下穿既有铁路施工方案

目录

一、编制依据及原则 (2)

1、编制说明 (2)

2、编制依据 (2)

二、工程概述 (3)

1、工程概况 (3)

2、工程地质及水文地质 (4)

3、下穿既有铁路施工方法简述 (4)

三、暗挖区间下穿既有铁路的施工方法及措施 (4)

1、总体技术措施 (4)

2、洞内具体施工方法 (5)

3、径向注浆堵水施工工艺 (7)

4、台阶法加临时仰拱施工工艺 (9)

6、CD工法开挖施工工艺 (13)

7、洞内上半断面深孔注浆加固施工工艺 (18)

8、大管棚超前支护施工工艺 (19)

9、洞外具体措施 (21)

四、下穿既有铁路线施工应急预案 (24)

1、目的 (24)

2、组织机构 (24)

3、应急处理领导小组职责 (24)

4、主要责任人及各部门职责 (25)

5、应急准备 (26)

6、突发事件应急处理程序 (27)

7、事故报告及预案的评审 (28)

GZH-7标下穿既有铁路安全施工专项技术方案

一、编制依据

1、编制说明

莞惠城际轨道交通GZH-7标区间暗挖隧道7次下穿既有铁路，为保证在隧道施工过程中对既有铁路实施有效保护措施，特制定本施工方案。

2、编制依据

1）《珠江三角洲地区城际轨道交通设计暂行规定》；

2）《城市轨道交通工程项目建设标准》（建标 104-2008）；

3）《地铁设计规范》（GB50157-2003）

4）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）

5）《高速铁路设计规范（试行）》（TB10020-2009）

6）《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）（2003年版）

7）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）（2006年版）

8）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

9）《铁路隧道设计规范》（TB10003-2005）

10）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）（2008年版）

11）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）；

12）《广东省建筑基坑支护工程技术规程》（DBJ/T15-20-97）

13）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）；

14）《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》（TB10108-2002）。

二、工程概述

1、工程概况

东莞至惠州城际轨道交通项目GZH-7标常平站至常平东站地下区间隧道下穿既有铁路线采用矿山法施工，线路最小间距为15.3m。区间隧道下穿段情况如表1。

表1：暗挖隧道下穿既有铁路情况统计

区间隧道与既有铁路的相对位置关系详见：

附图一：下穿既有铁路线隧道纵断面图；

附图二：下穿既有铁路线与隧道横断面关系图。

2、工程地质及水文地质

1）工程地质

本段场地地质构造简单，上覆第四系人工堆积层（Q4ml）、第四系全新统冲积层（Q4al）、下伏基岩为前震旦系（Pz1）混合片麻岩。勘察揭露岩体稳定，未发现断裂迹象，混合片麻岩中节理裂隙发育。场区未见不良地质现象。

2）水文地质

沿线地下水主要为第四系地层中的孔隙水和基岩裂隙水。

第四系孔隙水，主要赋存于第四系地层中，地下水位埋深0.0～6.5m，高程0.0～19.42m，其补给方式主要由大气降水补给，排泄以大气蒸发为主。

基岩裂隙水，主要赋存基岩的裂隙中，水量不大，一般略具承压性，埋深变化较大。地下水一般水质较好，可作为生产、生活用水。

3、下穿既有铁路施工方法简述

矿山法隧道下穿既有铁路段，隧道主要穿越全~弱风化混合片麻岩。根据隧道断面形式、埋深及所处地质条件，本段隧道采用矿山法施工，断面形式为单线单洞马蹄形断面，结构采用复合式衬砌。在Ⅲ级围岩段采用台阶法加临时仰拱施工并结合洞内注浆止水辅助措施；在Ⅴ、Ⅵ级围岩段采用CD工法开挖，洞内上半断面注浆，并打设超前大管棚。

三、暗挖区间下穿既有铁路安全施工专项技术措施

1、总体技术措施

1）穿越前，采用地质雷达对穿越地段地下做详尽地下勘探，彻底摸清地下障碍物情况，排除意外因素。

2）隧道衬砌设计根据隧道埋深和地质情况采用相应的工法和措施。

3）隧道开挖前进行洞内止水注浆，施工中应坚决杜绝水土的大量流失，遇有险情应马上停止开挖，及时补强结构、加固地层。

4）初期支护应及时封闭成环，以保证施工安全。浅埋及软弱围岩段应采取必要的超前支护措施。

5）隧道下穿既有铁路线前，采用吊轨及纵横工字钢梁加固法对既有铁路进行线路加固。

6）围岩变形过大或初期支护变形不收敛，又难以及时补强时，可设置临时仰拱或横撑，必要时提前施作二次衬砌，此时二次衬砌应予加强。

7）下穿过程中对既有线路进行跟踪注浆。

8）下穿过程中应对下穿铁路进行实时监测，并根据监测反馈的信息及时优化调整掘进参数，做到信息化动态施工管理。

9）穿越既有铁路，存在一定的施工风险，针对有可能发生的一些突发事件，从管理、技术和组织等方面分析，制定相应的应急预案。

10）鉴于沉降要求严格，建议广深铁路一、二线限速80km/h行驶，广深铁路三、四线限速60km/h行驶，东莞疏解线、东莞东南联络线限速45km/h行驶。

2、洞内具体施工方法

1）区间隧道在GDK50+312（GDZK50+293）、GDK50+357 (GDZK50+339) GDK50+472(GDZK50+451)下穿广深铁路一、二、四线、京九疏解线、广深铁路三线,拱顶位于W2弱风化混合片麻岩层，拱顶覆土31～37m，洞内采用以下措施：

（1）Ⅳ级围岩深埋地段采用径向注浆堵水，具体里程为：左线GDZK50+265~GDZK50+520，右线GDK50+225~GDK50+557，径向加固隧道周边5m范围内围岩；见图1。

（2）采用台阶法加临时仰拱开挖。

图1 洞内周边注浆止水图

2）区间隧道在GDK51+013（GDZK51+045）下穿京九疏解线,拱顶位于W3强风化凝灰质粉砂岩，拱顶覆土约22m，洞内采用以下措施：

（1）洞内上半断面深孔注浆加固；

（2）采用CD工法开挖；

（3）大管棚超前支护。

3）区间隧道在GDK51+123（GDZK51+154）下穿广深铁路联络线,拱顶位于W4全风化凝灰质粉砂岩，拱顶覆土约16m，洞内采用以下措施：

（1）洞内上半断面深孔注浆加固；

（2）采用CD工法开挖；

（3）大管棚超前支护。

3、径向注浆堵水施工工艺

1）注浆施工方法

（1）初期支护封闭后，在隧道周边按1m×1m梅花形布置钻孔，长5m。见图2。

（2）采用5.2m长的钢管，4.2m长范围设花孔，以保证浆液从周围的孔中流出，小孔直径8mm，间距10cm，实施一次性压浆。

（3）采用双快水泥封闭钢管与孔壁。

（4）实施压浆，压浆过程中进行跳孔间隔压浆，实施挤密型注浆措施。

（5）在后期实施压浆封闭过程中，应先对隧道底部进行注浆，然后再实施拱墙径向压浆。

（6）、注浆过程中若发生串浆，则封堵孔口，待其它孔注浆完毕后再打开孔口，若仍有明水，则继续注浆。

2）注浆参数

注浆终压：1.5~2Mpa；水玻璃浓度：35Be；

扩散半径：1.5m；水泥与水玻璃体积比：1：0.6 钻孔深度：5m；注浆钢管直径：42mm；

注浆管长度：5.2m；钻孔直径：50mm；

3）注浆结束标准

(1)单孔注浆结束标准

①注浆终压达到1.5Mpa，单孔注浆量小于10L/min。

②进行压水试验，在1.0 Mpa压力下，进水量小于0.02L/m.min。

（2）全段注浆结束标准

任何一处的小股水应为清水，水量应小于 2.0m/h，且水压力小于0.2Mpa。

4）注浆注意事项

（1）施工中根据现场注浆试验在满足堵水要求的条件下可调整注浆参数。

（2）实施径向注浆后，若仍存在个别出水点，则进行局部补注浆，直到达到结束注浆标准。

（3）在施工时间允许的情况下，浆液宜采用纯水泥浆，提高浆液凝固后强度。

4、台阶法加临时仰拱施工工艺

见图3、图4、图5。

图3 台阶法加临时仰拱施工工序横断面图

图4 台阶法加临时仰拱施工工序纵断面图

图5 台阶法加临时仰拱施工工序平面图

1）利用上一循环架立的钢架施作隧道拱部180°范围内Φ42超前小导管，进行超前注浆支护；开挖①部并预留核心土；施做①部导坑周边的初期支护及临时仰拱，即初喷4cm厚混凝土，先安设钢筋网，架立支护钢架，并设锁脚钢管，钻孔设置系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度；并于核心土开挖位置架设临时仰拱横撑、安设单层钢筋网、喷射混凝土封底。

2)在滞后于①部一段距离后，开挖②部并预留核心土，初喷4cm 厚混凝土并安装钢筋网片，接长初期支护钢架，钻设径向系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度；下台阶核心土已开挖仰拱部位初喷4cm厚混凝土并安装钢筋网片，接长初期支护钢架，钻设径向系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

3)根据监控量测结果，分段拆除临时横撑，每段拆除长度不超过15m，待监测稳定后先铺设隧道仰拱底部细石混凝土防水保护层及防水卷材，并及时施做Ⅴ部边墙基础与仰拱，仰拱要求整幅灌注。

4)待仰拱砼初凝后，灌注仰拱填充Ⅵ部至设计高度。

5)清理初期支护基面，铺设防水卷材。根据监控量测结果，待围岩及初期支护变形基本稳定后，利用衬砌模板台车一次性灌注Ⅶ部衬砌（拱墙衬砌一次施作）。

6、CD工法开挖施工工艺

见图6、图7、图8。

图6 CD法施工工序横断面图

图7 CD法施工工序纵断面图

1）施工工序

（1）利用上一循环架立的钢架施作隧道拱部180°范围及上导坑中隔壁范围内Φ42超前小导管，进行超前注浆支护；开挖①部并预留核心土；施做①部导坑周边的初期支护及临时支护，即初喷4cm 厚混凝土，先安设钢筋网，架立支护钢架及临时支护钢架A，并设锁脚钢管，钻孔设置系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

（2）在滞后于①部一段距离后，开挖②部并预留核心土，人工整修表面，初喷4cm厚混凝土并安装钢筋网片，接长初期支护钢架和临时钢架B，安装锁脚锚管，钻设径向系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

（3）在滞后于②部一段距离后，开挖③部并预留核心土，施作导坑周边初期支护及临时支护，步骤及工序同①。

（4）在滞后于③部一段距离后，开挖④部并预留核心土，施作导坑周边初期支护及临时支护，步骤及工序同②。

（5）根据监控量测结果，从B～A依次分段拆除临时支撑，每段拆除长度不超过10m，待监测稳定后先铺设隧道仰拱底部细石混凝土防水保护层及防水卷材，并及时施做Ⅴ部边墙基础与仰拱，仰拱要求整幅灌注。

（6）待仰拱砼初凝后，灌注仰拱填充Ⅵ部至设计高度。

（7）清理初期支护基面，铺设防水卷材。根据监控量测结果，待围岩及初期支护变形基本稳定后，利用衬砌模板台车一次性灌注Ⅶ部衬砌（拱墙衬砌一次施作）。

2）CD法施工控制要点

（1）为确保施工安全，上导坑①、③部的开挖循环进尺控制为1榀钢架间距，下部②、④部的开挖可依据地质情况适当加大。

（2）中间支护系统的拆除

中间支护系统的拆除时间应考虑其对后续工序的影响，通过围岩监控量测进行确定。当围岩变形达到设计允许的范围之内，并在严格考证拆除的安全性之后，方可拆除。同时要注意后续作业的及时跟进。

如围岩稳定条件满足设计要求，临时支撑可在仰拱混凝土浇筑前一次性拆除，一次拆除长度依据仰拱浇筑长度确定,但每次拆除长度不超过10m。

中隔壁混凝土拆除时，要防止对初期支护系统形成大的振动和扰动。可采用风镐由上至下逐榀拆除钢支撑之间的喷射混凝土，以及临时支护与初期支护连接部位附着在钢架上的喷射混凝土，临时钢构件采用气焊烧断。

7、洞内上半断面深孔注浆加固施工工艺

见图9、图10。

图9 半断面注浆孔位布置图

图10 半断面注浆范围示意图

1）注浆材料为水泥和水玻璃双液浆，浆液浓度应根据隧道围岩条件加以调整：初拟为C：S=1：（0.6～1.0）（体积比），水泥浆水灰比0.8:1～1:1，水玻璃模数为2.6～2.8，水玻璃浓度为30～40%。

2）注浆压力：0.3～2.0Mpa，注浆时根据注浆效果进行适当调整。

3）注浆结束标准：单孔注浆压力达到设计终压并继续注浆10min 以上，可以结束本孔注浆。

4）注浆效果检查：一个注浆段的注浆孔全部注完后，钻2～3个孔对注浆效果进行检查，并取岩芯观察浆液填充情况，同时检查孔内涌水量不应大于0.2L/min，且某一处的漏水量不大于10L/min；或者进行压水试验，在1.0Mpa压力下检查孔进水量应小于10L/min。注浆后土体渗透系数应小于10（-5）cm/s，无侧限抗压强度应大于0.8Mpa,否则进行加密注浆。

8、大管棚超前支护施工工艺

见图11、图12。

图11 长管棚横断面布置图

图12 长管棚纵断面布置图

1）施工工序

根据管棚施工的机械设备情况，在开挖至管棚施工段时，预留下台阶不开挖，作为管棚施工操作平台。

2）开挖拱部管棚工作室并用格栅钢架做好支护，施工导向墙，并预埋导向钢管。护拱施工：采用C20混凝土护拱作为管棚的导向墙、