，采用整体液压模架台车进行二次衬砌施工，施工段落为6~12m。暗挖隧道主体结构采用C35混凝土、抗渗等级P12，在二次衬砌与初期支护之间设全包式防水层。

（11）施工缝处理

区间有纵向施工缝和环向施工缝两种，横向施工缝防水结构采用镀锌钢板止水带，纵向施工缝防水结构采用钢边橡胶止水带。

(12)回填注浆

隧道在初期支护和衬砌混凝土施工完成后分别压注水泥浆堵水隧道进行后回填注浆，对地层沉降控制和防渗漏堵水效果十分明显。

（13）养护

混凝土浇筑完成后，应在12小时内对混凝土进行洒水保湿养护(喷施混凝土终凝2小时后进行洒水养护)，洒水养护时间应不少于14天，掺施缓凝外加剂或有抗渗要求的混凝土，洒水次数应能使混凝土保持湿润状态；混凝土养护用水同搬迁水；混凝土强度达到1.2MPa前，不得在上面踩踏或安装模板、支撑；当日平均气温在5℃以下时，不能洒水。

4监控量测

该区间隧道主要监控量测对象为洞内收敛及隧道上方的铁路营业线几何尺寸。主要监测内容为在2倍的区间隧道埋深范围内，穿越的所有铁路股道左右轨上各设置路基及道床沉降监测点，测点间距5～10m。

铁路道床沉降测点可在现有条件的情况下选择道床上的固定点作为监控点，在现场无条件的情况下采用非接触式的测量方式，利用反光棱镜布设测点，利用电子全站仪进行观测。

①根据设计图纸要求，使用取芯钻机在铁路两侧布置竖向位移观测点，埋设监测点低于路面30～50mm。

②在隧道施工过程中，各方要密切配合，随时进行沟通，对施工过程中监测量测所得的任何异常情况，要及时分析原因，研究解决办法。

③施工前应确定地面高程、坐标的初始值，并对现有构筑物、铁路股道、边坡等进行现状调查，对现状进行摄像取证，记录在案。

④监控量测点布置范围为隧道中线两侧方向各20米，可根据现场具体情况适当调整测点布置(间距5米布置)。地表沉降测点保护盖板一定要固定好，以免掉落。

⑤加强洞内监控和洞外监控，同时加强对铁路股道地表沉降、轨面下沉和轨道侧移的监控，如有异常应暂停施工并通知各方前往处置；实施第三方监控，制定专项监控方案。

⑥隧道施工通过建（构）筑物后应继续进行监测，待建（构）筑物变形稳定、安全后方可停止监测。

⑦隧道下穿铁路股道段，重点检测隧道施工对既有铁路轨道的影响，控制标准按最小容许偏差控制。

5结束语

贵阳市轨道交通S1线一期工程望城坡站~工程终点区间下穿既有铁路川黔线及后巢联络线施工，为该线路的重难点建设项目。施工前需对现场进行详细勘察和调查，了解现有铁路运行状态，错开高峰铁路区段。在施工过程中，需增加对铁路线路状态的监控频次，确保铁路运营的安全。同时要加强超前地质预报工作，提前发现风险因素，及时规避风险，保证隧道安全稳定的进行施工。

参考文献

1孔保德.北京地铁5号线下穿既有铁路的隧道施工.工程实践，2006（3）

2曹伟.新建隧道下穿既有高速公路施工技术.四川建材，2020（3）

3孙志森.田桓铁路摩天岭隧道斜井挑顶施工技术.建筑机械，2017（12）