铁路下穿技术

铁路下穿技术（共10篇）

铁路下穿技术 篇1

1 工程基本情况

1.1 设计情况

新建立交桥位于浙江省杭州市萧山区,它主要是为疏解铁路杭州南站远期交通而设置的。新建框架从西向东依次下穿城际交通场(拟建)、杭州南站普速场、杭甬客专场(在建)和杭长客专场(在建)。

商聚街立交桥框架与杭州南站既有线路夹角为90°,设计孔径为2～12 m,净宽24 m,净高5.8 m。框架基础为高压旋喷桩基础,旋喷桩直径为0.6 m,间距为1.4 m,桩长为8 m。顶进施工的框架涵身为7节,涵身长度分别为3 m×10 m、12.5 m、6.07 m、2 m×8 m。

1.2 地质情况

地层上部为第四系全新统冲海积(Q4al+m)粉土、淤泥质黏土和黏性土,中部为第四系上更新统冲海积(Q3al+m)黏性土,下为第四系上更新统冲积(Q3al)细圆砾土,下伏基岩为寒武系杨柳岗组灰岩。基坑开挖范围地层从上至下分别为:杂填土—粉土—淤泥质黏土—粉土—淤泥质粉质黏土—粉砂—圆砾。

1.3 影响既有线设备

顶进施工对既有线设备有影响:接触网线、承力索和回流线,并涉及一处硬横跨、一个接触网基础立柱和供电杆。

2 运输条件及相关部门协调和配合

2.1 封锁施工计划

商聚街立交桥每次安排要点施工120 min,施工支墩挖孔桩和线路加固。

2.2 铁路单位配合条件

2.2.1 供电、维管部门配合

既有铁路自闭线在工作坑施工影响范围内,工作坑桩基施工前需临时迁出基坑施工影响范围以外,施工后再恢复。

2.2.2 电务、铁通配合

对施工范围内信号、通讯管线进行迁移,无需迁移的管线要提出保护方案。抽、穿钢枕在电务部门监护下进行:施工前,请电务部门对施工便梁绝缘大胶垫进行绝缘性能测试;便梁组装完成后,请电务部门及时对轨道的绝缘性进行检测。

2.2.3 工务部门配合

拟采用24mD型便梁加固既有线。施工前,委托工务部门对施工范围内线路进行应力放散,对线路按设计标高实施抬道。

2.2.4 车站配合

车站值班员要与施工单位驻站联络员加强联控,确保铁路行车和施工作业安全。施工期间安排驻站联络员驻站。

3 施工方案

3.1 施工准备

3.1.1 施工现场总平面布置

商聚街顶进工作坑设在铁路西侧,施工人员驻地、钢筋加工场和料库房设在工作坑南侧,利用既有道路作为施工便道,商聚街工作坑南侧利用防护栅栏围护。施工现场的出入口、临时用电设施和基坑边沿等危险处,要设置明显的安全警示标志。

3.1.2 施工临时设施布置

布置好场地围挡,施工便道,生活和生产用房,施工供水、供电、场地排水和消防设施等。

3.1.3“四电”迁改

涉及到迁改的有:既有通信设施、既有信号设施、既有电力线路和既有电气化线路。

3.2 施工总体内容

涉及临近营业线施工的项目有:改移防护栅栏,凿除水泥路面,工作坑钻孔围护桩、止水桩施工,工作坑基坑开挖和顶进涵节预制施工。涉及要点施工的项目有:便梁支墩挖孔桩施工、便梁加固线路施工、便梁底部基坑内涵洞底高压旋喷桩地基加固、便梁底部基坑内涵节现浇和涵节顶进施工。

3.3 施工方案步骤

3.3.1 车挡缩线

施工前,对既有车挡线路缩线,使其不影响施工。将车挡位置移向大里程方向至商聚街立交桥南侧。

3.3.2 工作坑围护

工作坑基坑采用Φ100 cm钻孔桩作为围护结构,桩长20 m。四角设置角撑,角撑长11.2 m,距转角处8 m。围护结构外设Φ50 cm双头搅拌桩,桩长15 m,间距40 cm,形成止水帷幕,减少工作坑渗水。

基底加固:工作坑基底采用高压旋喷桩加固,桩长10 m,间距1.5 m。

工作坑开挖:在工作坑围护、基底加固完成后,进行基坑开挖。

工作坑排水:工作坑底部设置排水沟和集水井。排水沟设在工作坑的两侧,采用浆砌片石砌筑,流水面采用水泥砂浆抹面。在工作坑靠后侧的两个拐角设置集水井,集水井内设置污水泵,派专人对工作坑进行抽水,确保工作坑内干燥,并设专人对工作坑内的水沟和集水井进行清淤。集水井中的积水通过水泵向附近水系排水。

3.3.3 线路加固

便梁支墩施工:在施工便梁架设前,要做30个独立支墩,采用人工施工。在要点封锁线路时施工,封锁点闭之后,护筒顶面不高于轨顶,保证既有线行车安全。便梁支墩采用Φ1.8 m、长10m的挖孔桩为基础。挖孔桩开挖前,先在挖孔桩位置打设4块2m×1m钢板拼装成的防护装置,对既有线路进行防护,防止道碴坍塌。人工自上而下逐层用镐、锹进行,开挖次序为先挖中间部分,后挖周边部分。每挖深到1 m为1节,每节开挖完成后尽快下方钢护筒,钢护筒直径1.8 m,长1m,钢护筒内部利用Φ22 mm钢筋作钢支撑,纵向间距40 cm。

3.3.4 施工便梁

顶进前拟投入D24便梁7组对杭州南站普速场7股线路加固,步骤如下。

3.3.4. 1 便梁架设

在施工便梁独立支墩施工后,进行D24型施工便梁架设,一次一组,纵向架设。使用轨道车将一组施工便梁运抵杭州南站,1道要封锁点,利用轨道吊将便梁卸到位。人工拼装小横梁施工时,应在连接一头后及时加上大胶垫。两片梁就位后,用螺栓连接,横梁与钢轨采用K式扣件连接。施工时要注意轨道电路,严禁线路连电,出现红光带,设置好防纵、横位移限位设施,并做好接地线工作。利用轨道车将便梁移到1道线路长沙端顶进位置架设,加固1道线路。按相同工序分别加固长沙端2～9道线路。长沙端框架顶进完成后,将7组D24型便梁纵移至杭州端加固线路。

3.3.4. 2 成立24 h便梁养护小组

施工便梁受力后,要成立便梁养护小组,24 h不间断巡查、养护。每通过一趟车都要全面检查一遍,主要对便梁绝缘、连接螺栓进行检查,发现问题及时处理,并结合线路几何状态,适时对整体便梁实施抬梁、起道,作好各项检查记录,确保行车安全。

3.3.4. 3 便梁限位装置

便梁架设到位后,必须设置接地装置和便梁限位装置。便梁横向限位装置在条形基础上预埋钢轨头,便梁架设到位后,预埋钢轨和便梁之间采用枕木塞紧;纵向限位装置在便梁端部条形基础上预留混凝土台阶,台阶和便梁端部采用木楔塞紧。

3.3.4. 4 便梁架设和拆除流程

施工便梁架设流程:编制并上报便梁架设处的线路封锁计划;计划得到批准;落实施工便梁和相应配件、轨道吊;全面落实封锁前的准备工作;架设前到车站进行封锁登记;接到车站调度命令后,轨道吊进入施工现场,电气化接触网停电;起吊;落梁;轨道吊按调度命令离开车站;到车站撤销封锁登记;按照要求拼装便梁。

安装横梁的位置应与枕木位置一致,所以事先应将枕木间距适当调整,抽换横梁应在封锁点内施工,由纵梁两端向中心排列抽换。抽一根枕木,塞一根横梁,钢轨下需要垫大块绝缘橡胶板,防止轨道电路短路,影响信号和机车。塞入横梁时,要对准主梁联结板并定位,同时上好扣件,垫好橡胶轨垫。

施工便梁拆除流程:编制便梁架设处的线路封锁计划;计划得到批准;落实轨道吊和其他设备;全面落实封锁前的准备工作;拆除前到车站进行封锁登记;接到车站调度命令后,轨道吊进入施工现场,电气化接触网停电;将便梁起吊至轨道车上;捆绑便梁;轨道吊按调度命令离开;到车站撤销封锁登记。

施工便梁拆除前,应对便梁范围内的线路进行道碴补充和捣实,并在轨道吊进入施工现场前将便梁配件与主梁分离。主梁被吊离后,及时抽去钢枕并补充道碴。当线路整修,恢复常速后,方可取消线路的慢行。

3.3.5 线路恢复和养护

线路恢复:线路正线恢复,框架顶进就位后立即进行三角区、框架顶部道碴回填。永久三角区回填C15混凝土,地泵灌注。线路恢复后,应加强养护。

线路观测:加固地段既有铁路两侧路肩设置观测桩,进行水平位移和沉降观测。坡脚10 m处观测点地面沉降速率小于2 mm/d,累计最大沉降不超过10 mm;水平位移速率小于5 mm/d,累计最大水平位移不超过10 mm。如果超过上述数值,应立即停止施工,并分析原因,采取必要的处理措施,等到路基稳定后方可继续施工。施工结束后应继续加强观测,时间不少于3 d,频率不少于每天2次。

线路养护:项目部成立线路养护工班,由专职线路工组成,施工期间对线路加强养护。由于施工采用D型施工便梁加固线路,养护工作基本围绕线路加固区段进行。线路慢行开始后,线路养护工班对施工区段线路24 h检查、养护,重点对施工便梁进行检查,发现便梁螺栓、配件松动,要及时紧固。

专人对便梁支座作沉降观测,一旦出现沉降现象,要及时抬高纵梁、抄垫支座。

由于D型施工便梁预设上拱度,所以应调整便梁两端线路轨顶高程,顺延便梁上拱曲线,使轨顶曲线平顺。

便梁拆除前,采用老K车对加固区段线路补充道砟,人工结合捣固机加强捣固,便梁拆除后加强线路沉降观测。根据轨顶沉降量起道、捣固道床,确保轨距、水平和方向等满足放行列车条件。

线路加固施工结束后,第一列45 km/h不少于12 h,60 km/h、80 km/h各不少于24 h,后120 km/h 2 h恢复常速。

3.3.6 路基线路安全防护

3.3.6. 1 施工慢行防护

工程于沪昆铁路下行里程K212+262处下穿杭州南站普速场7股线路。施工采用D型便梁加固线路,便梁架设至线路恢复阶段,铁路限速45 km/h,限速范围为沪昆线下行K212+162 m至K212+362 m。

3.3.6. 2 施工封锁防护

采用7组D24便梁加固线路,轨道车挂铁路平板车运至现场卸车,轨道吊装卸,7次封锁施工,每次单线封锁240 min。封锁施工时,线间距小于6.5m,两线间装卸纵梁,线间距小于6.5 m,邻线同时封锁。

3.3.7 应力放散

线路应力放散委托铁路设备管理单位(杭州工务段)施工。应力放散后,待线路稳定且满足规定的轨温时,轨道重新锁定,以保证施工和行车安全。

3.3.8 顶进桥施工

3.3.8. 1 工作坑滑板

工作坑滑板采用钢模板,现浇混凝土的方法施工。滑板下设置锚梁和碎石垫层,滑板上设置导向墩。锚梁和导向墩同底板、混凝土浇筑成一体,碎石垫层用小型机具夯填密实。在工作坑滑板顶面按设计要求铺设润滑隔离层。

3.3.8. 2 后背和后背梁

后背采用钻孔桩以满足后背强度的需要,保持背后土体稳定。后背梁为钢筋混凝土结构,与工作坑滑板现浇成整体。

3.3.8. 3 框架预制及顶进

框架制作施工流程:底板钢筋绑扎;底板和侧墙模板;底板混凝土;顶板支架;侧墙内模和顶板底模;侧墙和顶板钢筋;侧墙外模;侧墙和顶板混凝土;混凝土养护。

钢筋工程、模板工程和混凝土工程在此不赘述。

3.3.8. 4 框架顶进

顶进采用16台450t千斤顶(备用4台),柱塞式高压油泵,电动液压驱动。顶进段分三个节段,自西向东顶进。

顶铁、分配横梁和顶柱横梁,采用型钢或钢轨与钢板焊接制成,顶柱采用直径50 cm的钢筋混凝土管桩。顶进所用的传力设备,用汽车吊车安装。

框架顶进在旋喷桩加固基础完成后进行。顶进设备安装后进行调试和试顶,试顶正常,再进行正式的顶进作业。当框架刃脚“吃土”时,要加快挖土、出土速度,展开连续作业,不间断顶进。顶进人工挖土,人工装车,1t机动翻斗车运输至坑外堆放场,再由自卸汽车运至指定地点。框架顶进时,要做好线路加固和防护工作。

框架顶进时,在框架顶放置道碴,运至施工场地,便于顶进完成后,进行道碴回填施工。

开挖时,要做到机械设备发生故障时不挖,较长时间不顶进时不挖,交接班前不挖,确保铁路运输和施工安全。

框架顶进过程中,准确控制顶进的方向和高程,一旦发生偏差,要及时采取针对性措施进行纠偏。

4 施工过程动态监测

4.1 沉降测量

沉降监测按国家二等水准测量规范要求进行,在施工影响区域以外,约100 m处设置2～3个水准基点作为高程起算点。每个监测点与基准点形成闭合或附合水准路线,取两次测定值的平均值作为初始高程值,使用自动安平精密水准仪测量。

观测方法采用精密水准测量方法,工作基点和附近水准点联测取得初始高程。观测时,各项限差要严格控制,每测点读数较差不宜超过1 mm,对不在水准路线上的观测点,一个测站不宜超过3个,如超过时,应重读后视点读数,以作核对。首次观测,应对测点进行连续两次观测,两次高程之差应小于±1.0 mm,取平均值作为初始值。

4.2 水平位移观测

在施工影响区域以外约100m处,设置2～3个水平位移基点,基点布置方法和沉降点相同,使用全站仪量测。

4.3 监测的主要内容

4.3.1 基坑四周监测

基坑开挖前,需沿基坑边设置三维变形观测点测量位移和沉降,观测点间距10 m。从基坑开挖时到开挖完成后1周内,每6 h观测1次,1周后每日测量2次,发现单次位移大于3 mm或累计位移大于20 mm时(线路侧为10 mm),需停止施工。如果位移继续发展,则需采用回填反压处理。

4.3.2 线路沉降、几何状态监测

以新建桥的中心位置为中点,监测两侧50 m的铁路轨面标高变化(轨面上设置观测点),防止基坑开挖引起的沉降导致线路几何状态变化。水准仪在基坑开挖时到开挖完成后1周内,每4 h观测1次,以后每日测量2次,日常24 h派专职监护人员检查(包括线路高低水平、方向等)并记录。加固地段在铁路坡脚外设置观测桩,进行水平位移和沉降观测。观测点地面沉降速率小于2 mm/d,累计最大沉降不超过10 mm;水平位移速率小于5 mm/d,累计最大水平位移不超过10 mm。

每昼夜检查线路几何状态不少于4次,测量轨温不少于2次,检查施工便梁不少于3次(螺栓复拧,绝缘大胶垫检查),观测路基变化情况每天不少于2次;顶进施工期间每昼夜检查线路几何状态不少于8次,测量轨温不少于4次,检查施工便梁不少于6次(螺栓复拧,绝缘大胶垫检查),观测路基变化情况每天不少于4次。

4.3.3 支墩监测

支墩处设置三维变形观测点测量位移和沉降。框架顶进时,4 h观测1次。平时每测量两次,支墩单次位移小于3 mm,累计位移小于20 mm,沉降速率大不于2 mm/d,累计最大沉降不超过10 mm。如果超过规定值,必须马上停止施工;如果沉降位移继续发展,则需采用回填处理。

4.3.4 线路的轨温

每天测轨温,便于指导、控制线路施工。

4.3.5 便梁的日常检查

施工便梁的日常检测:便梁和两端各50 m线路的日常检测,派驻专职监护人员检查(包括便梁的扣件、绝缘和线路高低水平、方向、正矢等),每日检查2次,并记录。便梁架设完成后,应24 h对便梁进行监控,每4 h检查1次(框架顶每2小时检查1次),由专人负责,并作好记录。施工时,作业人员应落实雨前、雨中和雨后“三检”制,以确保行车安全。

摘要：对顶进式下穿高速铁路桥梁,从施工技术、各工序等角度,就公路、铁路等各单位,各系统接口之间的衔接进行了简要论述,解决了在特殊施工条件下多系统之间的接口问题,尤其是与相对独立的铁路系统之间的问题。

关键词：顶进,下穿,便梁,高速铁路

铁路下穿技术 篇2

盾构隧道下穿既有铁路时,路基土体用高压旋喷桩加固后,能够减少隧道结构与其周围土体之间的`刚度差异,均匀土层应力分布,增加土体抗力,并可有效地控制盾构穿越时所引起的地面变形.结合工程实例,对盾构隧道下穿既有铁路地基加固的设计方案进行阐述,并提出相关工程措施,以确保盾构施工过程中铁路列车行车安全.

作 者：庞山 付迎春 张春雷 PANG Shan FU Ying-chun ZHANG Chun-lei  作者单位：庞山,张春雷,PANG Shan,ZHANG Chun-lei(铁道第三勘察设计院集团有限公司城交分院,天津,200063)

付迎春,FU Ying-chun(石家庄铁路职业技术学院,河北石家庄,050041)

刊 名：石家庄铁路职业技术学院学报 英文刊名：JOURNAL OF SHIJIAZHUANG INSTITUTE OF RAILWAY TECHNOLOGY 年，卷(期)： 8(3) 分类号：U455.43 关键词：盾构   下穿铁路   地基加固  

铁路下穿技术 篇3

关键词立交框架结构、施工、项进法

中图分类号U4文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)021-0110-01

随着城市现代化建设的发展，人们对地下空间的利用越来越普遍，城市地下空间的开发利用已成为当前城市建设中的一项重大课题。这些都会带来大规模基坑工程的开挖与支护。另一方面，随着我国经济与社会的发展，急需发展城市之间的交通网络体系，使这些城市连成一体。道路和大型桥梁工程的兴建，需要解决大量的地质工程问题，特别是超深基坑工程问题。总之，基坑向深度大、面积大方向发展已成为必然趋势。

本文通过对基坑开挖和框架顶进施工过程的现场测量，全面研究了施工过程中主要的方案和工艺，并着重研究了顶紧施工的方案要点，对同类穿越铁路或公路的基坑围护工程具有借鉴作用。

1道路下穿既有铁路箱型框架桥顶进法施工主要施工方案和工艺

1）降排水方案。①井点降水：基坑内采用井点降水，以改善挖土条件，增加土体的被动土压力。在基坑内设3排轻型井点，井点间距1.5米，外侧不设井点，以防止抽水时周围建筑物下沉和开裂。若因围护桩渗透引起坑外地下水位下降（50~）时，应控制抽水力度或停止，并立即查明原因，进行止水帷幕修补。②地面排水：围护桩外侧设排水沟，防止地面水流入基坑。为了适应雨季施工和防止突发性涌水现象，还必须准备足够的基坑排水措施。③便梁架设后，施工高压旋喷桩箱底基础之前，在每孔箱涵的便梁底下冲一排轻型井点，降水三天后施工箱涵下面的高压旋喷桩。

2）工作坑围护及地基加固。顶进工作坑后背采用一排中钻孔灌注桩，外侧为两排密打φ700~双头深层搅拌桩，长18m，基坑两侧均为一排φ1000钻孔灌注桩，外侧为两排密打双头深层搅拌桩，长18m。工作坑内每隔5m设置上下2道横撑，后背侧采用斜撑。由于基坑净宽为49.3米，为了增加支撑的稳定性，在基坑的中间设支墩，支墩的下面为钻孔灌注桩，桩长15米。中间框架间有110cm的间距，用于设置支撑下面的钻孔桩。

3）工作坑开挖及支撑。为保证土壤的密实性，在后背桩施工结束后再进行工作坑土方开挖施工，基坑开挖土方采用机械开挖。为避免对基地土的扰动，机械挖土时要求做到“宁高勿补”。挖土前须保证：地下管线拆迁或加固处理完毕；围护桩已达到设计强度；管线、周边建筑物、支护的沉降及变形监测点设置并取得初始值；基坑外地表面防水槽施工完毕。整个基坑开挖过程中在基坑四周挖好临时排水沟和集水井，以便于挖土顺利进行。土方开挖至离基底20cm高时由人工修平。

基坑支撑采用中609钢管，在转角处设斜撑，斜撑也采用中609钢管。钢管外径中609~，壁厚14~，长度根据基坑宽度配制。每根钢支撑由中间固定、接头及可调接头三部分组成，采用法兰盘高强螺栓联接。根据土方开挖段情况，提前配齐该开挖段所需的支撑及垫块等，并将钢支撑装配到设计长度，待工作面挖出后进行安装。工作面挖出后按设计位置测定该道支撑的长度。

基坑开挖时应及时加撑，即当开挖至支撑底面标高时，及时浇筑圈梁混凝土、牛腿混凝土、安装围擦，待其达到一定强度后加上支撑再行下挖。支撑拆除须注意，待顶进工作坑滑板施工完毕且达到一定强度后，才能拆除第二道钢管支撑，接着施工箱身边墙及顶板。

2顶进法的设计与施工技术

1）顶力计算。箱涵在顶进时，必须克服箱涵与土壤间的摩阻力，以及端部刃脚切土的土抗力，这些阻力的总和即为箱涵顶进时的顶力。顶进法施工的重点就是要准确计算出顶力：其计算公式为：

式中：P为最大顶力；

N为桥涵顶部荷载（kN），（包括线路加固材料重量）；厂为桥涵顶部表面与顶部荷重之间的摩阻系数，如荷重仅为线路材料可取f=0.2-0.5；覆土较厚时取f=0.7-0.8；

从为桥涵箱身自重（kN）；人为箱身与基底土的摩阻系数，一般取0.7-0.8；

E为箱身两侧土压力（kN）；

人为侧面摩阻系数，一般取0.7-0.8；

R为刃脚正面阻力，砂粘土取代500-550kN/m2，卵石土取1500-1700kN/m2；A为刃脚的正面面积时；

K为系数，一般采用1.2。

2）挖土及出土。顶进出土是顶进施工的调节器，出土的快慢决定了能否快速连续顶进。箱身的顶进速度主要取决于出土快慢。顶进方向的误差往往取决于挖土的质量，而在软土地基上顶进时，由于土不均或超挖而使地道桥底部地基难以避免地产生空洞。地基空洞的存在，势必影响地道桥的受力状况，成为影响今后地道桥运营完全的隐患，因此必须保证挖土的质量。挖土进尺及坡度根据挖土和线路加固情况确定，不超挖，且按千斤顶的行程挖掘，即挖面的坡度一般控制在1:0.8~1:2之内，如土质稳定，坡度可适当放陡；开挖面的宽度根据土质确定，并预留10cm厚的土层（即比箱身外轮廓小10cm）。开挖底面应高于箱身底面5-10cm，如土质松软，开挖底面则适当提高。因为排水管下面有高压旋喷桩，所以排水管下的土必须挖至排水管混凝土基础的底部。本次顶进采用机械挖土，线路外采用0.8方的大挖机挖运土方，线路下挖土采用0.4方的小挖机结合人工在顶进时对中线进行抽槽挖土，控制顶进的轴线方向和高程。挖土过程严格控制刃脚切入土内深度，一般不小于10cm。在松散或塑性土质中顶进，刃脚是保证土墙稳定的关键，须始终保持切入土内。保证开挖不发生坍塌，是施工中重要环节，故在施工前须制定相应的预防坍塌的技术措施。如果挖土时发生坍方，影响行车安全时，应迅速组织抢修加固。挖土工作应与观察人员紧密配合，随时根据箱身顶进的偏差情况改进挖土方法。

3）顶进施工方向和高程的控制。在顶进过程中，为了防止过大的方向及高程误差，除加强观测，认真预防外，还须及时校正。①顶进方向的控制。桥体顶进中的左右方向偏差的纠正有以下几种情况；开始时桥体在滑板上顶进时，极易发生方向偏差，应该依靠导向墩以及改变两侧顶镐数量的方法纠正；桥体在入土初期，纠正方向最为重要，这是因为桥体大部分顶入路基后，己形成孔道，再行纠正比较困难，故必须在入土前后，把正方向，尽可能减少误差；桥体顶出滑板后的方向纠正，可采用调整两侧顶力或增减侧刃脚阻力的办法即可。②顶进高程的控制。本工程通过设置钢刃脚和船头坡，同时根据箱涵顶进轨迹不断调整挖土的部位与挖土量，利用刃角的导向和支护作用实现对顶进过程中高程的变化控制。设置钢刃脚和船头坡能有效地减小箱体的扎头现象，在软土地基中能起到很好的效果。一般当桥体重心进行到开挖超挖点附近时，高程会逐渐发生变化，而纠正效果在此时见效，必须避免发生抬头现象后急速大量超挖，急于求成，造成事故[30l。箱体顶进施工中，为准确掌握箱身的顶进方向和高程，在顶进的后方设置观测站，定时进行方向、水平的跟踪测量，并随测随调，力求减少顶进中的施工误差。在顶进过程中，箱身每前进一顶程，立即对箱身的轴线和高程进行观测，并详细做好记录，如发现偏差应及时校正。

3结论

道路下穿既有铁路箱型框架桥工程这类基坑工程是集地质工程和结构工程等多学科于一体的系统工程，具有强烈的地域性、综合性、实践性和风险性。所以，基坑工程是当前大家十分关心的地质工程热点，也是技术复杂、综合性很强的难点，同时它又是提高工程质量、减少工程事故的重点。本文详细分析了道路下穿既有铁路箱型框架桥工程的施工过程，希望能为广大同行日后的类似研究起到铺垫作用。

参考文献

[1]龚晓南,高有潮.深基坑工程设计施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.

箱涵下穿铁路顶进施工技术 篇4

上海桃浦东路—真南路下立交新建工程位于普陀区中环路与上海铁路西站之间,为城市次干路。起点为桃浦路,沿桃浦东路而上,上跨轨道交通11号线(已建),下穿京沪铁路、沪昆铁路、规划沪宁城际铁路、交通路,上跨规划16号线,顺真南路而下至终点新村路交叉口,全长约1 004 m。工程区域内有道路、河道、铁路及企事业单位等。

1)工程通道采用13

m宽的2孔箱涵,箱涵为框架结构。框架的边墙厚0.8 m,净高为5.3 m,顶板厚0.85 m,底板厚0.9 m。

2)穿越既有线范围采用顶进法施工,从北侧顶进(见图1)。

顶进段为2节47 m长的箱涵,箱涵基础采用ϕ600 mm的高压旋喷桩加固,桩长15 m,桩间距为1.2 m×1.2 m,顶进段框架混凝土采用C40抗渗混凝土,抗渗等级为S8。

3)现浇箱涵1节长48

m、1节长56 m。既有箱涵两侧采用ϕ600 mm密排高压旋喷桩加固。

2 工程地质

工程场地所处的地貌单一,属滨海平原,地势平坦,地面标高在+3.59~+4.90 m间。场地地基土在勘察深度范围内均为第四系松散沉积物,主要由饱和黏性土及粉性土组成。土层由上至下为①1素填土、②褐黄—灰黄色粉质黏土、③灰色淤泥质黏土、③夹灰色砂质粉土、④灰色淤泥质黏土、⑤1灰色黏土、⑥暗绿色粉质黏土、⑦1草黄色砂质粉土、⑦2灰色粉砂和⑧灰色粉质黏土。⑦1草黄色砂质粉土层在沪宁铁路至新村路段,土质不均,上部夹较多黏性土,呈砂质粉土与粉质黏土互层状。

3 施工技术

因该工程具有工期紧迫、技术难度大、安全风险大等难点,故在施工中需采取一系列的技术措施。

3.1 工作坑施工

1)工作坑为2个基坑,西基坑为长56

m、宽约20 m的不规则四边形,东基坑长68 m,宽23 m;基坑开挖最大深度为9.3 m。

2)基坑围护用SMW三轴水泥土搅拌桩(ϕ850

mm@600 mm,内插700 mm×300 mm×13 mm×24 mm的H型钢,型钢布置形式为“隔一插二”)。靠铁路一侧及6层居民楼部位为ϕ1 200 mm @1 400 mm钻孔灌注桩,外侧设2排旋喷桩止水。

3)靠近线路一侧基坑围护桩顶部设冠梁,型钢顶端高出冠梁700

mm;基坑上下共设2道临时支撑,第1道支撑为1 m×1 m钢筋混凝土支撑,混凝土强度为C30,支撑间距5 m;第2道支撑为ϕ609 mm钢管支撑,支撑间距4 m。工作坑围护平面图见图2。

3.2 对铁路线的加固措施

箱涵下穿既有京沪、沪昆铁路线4股道,轴线与铁路法线交角为109.914°。

1)采用4孔24 m便梁临时架空线路,钢筋混凝土便梁支墩(宽2.0 m、高2.5 m)浇筑在宽3 m、长47 m的格构体上,格构体由桩长30 m、间距500 mm×500 mm的ϕ600 mm高压旋喷桩形成,桩体28 d无侧限抗压强度为1.2 MPa。

2)便梁下按1 ∶1放坡开挖路基2.5 m,在施工高压旋喷桩格构体的同时,为了顺利顶进,在顶进框架范围两侧,施工高压旋喷桩形成2.7 m宽的滑道。

3)全部便梁支墩和加固桩达到设计强度后,架设D24型便梁于顶进部位上方,开始地基加固和顶进作业。

3.3 顶进施工

3.3.1 制作滑板及后背

滑板及后背采用C30钢筋混凝土整体制作。将浇筑桥涵框架结构的底模作为框架桥顶进的滑道;后背是承受框架桥顶进时反力的临时结构物,采用SMW工法桩加上钢筋混凝土后背梁。

1)滑板由下至上为垫层、500 mm厚钢筋混凝土滑板(平整度<5 mm)、润滑层。滑板下沿基坑横向通长布置防滑槽(高0.5 m、宽0.5 m,间距2 m);滑板下部设置2道1.2 m宽底梁,加强滑板与地面的连接;在滑板两侧每隔3~4 m设1个导向墩,以确保箱涵顶进方向的准确;滑板上铺设“三油三毡”, 可减小箱涵首次启动的顶力。

2)钢筋混凝土后背梁与工作坑滑板连在一起,必须要承受框架桥顶进的全过程中所出现的最大顶力,并且有适当的安全储备;在逐次顶进中,所产生的变形较小;后背梁将顶力均匀地传至后背,避免受力集中;在工作坑底板和宽1.5 m、高2.5 m的后背连接处配置加强钢筋,作为辅助后背,增加后背的承载能力,提高滑板的抗拉裂能力(见图3)。

3.3.2 箱涵预制

箱涵边墙厚0.8 m,净高为5.3 m,顶板厚0.85 m,底板厚0.9 m;2节预制的顶进箱涵采用C40混凝土(现浇箱体采用C30混凝土),抗渗等级为S8。由于箱体较长,为了防止出现裂缝,在预制箱体时,需在箱体内设置2道诱导缝(现浇箱体根据长度每10~15 m设置1道诱导缝)。分2次浇筑混凝土,先浇筑底板和隔墙,再浇筑墙身及顶板。

3.3.3 箱涵顶进技术

图4为箱涵顶进示意图。

1)安装、调试顶进设备(16只行程为900~1 000 mm的250 t千斤顶);对长44 m、重4 000 t、顶程为56 m的箱涵进行试顶。

2)洞内人工配合0.6 m3挖掘机挖土,由车辆运出,采用自卸汽车运土。挖土进尺须根据千斤顶的行程来确定,一般情况下,每次1~2 m为宜;挖1个顶程的土方,立即顶进箱身,使箱身紧贴开挖面;挖土时,严格掌握切土量,必须吃土(一般在300 mm以上);坡面与水平夹角不得超过60°;开挖底面应高于箱身底面100 mm,以防“扎头”。

3)箱身顶进时,其中轴线需与横梁垂直;顶铁和传力柱要与千斤顶成一直线;传力柱与横梁间用螺栓牢固联结,以保证受压稳定;传力柱每隔8 m设置1道横梁,保证横向稳定。当顶进行程太大时,须用槽钢横铺在传力柱上,并用土袋压重,以防传力柱弓起崩出。在箱身底板与后背梁接触的横梁顶铁间的间隙,须用适当的薄板楔紧,并用1∶3的水泥砂浆填补灌缝,所有的顶铁必须楔紧。

4)确保箱身顶进的方向和高程,顶进前必须在顶进的后方设置观测站,布置好观测点。观测站有经纬仪及水平仪各1台,在顶进过程中箱身每前进一顶程,即对箱身的轴线、横向及高程进行观测,并做好详细记录,发现偏差,及时纠正。

(1)方向“纠偏”措施:可利用导向墩(顶进方向每4 m设1个导向墩)纠正方向;利用条形支墩作为导向梁;顶进挖的土孔与箱身的方向要保持一致。

(2)用增减一侧千斤顶的顶力、调整两边高压油泵的开动;调整后背顶铁(柱)的间隙;控制箱涵两侧刃脚的挖土量;用箱身前端加横向支撑等措施来调整箱身左右方向的偏差。

(3)通过检查箱涵底刃脚安装是否向上翘起过大、侧刃脚是否向里翘得过大;采用适当调整箱涵刃脚的角度,即调整挖土量,纠正箱身的“抬头”现象。

(4)采用密排高压旋喷桩作为箱身顶进“滑道”;对箱涵预制至就位间的地段进行加固;浇筑滑板时,较设计坡度提高0.3%,绝对标高提高30 mm作为预留沉降量;将箱涵前端两边墙设钢筋混凝土刃脚,刃脚底部与水平角度成45°等措施,防止箱身 “扎头”。

4 恢复线路

1)箱涵顶进后,按线路养护的要求,迅速回填道碴,待所有线路恢复后,拆卸D24型便梁,抽出钢枕,申请封锁时间,装吊便梁,移交线路。

2)箱涵顶进就位后,在箱涵后面2个边角路基和围护桩之间,填筑草包,浇注混凝土墙进行支挡;箱涵前面2个边角路基,采用打设L形钢板桩进行防护,确保4个边角路基的稳定。

5 结语

本工程是典型的软土地基、深基坑、斜交下立交箱涵顶进施工。箱涵顶进阶段采取了一系列措施,如旋喷桩加固、导向墩的应用、控制好顶速、加强量测、及时纠偏等。

铁路下穿技术 篇5

[摘要]随着现代社会对生活追求标准的提高，城市明挖下穿隧道的工程有了明显的增多，而隧道的工程往往基于地下，容易接触到地下的净水、污水。如不加以防范，会使工程的施工存在一定的事故隐患，一旦发生事故会影响城市整体的生活质量。因此对明挖下穿隧道的工程防水技术进行探讨。

[关键词]明挖隧道;防水技术;工程质量

明挖下穿隧道是我国城市当前大规模开展的一类工程，其中主要涉及水下隧道的建设，因此工程需要良好的防水措施，才能保证隧道的质量与运行的问题。而现代的科技发展使防水技术攀升到了新的高度，能实现更好的防水效果，将此技术应用于水下隧道的工程当中，可以获得良好的效应。

铁路下穿技术 篇6

1.1 工程概况

兰渝铁路南峰寺隧道起讫里程为ID1K827+370～ID1K830+915, 全长3 545 m。进口内轨顶面标高396.17 m, 出口内轨顶面标高378.09 m, 线路纵坡为5.1‰。线路在ID1K830+675～ID1K830+780段105 m范围内下穿南广高速公路, 并且交叉处高速公路有一上跨公路的拱桥, 线路与南广高速公路的交角为22°24′43″, 下穿段覆盖层21.56 m。

1.2 工程地质及水文情况

南峰寺隧道下穿高速公路段隧道为丘陵地貌, 表层覆盖第四系粉质粘土, 基岩为侏罗系沙溪庙组红色泥岩夹砂岩, 岩质软, 单斜构造, 岩层产状较平缓, 倾角2°～5°。

地下水主要有第四系土层孔隙潜水, 基岩裂隙水。由于隧道范围内基岩普遍出露, 覆盖层薄, 第四系土层空隙水贫乏。此外段内基岩裂隙水主要赋存于砂岩风化裂隙及构造裂隙中, 地下水主要由地表水或土壤中水下渗补给。

2施工方案的选择及模拟计算

2.1 数据模型建立

(1) 确定最不利断面。

根据下穿段的地质情况及地表覆盖层厚度确定最不利断面形式为ID1K830+733, 即地表埋深最大且为拱桥基础处的断面为最不利断面。

(2) 计算范围确定为内轨顶面以下10

m至地表最高处, 隧道中线左右侧各50 m的范围计算受力, 首先绘制开挖处断面图, 导入Midas计算软件, 生成模型, 如图1。

2.2 确定土的力学性能

根据设计文件及现场实际勘查结果, 隧道基岩为侏罗系沙溪庙组红色泥岩夹砂岩, 采用莫尔-库仑模型建立土体, 围岩力学性能指标见表1。

(1) 定义路面及拱桥基础荷载。

(2) 路面受力采用简化均布荷载模式, 荷载选择为55 t, 即11.4 kN/m2。

(3) 拱桥基础采用简化均不荷载模式, 荷载选择为20 t, 即6.54 kN/m2。

(4) 开挖面受力为路面荷载、拱桥基础荷载及自重荷载三种形式。

2.3 数据模型计算结果

设定原始状态, 位移清零后进行模拟计算, 如图2。

根据模拟运算结果, 分别列出几种开挖方式不同长度下的公路路面沉降值、位移值, 拱桥基础的位移值、沉降值, 如表2所示。

根据数据模型计算结果及数据汇总, 台阶法开挖及分部法开挖进尺1.6 m时沉降值、位移值较小, 满足施工中的要求。为了满足施工进度, 施工中实际采用台阶法进尺1.6 m循环进行施工。

2.4 施工工艺及参数

施工过程中严格按照施工图及各项施工规范及技术措施组织施工, 并结合“管超前、短开挖、快支护、勤量测、早成环、紧衬砌”的原则组织现场施工。施工采用新奥法施工, 光面爆破, 无轨运输。具体施工步骤见图3。

(1) 超前支护。

超前支护采用拱部ϕ60中管棚超强支护, 中管棚2.4 m一环, 每环24根, 每根长5 m。此方法结合了超前管棚与超前小导管的共同施工优点, 既减少了洞内开挖管棚工作室这道工序, 又降低了洞内扩挖的安全风险, 同时又起到了超前管棚加强支护的效果, 是洞内超前加强支护的新思路。

(2) 开挖。

根据模拟分析及施工循环时间, 选择台阶法每循环进尺1.6 m作为开挖施工方法。上台阶高度为5.4 m, 上台阶长度不大于5 m。开挖下台阶时, 为了减小对已支护好上台阶初期支护的扰动, 采用弱爆破左右错开进行开挖, 错开长度不小于4榀拱架位置, 且开挖长度不超过2榀拱架, 即不超过1.6 m, 并及时安装边墙钢架。

(3) 初期支护。

采用工20b全环工字钢架加强支护, 钢架间距0.8 m;钢筋网片为ϕ8钢筋, 网格为20×20 (cm) 。喷射混凝土采用C25喷射混凝土, 厚度27 cm。系统锚杆拱部为组合锚杆, 边墙砂浆锚杆, 锚杆长3.0 m, 锚杆间距1.0×1.2 (m) (纵向×环向) , 梅花形布置。

(4) 仰拱及衬砌施工。

仰拱和衬衫施工紧跟下断面施做, 仰拱距离掌子面距离不超过35 m, 二衬距离掌子面距离不超过70 m。

2.5 施工中薄弱环节的处理

初期支护施工中利用有限元软件进行模拟分析, 分析施工中锚杆、喷射混凝土的受力及变形情况, 为现场施工提供指导, 对薄弱环节进行加强。根据数据模型模拟计算, 随着掌子面开挖的进行, 掌子面后方5～10m范围内的围岩应力逐步释放, 拱部锚杆的轴力增加, 并且轴力主要集中在锚杆根部, 施工中需对锚杆施工加强控制, 特别是锚杆根部的垫板必须严格按照设计进行施工, 防止因轴力过大造成锚杆根部陷入围岩内部。喷射混凝土受到的压力主要集中在拱顶及两侧拱腰处, 施工中需保证喷射混凝土的厚度与强度, 并且加强控制拱腰处工字钢架的链接质量, 避免应力集中, 造成初期支护变形等危害。

3监控量测

为保证南峰寺隧道顺利施工, 确保工程质量及施工安全, 隧道施工的全过程加强了监控量测, 主要监控量测项目有:围岩及支护状态观察, 水平收敛量测、拱顶下沉量测、地表下沉及位移量测。

3.1 洞内围岩监控量测点位的布置

预埋件采用ϕ8mm的钢筋加工成三角形焊于ϕ20mm螺纹钢筋端头, 三角形为4 cm的等边三角形, ϕ20螺纹钢筋长为25～38 cm, 其长度保证喷混凝土后螺纹钢筋端头外漏。测点埋设:开挖后采用手电钻, 钻孔10 cm, 然后将制作好的量测点预埋件插入并用锚固剂锚固填塞, 再施做初期支护到设计厚度, 将测点预埋件包裹牢固。

拱顶下沉测点用风钻打眼埋设好固定杆, 并在外露杆头设挂钩, 量测点埋入围岩内20 cm, 不可埋入喷射混凝土内。水平收敛与拱顶下沉的点位布置见图6～7。

3.2 水平收敛及拱顶下沉的量测频率

根据铁道部下发的《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》铁建设【2010】120号文件要求, 南峰寺隧道施工中监控量测工作根据不同围岩级别确定水平收敛及拱顶下沉量测的量测间距。

监控量测的频率根据围岩变形的速率及监控量测断面距开挖掌子面的距离来确定, 选择二者之间频率较高的确定量测时间间隔。

3.3 拱顶下沉及水平相对净空变化量测

(1) 拱顶下沉及水平相对净空变化量测应在同一断面进行, 并采用相同的量测频率。

(2) 净空变形量测在每次开挖后尽早进行, 初读数在开挖后12 h内读取, 而且在下一循环开挖前, 必须完成初读数。

(3) 测点应牢固可靠, 易于识别并妥善保护。拱顶量测后视测点必须埋设在稳定岩面上, 并和洞内水准点建立联系。

(4) 收敛量测采用JSS30A收敛仪进行量测, 仪器使用前必须经过严格标定。

(5) 拱顶下沉量测与水平相对净空量测在同一断面内进行, 采用水准仪测定下沉量。

(6) 拱顶下沉量测与水平相对净空量测采用相同频率。

3.4 数据处理

由于测量仪器的精度和偶然误差的影响使量测数据具有离散性, 根据这些数据整理出的原始时态曲线 (时间-位移曲线) 常常是锯齿形状, 所以必须采用数学方法对量测所得的数据进行分析, 做进一步整理, 找出围岩随时间变化的规律和不同时刻围岩的变形量以及围岩变形的发展趋势, 推算出围岩的最大变形量, 用以同变形临界值比较, 以便判断围岩的变形是否在允许范围。同时还可以了解到整理后的时态曲线与原始数据呈现出的离散性和随机波动性, 从而推断预测结果和分析中所应用的数据精度和误差。

由施工现场采集取得的隧道某一基线上的净空变化值, 不大可能随时间呈线性规律, 所以要选择非线性函数作为回归函数进行回归分析, 南峰寺隧道施工中采用非线性回归分析的方法进行数据处理与分析。

3.5 监控量测数据整理

3.5.1 确定回归方程

根据散点图中的散点拟合曲线的分布特征、变化特性、收敛性等, 从理论和以往经验选择能代表两变量之间内在关系的函数类型:

undefined

式中, U为收敛值;t—时间;A、B为回归系数。

回归分析的主要任务就是要根据量测数据t和u去估计未知参数A, B:进行线性相关的显著性检验;并利用对A, B估计的结果, 通过t值去预测u值。

3.5.2 确定参数A和B

利用最小二乘法估计参数A和B时, 有离差平方和undefined′) 2, 为了使S取最小值, 将上式分别对A及B求偏导数:

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(r为相关系数)

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根据实测原始收敛数据, 采用指数函数对实测关系曲线进行回归计算, 确定回归方程。

3.6 监控量测分析

3.6.1 根据位移值分析

注:1.硬岩取较小值, 软岩取较大值;2.拱脚水平相对净空变化指两拱脚测点间水平净空变化值与其距离之比;拱顶相对下沉是指拱顶下沉值减去隧道下沉值后与原拱顶至隧底高度之比;3.拱腰水平相对净空变化极限值可按拱脚水平相对净空变化极限值乘以1.2～1.3后采用。

初期支护达到基本稳定的条件:实测最大位移值或回归预测最大位移值应不大于极限相对位移值的2/3, 并进行变形管理。

注:U—实测位移值;U0—最大允许位移值。

3.6.2 根据变形速率分析

当净空变化速度持续大于1.0 mm/d时, 围岩处于急剧变形状态, 应加强初期支护系统;当隧道净空收敛值的速度明显下降, 收敛量已达总收敛量的80～90%, 且净空变化速度小于0.2 mm/d时 (隧道经验认为水平收敛速度小于0.2mm/d或拱顶位移速度小于0.15 mm/d) 时, 围岩达到基本稳定, 此时可进行二次衬砌;在浅埋地段, 及膨胀性和挤压性围岩等情况下, 应采用其它指标判别。

3.6.3 根据围岩位移时态曲线的形态来判别

当围岩位移速度不断下降时 (du2/d2t<0) , 围岩趋于稳定状态;当围岩位移速度保持不变时 (du2/d2t t=0) , 围岩不稳定, 应加强支护;当围岩位移速度不断上升时 (du2/d2t t>0) , 围岩进入危险状态, 必须立即停止掘进, 加强支护。

3.7 下穿高速公路段地表监控

根据现场实际地形及条件, 布置地表监控量测网, 共布置监控量测点34个, 高速公路路面及边坡采用反光贴片, 中央隔离带及路肩处埋设固定沉降观测桩 (见图8) 。

3.8 沉降观测的频率及时间

在开挖施工进入下穿段之前对沉降观测网进行布置及点位的埋设, 埋设后进行初始值的测量, 测量采用全站仪进行, 多测回平均后确定初始值并进行详细记录。

在开挖施工进入下穿高速公路段落后进行地表监控, 在每次开挖爆破后30 min后进行观测, 并且每天观测不少于12次, 量测后及时对采集的数据进行详细记录及初步分析, 删除个别错误值或对错误点位进行复测。

3.9 数据的收集及分析

在施工过程中对采集的数据进行整理及分析, 判定地表沉降及变形的累计变化量及变化速率是否满足设计及验算的要求, 以此判断公路路面的下沉量及拱桥基础的稳定性。根据洞内拱顶沉降及地表沉降回归曲线分析可以看出, 采用短台阶开挖, 地表和拱顶的最大变形速率为0.2 mm/d, 小于高速公路要求的1 mm/d;拱顶累计沉降值为6.5 mm, 地表累计沉降值6.7 mm, 小于高速公路要求的20 mm;地表变形速率与累计变形值满足高速公路的相关要求, 地表稳定。并且累计沉降值与模拟计算的数据基本相同, 数据模型可以正确模拟围岩及地表变化情况, 为施工过程提供理论依据。

4结束语

通过数据模型模拟施工过程, 选择了合理的施工方案, 减小了施工风险, 对施工过程中的薄弱环节进行了加强, 有效地减少了洞内变形, 保证了施工安全, 加快了施工进度, 满足了工期要求。

参考文献

[1]TZ204-2008, 铁路隧道工程施工技术指南[S].

[2]TB10417-2003, 铁路隧道施工质量验收标准[S].

[3]关宝树, 赵勇.软弱围岩隧道施工技术[M].北京:人民交通出版社, 2011.

铁路下穿技术 篇7

关键词：下穿顶进多股道,线路加固,技术

1 工程概况

合肥市临泉东路在合肥枢纽三十里铺站新建四孔12.5米分离式框架下穿淮南线上下行线、新客线上下行线及三十里铺站5、6道2股站线共6股道, 并预留三条铁路, 交叉处对应淮南线下行线里程K100+850、新客线下行线里程K12+450, 交叉角度均为87.65°, 全长57.66m, 框架采用整体预制一次性顶进就位, 框架设置两道诱导缝, 诱导缝设置在原设计现浇段与顶进段接缝处。顶程为71.8m。

2 便梁支点施工

2.1 支墩制作

本工程下穿铁路框架顶进施工, 为保证顶进时线路的绝对安全和列车正常运行, 施工前必须对线路进行加固, 条形基础施工时便梁采用D16型施工便梁和D24型施工便梁同时施工, 支墩为C20钢筋混凝土条形基础, 便梁钢枕采用4.0m型钢枕, 装拆便梁、抬运小横梁、抽穿钢枕及便梁主梁纵移均在铁路封锁点内完成。便梁架设采用低位架设。便梁架拆、抬运过程中不得将放置在钢轨上, 防止短路, 造成红光带现场。

条形基础施工顺序:1# (1#条形基础采用24m便梁) →2#→3#→4#→5#。便梁首次进场, 采用汽车将小横梁运至现场, 人工搬运形式, 纵梁采用轨道车吊装, 架设顺序为新客上行线-6道站线-淮南上行线-新客下行线-淮南下行线-5道站线;而后施工后续条形基础采用人工移小横梁、轨道吊移纵梁的方法, 移梁顺序为6道站线-新客上行线-淮南上行线-淮南下行线-新客下行线-5道站线。便梁架拆、线路检查、养护等需要进入线路施工时, 必须在封锁点内进行, 所有人员和机具均需从专用通道进出。

条形支墩施工时, 首先在条形支墩两侧制作分离式临时支墩, 架设D16m或D24m便梁 (同时在6股道上架设便梁, 每道条形基础基坑开挖时一次性拉通, 条基挖土方向为由西侧向东侧开挖) , 加固既有铁路线路, 便梁架设完成并经检查安全合格后, 便梁下按1∶1放坡开挖2.5m左右, 浇筑条形支墩钢筋混凝土, 待混凝土强度达到一定强度后, 回填素砼至路基平, 恢复路床道碴及线路。

2.1.1 临时支墩制作

根据慢行及封锁计划安排, 架设D16m或D24m便梁依次进行条形基础的施工, 便梁采用低位架设, 支承于临时支墩上。

(1) 支撑便梁的临时简易支墩由下向上的布置为:2.5m长枕木横向放置、2cm厚钢板, 支墩长度为2.5m, 宽度1.4m。

(2) 简易支墩制作时, 在放样好的路肩位置, 修挖路基土至所需深度, 在枕木端外用铁管或Φ25mm短钢筋做靠挡, 竖向采用胶合板做挡碴板, 边修边挖敲击板顶, 至挡板达到基床。铁管或Φ25mm钢筋上部与枕木面平, 上端采用绝缘措施的绳索进行稳固, 有效控制轨下道床稳定。

2.1.2 条形支墩制作

(1) 施工流程: (1) 架设便梁, 开挖沟槽, 施工条形基础→ (2) 条形基础完成后, 基坑采用C20混凝土回填密实→ (3) 倒用便梁, 施工下一道条形基础。条形基础结构尺寸:长度为5m, 宽度为2.5m, 高度为2m。

(2) 钢筋制作及绑扎:在驻站联络员与现场防护员确认无车的情况下, 将按图下料的钢筋原材运至条形基础基坑内, 在基坑内绑扎钢筋成型。

(3) 模板安装及加固:在驻站联络员与现场防护员确认无车的情况下, 将预拼装成型的模板分块运至条形基础基坑内, 并在现场防护员确认无车情况下安装加固模板。砼浇筑前用模板制作30cm×30cm×80cm方盒, 作为预留限位钢轨桩的孔洞。

(4) 混凝土浇筑:条形基础采用地泵浇筑混凝土, 采用从5道站线向6道站线方向浇筑混凝土 (沿临泉路东侧向西侧方向) , 地泵铺设于开挖成型的条形基础基坑内, 施工时确保地泵泵管的稳定, 并加强防护。

3 线路加固施工

3.1 便梁调运及装卸

本工程条形基础制作共需架拆30孔次D16型或D24型施工便梁, 顶进施工共需架拆24孔次D24型施工便梁 (本工程共计下穿6股道, 条形基础施工时需架设16m便梁24孔次、架设24m便梁6孔次;框架顶进架设24m便梁24孔次) 。

便梁采用轨道车牵引平板车进行运输, 采用转向架装便梁。便梁运输车提前1天运至临近施工区域车站-合肥北站 (施工地点距离合肥北站8km, 提前与相关单位联系, 提前安排车站存放便梁的区域) , 次日线路封锁时运至工地, 由轨道车吊卸梁就位 (整个吊装过程要求在接触网停电后施工, 且吊臂不得触碰接触网, 接触网高度为6430mm) 。轨道车加装限位装置, 以防触碰接触网线, 造成设备故障。

卸梁主要分2个步骤:便梁低高度起吊横移至平板车边缘、利用接触网空隙抬高吊臂落梁就位。

(1) 卸梁时首先利用接触网空档略抬吊臂, 将捆绑好的钢便梁略微起吊, 此时接触网至吊臂竖直距离约为1m。转动吊臂, 横移至运梁车边侧 (或利用油泵辅助侧移) 。

(2) 再次调整吊臂的起吊位置 (吊臂斜向外伸出, 此时接触网竖直面下的吊臂高度为轨面上6m左右) , 利用接触网空档将该片梁起吊, 落梁于预设好的便梁临时支墩上。

装梁过程与卸梁过程相反, 捆梁完成后轨道吊将便梁吊起, 调整吊臂位置, 将便梁吊放在平板车上。

3.2 便梁施工

3.2.1 便梁安装

条形基础及顶进施工时, 便梁均采用低位架设。施工前落实“三电”管线迁移保护措施, 按规定放散线路应力, 线路应力放散后方可开挖道床。制作支墩严禁超深扒挖道床, 便梁在封锁点内利用轨道吊运送至施工地点, 并进行卸、装, 便梁安装采用人工安装。搭设便梁支墩及架拆便梁过程中, 必须有电务现场配合监督。重点做好对路基两侧缆线的保护。施工前对作业人员进行安全教育, 要求施工人员在穿小横梁时养成在横梁上方垫橡胶垫的习惯, 防止穿拆梁时轨道电路短路, 影响信号及行车。便梁架设:拼装小梁前应进行大胶垫绝缘性能测试, 杜绝不合格部分上道使用。在枕木匣内穿横梁时, 由纵梁两端向中心排列抽换, 抽一根枕木, 塞一根横梁, 塞入横梁时需对准事先的横梁定位线, 横梁穿设完毕后, 轨道吊利用封锁点一次将主梁吊卸就位, 随即进行便梁牛腿及联结板、定位器的联接。联接时, 应先上一股然后上另一股, 并要注意轨道电路, 严防出现红光带。架设后立即进行线路几何尺寸调整, 确保行车安全。

便梁安装封锁要点之前40分钟, 所有人员、小型机具及设备、材料都准备到位。每个封锁要点时长为120分钟, 每组施工便梁施工顺序如下:

(1) 组织20人 (分两组, 两端同时进行) 进行扒除轨枕间道碴, 直到能将37根横梁顺利的穿入为止。同时组织8人 (分两组, 两端同时进行) 依次在既有两根轨枕中间插入一根钢横梁 (横梁预留出两片纵梁位置) , 横梁与钢轨间采用橡胶轨底衬垫, 防止造成信号电路短路, 此工序计划申请2个封锁点, 每个封锁点120分钟。

(2) 便梁支墩顶部放置一层枕木, 采用轨道吊先后卸两片纵梁就位, 在吊装过程中组织人员调整横梁位置, 与两片纵梁上的连接孔对位, 将横梁端与纵梁连接, 安装牛腿及联结板, 全部横梁与纵梁初步连接完成后, 牛腿及联结板上孔眼均应上满螺栓, 弹簧垫圈不得漏装, 待全桥组装齐全后将全部螺栓上紧。此步骤需90分钟, 安装斜拉撑杆件, 进行便梁稳定性检测, 在设备管理单位的监督下进行绝缘性能测试;此步计划30分钟, 此工序计划申请1个封锁点, 每个封锁点120分钟。

(3) 除封锁点, 开通线路, 线路慢行, 限速45km/h。

3.2.2 便梁限位

在条形基础及箱涵顶部预埋钢轨桩, 钢轨桩与便梁之间采用锲形短枕固定。

3.2.3 便梁使用

(1) 要加强便梁横向、纵向位移和支墩沉降观测, 作好记录。

(2) 在限速45km/h及其以下的施工地点工地防护员必须向列车显示防护手信号。

(3) 配有专业巡养班, 及时拧紧各种螺栓, 调整更换失效配件。

(4) 加强便梁面及两端各50米范围内线路的检查养护, 补足道碴, 特别要加强线桥结合部分的线路养护, 消灭吊空板, 消灭Ⅱ级超限, 防止晃车。

(5) 主梁两端配有千斤顶, 发现下沉及时采用硬木板进行调整, 填板层数不准超过两层。

3.2.4 线路检查及便梁养护制度

(1) 线路限速45km/h, 期间设防护员24h防护。

(2) 便梁架设初始, 每过一趟列车, 均应检查线路的水平、方向和轨距, 加强对线路和便梁的养护。线路偏差达到允许偏差值、便梁稳定后, 养护小组每天不少于2次对施工地段线路及便梁进行检查和保养并做检查和养护记录, 保证其良好状态。线路检查、养护工作在封锁点内进行, 每天上道检查不少于6次, 具体封锁时间由施工单位上报, 纳入路局月度施工计划, 最终以路局批复封锁时间为准。

4 结论

铁路下穿技术 篇8

新九燕山隧道下穿既有线洪市沟二号隧道，再穿过九燕山分水岭从前黄土沟出洞。起讫里程为DK514+049～DK523+402，全长9353m，为双线长大铁路隧道。隧道在DK514+883.6处下穿既有线西延铁路洪市沟二号隧道（交叉点在既有线隧道内的里程为K516+568.2），隧道中线与既有铁路中心线夹角为96°18′48″，新建隧道与既有隧道间岩层净距约7.8m，见图1。

新建铁路隧道下穿段围岩为页岩夹砂岩（JSh+Ss），砂岩薄层～中厚层状，泥质胶结，局部夹炭质页岩，层理发育，节理较发育，岩体软硬不均，相对破碎，风化差异大，Ⅳ级软石，风化层厚2～5m，局部达20m，σ0=400kPa，完整岩层，σ0=700～800kPa。

为了保证新九燕山隧道顺利安全下穿既有线洪市沟二号隧道，有效控制洪市沟二号隧道线路下沉变形，确保行车安全，本文对下穿施工方案进行了分析。

1 施工方案

1.1 下穿段施工方法及主要施工参数

施工方法：隧道施工坚持“管超前、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”的原则。各部每次开挖支护的长度控制在0.5m，二次支护一个循环为2.5m，开挖支护达到一个衬砌循环后，应停止掘进，等施做完衬砌后再开始下一循环施工。

施工参数：DK514+870～DK514+900段为主要受影响段，采用双侧壁导坑法开挖；衬砌采用“下穿段衬砌”钢筋砼结构，二衬厚50cm；全环设1榀/0.5mI22b型钢钢架，初支厚度为30cm；拱部120°范围设Ф42小导管配合Ф108管棚并注水泥浆超前支护，小导管长4.0m；环向间距0.5m，其纵向搭接长度不小于1m，外插角度10°～15°；管棚长30m，环向间距0.5m，外插角度1°～3°。为了减少新线隧道开挖过程中对既有铁路线的影响，在此段拱部150°范围径向加设Ф42注浆小导管，小导管长3.5m，间距1.0×1.0m（环×纵）。

1.2 施工具体工序和步骤

1.2.1 大管棚超前支护施工

隧道下穿既有铁路段拱部设置Ф108大管棚，管棚长度30m，环向间距0.5m，外插角度1°～3°。

1.2.2 小导管超前施工

拱部120°范围设Ф42小导管配合Ф108管棚并注水泥浆超前支护，小导管长4.0m，环向间距0.5m，其纵向搭接长度不小于1m，外插角度10°～15°。

1.2.3 开挖与支护

由于新建隧道与既有隧道间岩层净距只有7.8m，围岩为IV级围岩，地质条件复杂，为了确保既有铁路的结构、运营和新建隧道的施工安全，应将开挖爆破震动控制到最低限度，以保证既有铁路的安全，减少既有隧道下沉和变形量。为实现上述目的，决定采用双侧壁导坑法工艺进行施工，开挖采用微振爆破施工技术进行爆破开挖。具体爆破参数确定如下：

(1)每循环进尺确定为0.5～1m，炮眼深度全部定为1.3m，炮眼直径为40～42mm。采用2号岩石硝铵炸药，均采用准32×200mm的普通药卷。起爆采用1～11段的塑料导爆管非电毫秒雷管微差起爆系统，周边眼采用1段毫秒雷管，最先起爆。

(2)根据掌子面实际围岩情况合理确定单位用药量q，控制周边眼单位用药量q在0.3～0.5kg/m3范围内，控制其它炮眼单位用药量q在0.4～0.7kg/m3范围内。用Q=qabl、Q=qawl或Q=qw2l来计算单孔药量，式中a、b、w为同排炮眼间距和排距或环距；l为炮眼深度。

(3)采用萨道夫斯基公式Qm=R3(Vkp/K)3/α严格校核控制延时爆破最大段起爆最大药量，式中R为爆破区到既有隧道的距离（m）;Vkp为既有隧道允许安全振动速度，取10cm/s左右；K为与爆破技术和地震波传播途径介质有关的系数；α为爆破振动衰减指数。见表1所示。为了减少新线爆破开挖时对既有隧道的振动，式中Vkp取10cm/s,R取5m,K取200，α取1.65进行最大药量控制即得出

(4)加强对既有隧道的监测，新建隧道爆破施工必须利用天窗点并设驻站防护员。爆破施工时，必须设专职安全员在既有隧道内巡查和观测，并采用爆破震动监测仪检测爆破震速，确保震动速度不超过安全震速（10cm/s），每次爆破后立即对既有隧道内的距离震源最近地点进行对比复查。

1.4 双侧壁导坑法

该施工方法见图2所示。双侧壁导坑法开挖爆破参数和装药量见表2、表3和表4。

2 理论分析

为了分析施工方案的可行性，我们采用数值分析技术，对双侧壁导坑施工法进行了数值模拟。双侧壁三维模型如图3所示。

计算参数如下，IV类围岩弹性模量1.08×104MPa，泊松比0.16,C25混凝土的弹性模量为3OGPa，泊松比为0.2。采用ANSYS软件，对施工方案进行了数值分析计算。图4为新建隧道对既有铁路沉降量值。

图5为双侧壁导坑法初期支护的弯距图。

图6为生侧壁导坑法初期支护的轴力图。

表5为双侧壁导坑法的安全系数。

3 隧道监控量测

新九燕山隧道DK514+855～DK514+915段下穿既有线西延铁路洪市沟2#隧道，为确保既有线西延铁路洪市沟2#隧道的稳定及运营安全，判定该段隧道开挖方法及支护措施是否合理，是否能保证既有铁路的稳定，对该段隧道进行加强监控量测。按设计要求布设测点，并根据具体情况及时调整或增加量测的内容。

根据新九燕山隧道的特点，必测项目包括：

(1)洞内、外观察；

(2)水平净空变化；

(3)拱顶下沉；

(4)地表下沉。

测点布置：在隧道60米范围内每隔5m各布设一量测断面。见测点布设图7。

根据围岩监控规范，尤其是初期支护后的变形与二次衬砌之间的施作时间上，对于变形具有一定的要求。拱顶的监控资料见图8所示。

4 结束语

新建九燕山隧道与既有铁路之间最小净距为7.8米，新九燕山隧道该段的隧道围岩地质为水平状页岩夹砂岩、整体性差，因而对隧道施工和既有隧道施工均具有较大的施工风险。通过采用双侧壁导坑法施工，以及现场监控，使得隧道顺利通过既有铁路隧道，并且将既有隧道的变形控制在允许范围内。通过理论分析和数值计算，也说明双侧壁导坑法适合此类围岩，对既有铁路的影响降到最低，控制了施工风险，对今后同类隧道的施工具有一定的指导意义。

参考文献

[1]潘晓马.新建隧道施工对邻近既有隧道安全性影响数值分析.隧道/地下工程,2001,(2):29-31.

[2]黄大勇等.近距隧道的相互影响.地球与环境,2005,(33):300-303.

[3]中铁第一勘察设计院集团有限公司-包西铁路通道大保当至张桥段施工图-新九山隧道设计图.西安:2007,12.

[4]潘昌实.隧道力学数值方法[M].北京:中国铁道出版社.

铁路下穿技术 篇9

1.1 工程位置

云山隧道位于佛山市三水区城市北侧,矿山法进洞里程为DK50+860,出洞里程为DK54+700;矿山法段在DK50+922～DK50+969处下穿大棉涌河道,隧道与河道斜交,交角为32°,河道底距隧道顶约6.6 m。河道与隧道平面示意图见图1。

1.2 工程地质

根据地质钻孔资料揭示,河道处地质主要为粉质粘土、泥质砂岩。粉质粘土层厚2.2 m,全风化泥质砂岩层厚5.1 m,强风化泥质砂岩层厚3.7 m,其余均为中风化泥质砂岩。隧道基本上处于全、强风化泥质砂岩地层中。

1.3 水位资料

大棉涌河道枯水期水深在0.8 m～1.0 m,雨季水深在2.0 m～2.5 m(河道水深主要由下游泄水闸控制),河道宽度在26 m左右,河床底标高在0.007 m(加固前),加固后河床底标高为1.0 m。

1.4 工程结构

矿山法段隧道按浅埋暗挖法原理进行设计,采用复合式衬砌。洞内管棚长10 m,每环搭接3 m,环向间距0.3 m,超前小导管长4.5 m,环向间距0.3 m,钢架为Ⅰ18型钢间距0.6 m,喷射混凝土标号C25厚25 cm;二衬为钢筋混凝土标号C35厚度45 cm,洞身开挖法为四步CD法。

2 下穿大棉涌河道段的处理措施

2.1 河道地表注浆加固措施

隧道开挖前对河道进行注浆加固处理,为减少浆液损失,在注浆区域四周设置1排800 mm高压旋喷桩,间距600 mm,咬合200 mm,桩底低于隧底3 m。注浆加固平面示意图见图2。

地表注浆相关参数:

1)水灰比:采用1∶1纯水泥浆液,扩散半径1 m。2)注浆压力:0.5 MPa～1 MPa。3)注浆结束标准:达到设计终压并稳定10 min,且进浆速度为开始速度的1/4或注浆量达到设计注浆量的80%,如注浆过程中出现冒浆,可提前停止注浆。4)注浆效果检查:注浆加固后土体28 d无侧限抗压强度大于1 MPa,且渗透系数小于10-7cm/s。注浆孔布置参数见图3。

2.2 洞内管棚套打小导管施工

管棚长10 m一环,两环间搭接长度不小于3 m,根据需要两长管棚之间设置小导管。为保证长管棚的支护效果,应尽量采用小管棚的外插角,可在型钢钢架腹板开孔以穿管棚,管棚与钢架焊接牢固。洞内管棚设置示意图见图4。

洞内管棚相关参数:1)钢管规格:热轧无缝钢管及钢花管,外径89 mm,壁厚5 mm。钢管接长采用丝扣连接,同一断面内接头数量不得超过总量的50%。2)管距:环向间距40 cm。3)倾角:外插角≤12°。4)钢管施工误差:径向不大于20 cm,相邻钢管之间环向间距不大于10 cm。5)钢花管上钻注浆孔:孔径10 mm～16 mm,呈梅花形布置,尾部留不钻孔止浆段150 cm。钢管与钢花管间隔设置。6)注浆材料采用水泥浆,水灰比为1∶1(重量比)。7)注浆压力为0.5 MPa～2.0 MPa。

2.3 洞身四步CD法开挖施工

在隧道施工中坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的十五字原则。导坑采用台阶法开挖,台阶长度2 m～3 m,一侧超前另一侧长度不大于20 m。采用风钻钻孔,光面弱爆破控制超挖,爆破循环进尺为0.5 m。为提高喷射混凝土的性能,喷混凝土采用湿喷工艺;风钻钻孔,人工安装锚杆、拱架和钢筋网。中隔壁临时钢架的拆除应在洞身主体结构初期支护施工完毕并稳定后进行。隧道开挖后2 h内进行拱顶下沉和收敛监测的初始值取值,加强信息化施工管理。施工断面图见图5。

具体施工步骤如下:

1)首先分上下台阶开挖(1)部,(2)部。开挖后施作导坑的初期支护和临时中隔壁,即初喷混凝土,架立和接长钢架,钻设径向系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。(1)部及时喷射8 cm混凝土封闭掌子面,台阶底部为10 cm喷射混凝土封闭,并设锁脚钢管。2)随后分上下台阶开挖(3)部,(4)部。3)隧道二次衬砌及时施作,在靠近二衬仰拱约8 m范围内中隔壁钢架要提前拆除,然后按设计要求采用弧形模板灌注Ⅴ部二衬仰拱。Ⅵ部隧底填充在该处二衬仰拱终凝后浇筑。接长中隔壁临时钢架,使之支撑于仰拱填充顶面,以维持整个隧道支撑的稳定可靠。4)以上四步依次循环。对隧道的监控量测信息进行分析处理,判定初期支护稳定后,逐段拆除中隔壁临时钢架,利用9 m衬砌台车灌注Ⅶ部二次衬砌。5)临时钢架均采用热轧轻型工字钢。临时支护钢架与洞身钢架以螺栓连接,洞身钢架架设后在相应位置焊接预置钢板并预置螺栓,以便临时钢架连接,连接钢板尺寸根据各接头相应调整,接头处焊缝高度不小于6 mm。

2.4 监控量测

为了保证隧道施工的安全和顺利进行,掌握围岩和支护的动态信息,使隧道结构既安全,满足其使用要求,又经济合理,在大棉涌河特殊地段按照规范规定设置监控量测断面,进行全面、系统的监控量测。

监测项目:1)洞内外观测;2)周边位移监测;3)拱顶下沉监测;4)浅埋段地面沉降监测。

通过对隧道监控量测掌握围岩动态和支护结构的工作状态,进而据此修正设计参数,指导现场施工;数据经分析处理与计算判断后,进行预测和反馈,保证了隧道施工安全,并积累相关的数据资料。

3 结语

云山隧道下穿大棉涌河道段埋深浅、地质条件差,开挖后掌子面渗水大,河涌水位高,通过前期施工,取得了隧道下穿河涌安全质量控制经验,并验证了加固措施效果明显,保证了隧道的施工安全,主要有以下几点:

1)做好前期河道地表注浆是成功穿越河涌的关键,是保证洞内沉降在控制范围的基础。2)控制开挖长度,制定专项施工方案,加强管棚和超前小导管及钢拱架的施工质量,严格按照四步CD法进行施工,开挖采用弱爆破,严格控制炮眼深度和装药量。3)严格控制施工步距。初期支护尽早封闭成环,仰拱距掌子面的距离严格控制在35 m以内,二次衬砌距掌子面距离控制在45 m范围内。4)加强监控量测,及时进行数据分析,反馈量测信息,调整预留变形量,适时合理安排各工序的施作时间。

参考文献

[1]陈金城.天心山隧道帷幕注浆及地表深孔注浆施工技术[J].铁道建筑,2005(9):50-52.

[2]黄庆文,柳超,成广.大断面隧道下穿泥石流沟施工技术[J].铁道建筑,2011(10):41-43.

铁路下穿技术 篇10

新建龙 (龙口) 烟 (烟台) 铁路凤凰山隧道全长1 000 m, 位于龙口市境内, 进口里程为DK20+520, 出口里程为DK21+520。在隧道中线DK20+656处与中世天然气管道相交, 斜交角度约30°, 中世天然气管道埋深1.0 m, 天然气管道底部距离隧道拱顶约1.0 m。管径为400 mm。隧道进出口地表覆盖有第四系全新统坡残积 (Q4dl+el) 粉质黏土、细角砾土, 下伏元古界蓬莱群南庄组 (ZpN) 泥灰岩、石灰岩、砾岩, 隧道范围内基岩为泥灰岩加石灰岩及砾岩, 岩层构造裂隙发育, 岩层破碎。

2 施工重难点分析

1) 燃气管道属易燃易爆设备, 周围50 m范围内严禁爆破作业, 周围土体不能扰动。2) 燃气管道和隧道拱顶垂直距离非常近约1.0 m, 洞顶覆盖土自稳能力差, 隧道暗洞开挖过程中极易对管道造成扰动、破坏。

3 施工方案比选

针对隧道地质和周围地理环境情况及燃气管道的约束条件, 制定了以下三个方案, 具体如下:

方案一:燃气管道原位不动, 隧道采用原设计的暗挖法施工, 采用短进尺、强支护的措施下穿天然气管道。此方案存在不可预见性, 且在开挖过程中容易扰动地表土, 形成局部沉降;径向锚杆施工过程中, 极易对燃气管道形成直接破坏, 造成不可挽回的严重后果。

方案二:迁改燃气管道。因为地理状况所限, 管道迁改必需绕过龙口市垃圾处理厂, 迁改距离约3.0 km, 增加迁改费用约1 900万元。

方案三:将燃气管道悬吊防护, 该段隧道变更为明挖施工, 隧道二衬施工完成后将地表恢复原状, 解除管道悬吊设施。此方案安全可控, 增加施工费用约790万元。

综合以上分析对比, 无论从施工风险、施工成本, 还是从施工安全考虑, 方案三更适合凤凰山隧道进口特殊的施工条件。

4 管道悬吊固定措施

为保证天然气管道的稳定, 确保施工过程中安全可控, 采用桁架支撑法将燃气管道悬吊固定。隧道开挖前先对天然气管道进行防护。根据该段隧道明挖放坡宽度确定天燃气管道总防护长度为42 m, 防护方向为顺着天然气管道走向。钢桁架高2.0 m, 上弦杆间的步距为1.5 m, 下弦杆间的步距为1.5 m, 钢桁梁底宽1.2 m, 钢柱、钢梁采用Q235B级钢, 基础采用C30钢筋混凝土, 防护时钢桁架分三段拼装, 待全部拼装完后再进行隧道明挖暗作法的施工。桁架悬吊装置如图1, 图2所示。

5 明挖法施工工艺

为确保边坡稳定及施工安全, 明洞两侧临时边坡按1∶1两级放坡, 坡面采用喷锚网支护, 打设φ22砂浆锚杆, L=3.5 m, 按间距1.5 m×1.5 m梅花形布置;挂设φ8钢筋网片, 网格尺寸25 cm×25 cm;喷射C25混凝土, 厚度10 cm, 燃气管道基础两侧喷射厚度为15 cm。

5.1 监控量测点布设

明洞边坡开挖前在明洞堑顶布设位移观测桩, 用于隧道明洞开挖及施工过程中对边坡位移进行观测, 避免因边坡滑塌等引起安全事故, 保证施工期间的安全。位移观测桩布设方案:在明洞边坡左右两侧布设, 垂直线路方向每侧布设三排, 间距5.0 m;顺线路方向间距5.0 m。燃气管道基础两侧10 m范围内加密布设。

5.2 边坡开挖

明洞开挖前, 应先进行清表, 将地表附作物清理干净, 并将地表0.5 m厚度范围内的种植土单独开挖并存放, 明洞施工完成后用于地表复耕。在明洞红线内距离红线1.0 m处开挖天沟, 防止边坡开挖过程中雨水冲刷浸泡, 影响边坡的稳定。明洞边坡开挖施工方法和路堑边坡一样, 逐级开挖逐级防护。明洞边坡开挖应结合明暗分界处暗洞导向墙施工时间, 避免一次开挖到位, 给后续导向墙施工增加困难。

燃气管道两侧2.0 m范围内采用人工开挖, 避免大型开挖机械触碰燃气管道。

5.3 基岩静态爆破开挖

根据《石油天然气管道安全规程》要求, 天然气输送管道50 m范围内严禁爆破作业。结合现场实际情况, 采用静态爆破配合破碎锤的开挖方法进行开挖。布置炮孔前要确定至少一个临空面, 钻孔方向与临空面平行, 炮孔深度取2.0 m, 炮孔直径42 mm, 炮孔间距50 cm, 排距60 cm, 单孔装膨胀剂1.2 kg。粗颗粒药剂水灰比调节到0.28时静态破碎剂的流动性较好。

5.4 边坡防护

喷锚网防护。边坡需逐级开挖逐级防护。一级边坡开挖到位后, 及时清理坡面松散碎石, 并进行初喷混凝土, 初喷采用C20混凝土, 厚度5 cm。初喷完成后进行锚杆施工, 首先布设空位, 用红色喷漆在初喷混凝土面上按间距1.5 m×1.5 m标注孔位, 梅花形布置, 孔径49, 钻孔深度比锚固深度深5 cm, 成孔后, 利用高压风清孔。采用φ22砂浆锚杆, L=4.5 m, 锚杆上焊接支架, 使锚杆处于锚孔中心, 锚杆安装到位后, 灌注M30水泥砂浆, 锚杆露出岩面10 cm, 挂设φ8镀锌钢丝网, 网格尺寸25 cm×25 cm。挂网完成后进行第二次喷射混凝土施工, 厚度10 cm, 燃气管道基础两侧10 m范围内重点喷射, 厚度为15 cm。

5.5 明洞衬砌施工

1) 初砌台车拼装。在隧道洞口路基上选一块场地, 平整碾压后进行硬化, 场地硬化宽度不小于台车宽度, 采用C20混凝土, 厚度15 cm, 混凝土表面需平整, 并及时覆盖洒水养护, 待混凝土强度达到设计值后, 由25 t吊车一台吊装台车架拼装模板。本隧道采用9 m长台车, 拼装时间15 d, 台车拼装完成后, 按衬砌断面尺寸进行校核, 各项参数均在设计允许误差范围内。

2) 仰拱及填充混凝土施工。为防止边坡滑塌, 仰拱开挖需分段进行, 根据设计要求及二衬台车长度, 每模仰拱开挖长度定为9.0 m, 燃气管道基础两侧9 m范围内, 开挖长度定为3.0 m, 并加快各工序进度, 尽量缩短基坑外露时间。仰拱开挖到位后, 人工清理仰拱底部浮渣, 并用动力触探仪检测隧底地基承载力, 检测合格地质符合设计要求后进行钢筋绑扎施工。钢筋安装施工首先安装定位钢筋, 纵横向按3.0 m×2.0 m间距安装定位钢筋。钢筋完成并验收合格后, 安装仰拱内模, 仰拱内模为定型钢模板。内模安装完成并检查合格后浇筑仰拱C35混凝土, 待混凝土终凝后拆除仰拱内模, 浇筑C20填充混凝土。混凝土浇筑完成后应及时洒水养护, 使混凝土表面保持湿润, 待混凝土强度达到设计值的80%后进行二次衬砌施工准备工作。

3) 二次衬砌施工。首先将二衬台车就位, 测量人员进行复核中线位置及轮廓尺寸, 复核设计要求后进行钢筋绑扎施工。二次衬砌钢筋提前在钢筋加工厂加工成型运至施工现场, 按先绑扎底层钢筋后绑扎外层的顺序作业, 每2 m设一道定位钢筋, 竖向支持钢筋不得直接顶在模板上, 应顶在垫块上。为保证结构的使用性能, 应严格控制钢筋保护层厚度, 每平方米不小于4块钢筋保护层垫块, 并绑扎牢固。绑扎成型并验收合格后, 进行外模安装施工。外侧模、端头模均采用5 cm厚, 30 cm宽的木板拼接安装, 二次衬砌内设定位钢筋支撑外侧模, 外部采用φ16钢筋按间距1.5 m布设箍筋加固外模板。外模和端头模全部封闭并安装牢固后进行混凝土浇筑施工。混凝土由混凝土泵送车泵送, 从地泵出料口处接混凝土输送管道沿台车左右两侧检查窗口逐级送料, 为保证台车的稳定性, 二衬台车两侧应均衡浇筑, 两侧混凝土面高差不能大于0.5 m, 逐级浇筑逐级振捣密实。待二衬混凝土强度达到设计值后再进行拆模, 拆模后外侧混凝土应及时覆盖土工布并浇水保湿养护。靠近燃气管道施工作业时, 安排专人负责监控燃气管道周围状况, 提醒施工人员及机械不要触碰管道, 并在管道两侧安设警示线, 提高作业人员的警惕性。

5.6 明挖隧道防排水

1) 排水。排水采用双侧沟的方式。侧沟主要汇集地下水和坡面水。明洞段衬砌背后设置φ80纵向盲沟, 并每隔10 m采用φ50盲管引入衬砌侧沟, 并回填50 cm厚砂卵石反滤层。

2) 防水。为了有效防止隧道渗漏水现象, 明洞衬砌采用排水型衬砌结构, 防水钢筋混凝土外贴EVA防水板加无纺土工布防水, 并设置水泥砂浆保护层, 地下水以环向盲沟的方式引至墙角泄水孔处。

5.7 洞顶土石方回填

按设计要求做好防水层后, 环向及两侧墙底布置透水管路组成排水系统。在防排水完成并经检查验收合格后, 进行洞顶土石方回填。本着节能环保的原则, 在满足设计要求的条件下, 尽量使用原弃土进行回填。首先对称回填明洞两侧, 并分层夯实, 分层厚度为0.3 m一层, 二衬两侧回填土高差不得大于0.6 m。分层回填至拱顶后, 再分层满铺至原地面高度, 拱顶顶部范围填土高度小于1.0 m时应使用小型压路机碾压。对燃气管道所处位置进行重点碾压夯实, 大型压路机无法靠近区域, 采用小型压路机进行重复性碾压。

6 施工方案效果

此方案已经实施并顺利完成, 施工时间处于龙口地区少雨季节。边坡开挖后, 在每级坡顶处设位移观测桩, 指派专人进行位移和边坡稳定性监测。通过数据分析, 边坡稳定, 无波动性位移。燃气管道桁架基础两侧也无大的位移及沉降。此段隧道已经施工完成并回填, 燃气管道位置进行重点夯实, 并硬化20 cm混凝土, 防止回填土沉降, 管道出现受力不均, 形成安全隐患。

7 结语

随着城轨的快速发展, 城郊复杂的地质及外部环境将成为铁路施工中不可避免的难题。该综合施工技术在龙口市城郊凤凰山隧道的顺利实施, 既保证了燃气管道的安全, 又节约了施工成本, 隧道施工工期也得到了保障, 对类似条件下的隧道施工提供了参考和借鉴。

摘要：基于龙烟铁路凤凰山隧道下穿中世天然气管道, 存在浅埋、软弱围岩等复杂地质条件, 并结合天然气管道对隧道施工的约束条件, 综合分析, 确定了先防护天然气管道再进行隧道明挖的施工方案, 详细介绍了明挖法的施工过程控制技术, 该方案的顺利实施对类似条件下的隧道施工提供了参考和借鉴。

关键词：隧道,下穿天然气管道,明挖防护

参考文献

[1]TZ 204—2008, 铁路隧道工程施工技术指南[S].

[2]中华人民共和国石油天然气管道保护法[S].

[3]GB 6722—2003, 爆破安全规程[S].