下穿既有线隧道施工工艺工法

下穿既有线隧道施工工艺工法

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1 前言

1.1 概况

随着我国三维立体式铁路网的快速发展，隧道上跨、下穿既有铁路越来越常见，受地形地貌影响，在既有线下修建浅埋铁路隧道在所难免，由中铁一局集团第五工程有限公司施工的白果湾隧道下穿既有达成铁路，最小埋深只有2.5m，采用控制爆破结合地面D便梁施工顺利的通过了浅埋下穿段，取得了成功。

1.2 工艺原理

1.2.1 在隧道开挖轮廓线以外既有线上设置8根桩基础，在桩基础上架设D型便梁形成框架结构，承担既有线运营荷载。

1.2.2 洞内拱部先施工φ108超前大管棚并进行注浆对下穿段拱部围岩进行加固。

1.2.3 通过控制爆破及上断面掏槽法减少对拱部围岩的扰动，确保既有线列车运营安全。

2 工艺工法特点

2.1 通过D便梁将列车荷载进行转移，无需在洞内施工时对拱顶采取临时加固措施，克服了单线隧道洞内空间狭小临时支护困难的问题，为快速穿过既有线浅埋地段创造了条件。

2.2 下穿浅埋段采用超前大管棚并进行注浆，对拱部松散围岩进行了加固，确保因爆破及列车通过扰动影响施工安全。

2.3 采用控制爆破及上半断面掏槽减少对围岩的扰动，确保隧道施工及既有线行车安全。

2.4施工中以既有线运营安全为第一，施工服从运营，随时监测D型便梁基础沉降及D型便梁的位移情况，确保既有线行车安全。

3 适用范围

本工法适用于新建铁路、公路隧道下穿既有线浅埋施工。

4 主要引用标准

《中华人民共和国安全生产法》

《铁路运输安全保护条例》

《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB10304）

《铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10417）

《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204）

《铁路营业线施工安全管理办法》铁办【2008】190号

《成都铁路局营业线施工及安全管理实施细则》成铁运【2008】780号

5 施工方法

在隧道内轮廓外对应的既有线上施工8根D型便梁孔桩，孔桩深入至隧道仰拱底以下1m，在8根桩上架设2幅24米D型便梁，利用D便梁形成的简支梁结构支承既有线钢轨及火车荷载，在D便梁的支护下，隧道下穿既有线段设6m 管棚工作室，采用C6管棚钻机一次打设34根54米φ108超前大管棚（环向间距30cm），并注浆对下穿段拱部进行支护，在地面D便梁结合洞内超前大管棚的支护下采用控制爆破施工隧道下穿段，采用微台阶加临时仰拱法开挖，台阶长度3～5m，每循环施工1拼拱架0.5m。严格控制隧道步距，使初期支护及时成环，仰拱距紧跟章子面，确保施工安全。

图1 下穿隧道对应达成线

D便梁施工及D便梁监测属于网内施工，施工前先向行车管理单位申请点内施工，施工前一个月申请月计划，月计划审批后，施工前3天向行车管理单位申请施工天窗，在驻站联络员及安全防护员的协调监督下组织网内施工，确保既有线运营及行车安全。

6 工艺流程及操作要点

6.1施工工艺流程

地面D便梁施工属于既有线网内施工，施工前进行方案研讨、审批，和设备管理单位签订安全协议，要点给点后方能在驻站联络员及现场安全防护员的监督配合下进行施工，施工工艺流程如下（图2）：

6.2操作要点

6.2.1 D便梁施工

1 D便梁的设计

D便梁设计跨度24m，并设八根桩基础，基础尺寸1.5m×1.5m，深度8～16m。

2 施工准备

施工前沿既有线的边坡坡脚搭设2.0m高防护排架，排架长度在隧道开挖轮廓线两侧各延长10m，防止下穿既有线施工时，高边坡上的小石块滚入达成铁路路基上。

D便梁孔桩施工需线路慢行60km/h，慢行距离100m，施工前3天向行车管理单位申报日计划，申请慢行区间，日计划批复后方可施工。

精确放样孔桩位置，对影响孔桩施工的接触网支柱进行改移。

安装井架。出碴在井口设置1台3t卷扬机作为提升设备。

修建出碴道路。

配备齐全所需的机具、器材、照明及人员上下设施。

3 孔桩施工

1）孔桩开挖在申请的施工时间范围内进行，列车通过工地时严禁施工，且井下人员必须撤离现场。

2）在地面施作锁口混凝土，锁口混凝土采用钢筋混凝土，锁口高出原地面50cm，在锁扣靠近钢轨侧设半方形挡板，防止列车运行时刮起的土、石等杂物滚入孔内伤人。

3）桩基开挖采用水钻法进行（如图3），每循环钻孔时采NO244-18.5(7.5)KW 的取芯机沿桩基开挖范围钻孔，钻孔进尺30cm，钻进后取出钻孔内的岩石，随挖随用事先准备好的编制袋装好。

当有列车通过时孔内作业人员必须撤出井外，并用防护盖盖住孔口，防止

列车通过时道砟等杂物掉入孔内。

图2 施工工艺流程图

图3 水钻及水钻法施工桩基照片

4）孔内采用人工装碴，使用卷扬机及吊桶做提升设备，孔上设专人指挥，将吊桶直接提升到孔口，袋装堆放在两线间，保证不侵限。驻站联络员要随时掌握列车运行及天窗时间，及时通报给施工现场。

5）为保证桩井开挖的施工安全应逐段灌注钢筋混凝土护壁，同时避免在土石层变化处分节。在立模灌注每节混凝土前，先要清除井壁上的浮土和松动石块，使护壁混凝土紧贴井壁，每节开挖要在上节护壁混凝土终凝后进行，而且不宜过深，以免上节护壁悬空过高。灌注护壁混凝土利用卷扬机、吊料斗，通过溜槽入模，灌注混凝土时，每两节护壁之间留出缺口，待拆模后用干硬性混凝土填塞抹平。

6）桩身开挖必须严格遵守《建筑安装工人安全技术操作规程》，井下石方开挖采用空压机风镐掘进，严禁爆破，各工序必须有安全员职守。

7）施工时井口靠既有线侧必须设半方形档护板，各种材料及施工器材距井口有一定距离，以防落入井内伤人。

8）灌注桩身砼

灌注砼前，用砂浆将每两节护壁间的错台抹平，然后沿桩身设置防水板对桩身砼和桩周土体进行隔离，减少柱桩沉降引起桩周土体的变形。

钢筋骨架制作，采取在钢筋加工场按2～4m分段下料，利用天窗时间运至既有线，在桩孔内现场组装焊接。骨架就位后要与护壁上的铁蹬或预埋铁件焊接牢固，防止灌注混凝土过程中骨架上升。

砼灌注，采用砼罐车运至既有线附近，利用砼泵注入桩孔中。施工时，在高边坡坡顶线外安装砼泵，并铺设砼输送管（φ125mm钢管）至桩孔处，穿过既