浅埋隧道穿越铁路施工技术(田精裴、申志军)

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1、浅埋隧道穿越铁路线施工技术田精斐申志军（中铁隧道局第二工程处）【提要】本文介绍了郑州市碧沙变电缆隧道成功穿越陇海铁路等三条铁路线时所采用的浅埋暗挖施工技术。【关键词】浅埋暗挖电缆隧道穿越铁路1工程概况郑州市碧沙变电缆隧道全长2165m，工期从1999年11月至2000年4月。建成投入使用后将解决沿线各单位和居民用电紧张的问题。该工程与铁路线有三处交叉，均从铁路线下地层中穿过。第一处下穿陇海铁路线k0+843处，下穿宽度25m，隧道拱顶距铁路路基顶面为12.3m（如图1），第二、第三处下穿铁路支线，下穿宽度分别为20m、10m，隧道拱顶距路基顶面分别为图1隧道下穿

2、陇海铁路示意图3.5m、4.6m（如图2）。电缆隧道下穿铁路时避开高压电线杆基础和地下电气设备，图2隧道下穿铁路支线示意图8隧道下穿铁路线第一、第二处为正交，第三处为斜交67°。隧道采用马蹄形断面，开挖断面宽2.79m、高3.04m，净空宽1.65m、高1.90m。初支喷射混凝土厚250mm，稳定后施作二次衬砌（厚300mm），隧道内侧设刚性防水层厚20mm（如图3）。1工程地质与水文地质隧道下穿铁路线段工程地质为粉土，硬塑，含较大颗粒姜石，f=165Kpa，r=17.7KN/m3，C=10Kpa,φ=22°，Es=12Mpa，自稳能力非常强。地下水埋置较深，隧

3、道下穿地层无地下水。2施工方案的选择可供选择的方案有三种，即盾构法、顶管法和浅埋暗挖法。3.1盾构法盾构法施工中所采用的盾构是一种针对性很强、结构庞大的专用性设备，而不是通用设备。700m以下的隧道采用此法是不经济的。即使采用由中铁隧道局研制的简易的半断面插刀式盾构也需一定的制造时间，并且该段造价也会比一般地段大幅度增加。3.2顶管法8顶管法是目前下穿铁路常用的施工方法，它是直接在松软土层中敷设中、小型管道的一种施工方法，它由顶进设备、工具管、中继环、工程管及吸泥设备组成。采用此法施工需在铁路一侧开挖一工作坑，工作坑主要是安装顶进设备，承受最大的顶进力，因而要有

4、足够的坚固性。经考察，隧道下穿铁路线段均无可供开挖工作坑的地方。1.3浅埋暗挖法浅埋暗挖法是城市地下工程施工的主要施工方法之一，它在对地面沉陷要求严格的情况下，修建埋置较浅的地下工程更为适宜。其技术核心是依据新奥法的基本原理，采用多种辅助措施加固围岩，开挖后及时加强支护、封闭成环，使支护与围岩共同作用形成联合支护体系，是一种抑制围岩过大变形的综合配套施工技术。浅埋暗挖法在郑州电缆隧道施工中已取得成功，共施工电缆隧道8230m。从碧沙变电缆隧道施工实际情况看，其一般地段采用浅埋暗挖法施工引起的地表下沉仅有5mm，故下穿铁路段采用浅埋暗挖是可行的，采取必要的辅助措施

5、和严格的施工工艺能够安全通过铁路线。最后确定采用浅埋暗挖法下穿铁路线。2施工方法第一处穿越陇海铁路的覆盖层厚度12.3m，为开挖洞室跨径的4.4倍、洞室高度的4倍。洞室埋置深度较深，加之陇海铁路经过多年运营，路基填土经过多年压实后，力学指标有所提高，虽有列车震动的强力作用，因埋深较大已有很大衰减，对隧道产生的影响较小，因而未对陇海铁路进行特别加固，第二、第三处铁路地段由于埋深较浅需进行特别加固。同时，进行铁路线和隧道内的监控量测，及时反馈信息，指导施工，保证行车和隧道施工的安全。4.1施工工艺隧道从开挖到喷锚支护引起的围岩土层变形经历了急剧变形、缓慢变形到土体稳

6、定几个阶段。由于粉土急剧变形的时间较短，若开挖后及时进行喷锚支护，能有效地控制土体变形以保证地表铁路线的安全。浅埋暗挖法施工的原则是“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早成环、勤量测、速反馈”，施工过程中应严格执行此原则。其施工工艺主要有：4.1.1超前管棚支护8其目的是在开挖过程中防止隧道顶部土体坍塌，增强结构及围岩的整体性。开挖前在掌子面拱部沿开挖轮廓线向围岩内安设一排纵向超前管棚，管棚采用φ32钢管，长2.5m，环向间距20cm，外插角为12~18°，每榀打设。4.1.2超前加固注浆每开挖2m进行一次加固注浆，以使即将开挖的拱顶形成稳固的壳体。浆液为水泥－水

7、玻璃双液浆，注浆压力控制在0.3～0.5Mpa，注浆量为0.6～1.0m3/m，注浆范围：沿隧道开挖周边径向1.0～1.5m。4.1.3开挖采用人工开挖、微台阶留核心土法施工，台阶高1.0m，循环进尺0.5m，开挖时间约为1.0～1.5小时，开挖成形后即可架立钢支撑。4.1.4架立钢支撑钢支撑主筋φ20，每榀4根，次筋φ14，钢支撑截面为矩形，主筋弯曲成与隧道断面相同的形状，次筋为之字形，焊接在主筋上。每榀钢支撑分为5节以利施工（如图4）。架立钢支撑间距为0.5m，钢支撑平面应垂直于隧道中线，在纵断面上其倾斜度不大于2°，钢支撑每节间采用M20螺栓连接，螺栓需上

8、齐拧紧，以保证连接牢固。