淺埋暗挖法在下穿既有鐵路隧道中的設(shè)計(jì)分析

王雷

摘要：隨著我國(guó)道路工程建設(shè)的不斷發(fā)展，使得大規(guī)模的城市隧道、地下交通樞紐以及地鐵等大型地下工程越來(lái)越多，以至于現(xiàn)在對(duì)地下空間的開發(fā)很容易受到既有鐵路、橋梁、地下管線和地面建筑物等各種因素的影響和制約。在對(duì)既有鐵路進(jìn)行下穿時(shí)，由于整孔的暗挖隧道和頂進(jìn)框架橋之間存在頂進(jìn)跨度大、隧道跨度大、開挖高度大、施工周期長(zhǎng)、施工難度大等缺點(diǎn)。為了保證既有鐵路的正常運(yùn)行和施工的安全，目前我國(guó)在既有鐵路隧道中運(yùn)用淺埋暗挖法的工程事例比較少，本文以沉降控制理論為基礎(chǔ)，對(duì)不同的淺埋暗挖法進(jìn)行比較論證，希望能對(duì)以后鐵路隧道的施工與設(shè)計(jì)提供一定的幫助。

關(guān)鍵詞：淺埋暗挖法；鐵路隧道；施工技術(shù)

引言

對(duì)城市功能進(jìn)行規(guī)劃要受到技術(shù)的限制和歷史經(jīng)濟(jì)的影響，使得原有許多地段都沒(méi)有做好應(yīng)用地下空間規(guī)劃的準(zhǔn)備，過(guò)去采用的明挖法因?yàn)樵谑┕み^(guò)程中對(duì)交通造成嚴(yán)重干擾，大量的管線、地面建筑物因?yàn)槭┕け黄炔疬w，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，這也加大了開挖工程實(shí)施的困難性。有些地方采用的盾構(gòu)法雖然有時(shí)能夠較好的解決這些難題，但是盾構(gòu)法因?yàn)樽陨盱`活性較差，尤其是盾構(gòu)機(jī)械比較昂貴，這就大大提高了工程的造價(jià)，導(dǎo)致工程實(shí)施起來(lái)比較困難。在以上那些特殊的地段，淺埋暗挖法因其對(duì)周邊環(huán)境和交通道路的影響較小，對(duì)各種地質(zhì)情況的適應(yīng)性較強(qiáng)、拆遷范圍也比較小等特點(diǎn)，顯示出其巨大的優(yōu)越性，因而應(yīng)該得到更廣泛的運(yùn)用。

1工程概況

以某地鐵工程中的5號(hào)某區(qū)間為例：在暗挖隧道左DK17（+990，+980）處有一個(gè)下穿的條鐵路排洪涵和鐵路，線路和鐵路相交的里程為ZDK17+995（影響鐵路的范圍DK15（+165～+125）），如下圖所示。該鐵路是一條單行線，其平均車輛出行頻率在40分鐘一列，該段是填方路基，里程分別為DIIK18（+713，+692），蓋板箱涵都為2-6m×5m的排洪涵。

該鐵路隧道拱頂與最高的鐵路軌頂之間的距離大約為16.71m，隧道在DK17+980下穿這條鐵路蓋板箱涵入口翼墻處拱部圍巖都是強(qiáng)風(fēng)化和全風(fēng)化的花崗巖，拱頂土層覆蓋面厚度大約為5.9m（離涵基礎(chǔ)底部距離）。隧道在DK17+990下穿蓋板箱涵與該鐵路處拱部圍巖都是中風(fēng)化和強(qiáng)風(fēng)化的花崗巖，拱頂土層覆蓋面厚度大約為1.46（離涵基礎(chǔ)底部距離）。這段隧道的底部是輕微風(fēng)化或者中度風(fēng)化的花崗巖，該段隧道容易在施工過(guò)程中發(fā)生坍塌現(xiàn)象，導(dǎo)致地表沉降問(wèn)題的發(fā)生。為了保證鐵路建設(shè)工程施工的進(jìn)度和安全性，應(yīng)該對(duì)施工的工法采取合理的輔助措施。

2施工工法比較

本文結(jié)合上文隧道埋深深度和地質(zhì)情況的特點(diǎn)，還要考慮到怎樣才能不對(duì)上行鐵路的正常運(yùn)行造成影響等情況，嚴(yán)格控制容易引起地表沉降的問(wèn)題，鐵路工程中可以嘗試采用淺埋暗挖的方法。在目前普遍使用的淺埋暗挖法中主要有CD法、CRD法和臺(tái)階法這幾種方法。日本使用的CRD法是在借鑒歐洲CD法有益經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，把原來(lái)歐洲CD工法中把主要放在中壁開挖方法改為步步封成環(huán)、以及開挖地基兩側(cè)交叉處的一種改進(jìn)方法，這種方法最大的特點(diǎn)就是每個(gè)局部成環(huán)的時(shí)間短，把大斷面施工改為小段面的施工，對(duì)早期的沉降進(jìn)行控制。CD法主要比較適應(yīng)不穩(wěn)定和底層較差的巖體，在施工程序中對(duì)造成地面沉降的原因控制比較嚴(yán)格，當(dāng)使用CD法的時(shí)候并不能滿足要求，可以在使用CD法的同時(shí)臨時(shí)加設(shè)一個(gè)仰拱。臺(tái)階法用于一些比較差的地層，特別是在地層級(jí)別為V級(jí)或者VI級(jí)時(shí)，更容易受控于地面沉降因素的影響，對(duì)于處于上部的臺(tái)階一般在開挖時(shí)采用洞徑在1倍左右的環(huán)形區(qū)進(jìn)行，并對(duì)核心土進(jìn)行保留，工程可以采用小導(dǎo)管系統(tǒng)預(yù)先注漿或者采用超前支護(hù)來(lái)對(duì)工作面進(jìn)行穩(wěn)固，還可以在早期的支護(hù)方面運(yùn)用網(wǎng)構(gòu)鋼架做固定，還可以把鎖腳錨管設(shè)置在墻腳以及拱腳處，不管是從控制引起沉陷原因的角度考慮，還是從開挖斷面到仰拱封閉這幾個(gè)方面，在初期時(shí)的支護(hù)都不可以超過(guò)10d。

這幾種方法在施工時(shí)使用機(jī)械方面以及控制施工進(jìn)度等方面都有著自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。文段中隧道施工在選擇方法上不僅要考慮沉降量在施工中的方法選擇問(wèn)題，還要考慮到本身隧道結(jié)構(gòu)方面的因素是否會(huì)對(duì)施工的安全造成影響，以及對(duì)施工工期的控制等。

3淺埋暗挖施工技術(shù)

隧道圍巖較差，埋深較淺，隧道上面都是大密度運(yùn)營(yíng)既有鐵路線，同時(shí)受鐵路涵洞的影響，要求鐵路在施工過(guò)程中必須要保證涵洞和路堤鐵路的正常使用。為了很好的對(duì)隧道拱頂、涵洞以及地表沉降和施工安全進(jìn)行控制，鐵路工程可以采用CRD法對(duì)施工工程進(jìn)行開挖，在工程具體施工過(guò)程中要嚴(yán)格遵守支護(hù)力度強(qiáng)、管漿灌注超前、早期進(jìn)行封閉、嚴(yán)格控制注漿和勤于勘測(cè)的原則。為了減少因?yàn)楸飘a(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)既有鐵路的影響，開挖采取短進(jìn)尺（循環(huán)進(jìn)尺要控制在0.50m以內(nèi)），再用控制爆破方式進(jìn)行輔助，直到路堤線穿越21m后再對(duì)中橫支持進(jìn)行拆除。

為了保證在施工過(guò)程中既有鐵路的正常運(yùn)行，依據(jù)對(duì)隧道施工產(chǎn)生影響的因素以及既分析既有鐵路的結(jié)果，地表沉降度在既有鐵路中最好控制在7.5mm之內(nèi)。從上文的闡述中可以看出，在沒(méi)有其他輔助施工的情況下，運(yùn)用臺(tái)階法地表的最大沉降量會(huì)達(dá)到17.1mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了控制標(biāo)準(zhǔn)，這就不能適應(yīng)工程上部上鐵路正常行使的需要，所以，工程可以采用其他輔助施工措施對(duì)地表的沉降量進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)。目前控制地表沉降方面的有效的技術(shù)有管棚支護(hù)法和小管注漿法等，為了保證輔助措施的有效性，采用超前小導(dǎo)管法注漿進(jìn)行加固。

4結(jié)論

通過(guò)上文的闡述，在開挖隧道時(shí)可以采用淺埋暗挖的方法，淺埋暗挖法可以很好的滿足鐵路工程在開挖中重型機(jī)械的需要，還能夠有效地減少工期。為了避免鐵路工程在開挖過(guò)程中隧道坍塌的現(xiàn)象，保證已有鐵路的正常行使和安全性，在對(duì)下穿隧道進(jìn)行開挖時(shí)的防護(hù)方面可以使用對(duì)導(dǎo)管注漿以及對(duì)管棚事前支護(hù)二者相結(jié)合的方法，同時(shí)在漿柱時(shí)要考慮經(jīng)濟(jì)合理性。為了保證施工的安全性，可以對(duì)工程的開挖過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)并來(lái)回對(duì)線路進(jìn)行檢查，還可以設(shè)置專門的線路養(yǎng)護(hù)班進(jìn)行巡查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，及時(shí)進(jìn)行撥道、起道修復(fù)，確保車輛通行的安全。

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