摘要:本文主要對某鐵路高橋隧道下穿地段鐵路設計方案與施工方案進行了分析,論述下穿段的安全快速施工技術、洞內外拱頂和地表沉降變形觀測規律、安全預案及管理,并對下穿段的設計與施工提出問題和建議探討。
　　關鍵詞:鐵路隧道;施工技術;設計方案;問題建議
　　1工程概況
　　該高橋隧道位于XXXX地方,起訖里程為DK346+110～DK347+568,長1457m,為雙線黃土隧道。隧道除進口端564m位于R=8000m的曲線地段,出口端158m位于R=12000m的曲線地段外,其余洞身位于直線上。洞身進口段縱坡為-9‰,出口段縱坡為-3.5‰。
　　隧道出口段于DK347+455.87處與某鐵路挖方路塹小角度下穿立交,相交角度為23°58°49°,下穿段隧道施工長度約90m。隧道出口段埋深淺,線路左側邊坡基本由坍滑堆積體組成,土體較松散,地形偏壓嚴重。
　　隧道通過區范圍內地層巖性簡單,為Ⅰ級黃土臺塬區,出口端表層為第四系上更新統風積砂質黃土及黏質黃土,下伏第四系中更新統風積砂質黃土及黏質黃土,中間夾有數層古土壤層。隧道洞身大部為砂質黃土(Q3eol3),下部為砂質黃土(Q2eol3)。
　　該鐵路為Ⅱ級正線,單線無縫線路,60kg/m鋼軌,Ⅱ型混凝土軌枕,碎石道床。該段鐵路位于深路塹內,其中50m位于緩和曲線上,15m位于直線內,曲線半徑400m,緩和曲線長80m,超高126mm,緩和曲線一端接磨溝大橋梁,另一端接磨溝隧道。對線日行車密度為19對,日行車平均間隔時間30min左右,經調查最大行車間距約45min,列車行駛較頻繁。
　　2設計方案
　　2.1原設計方案
　　該隧道出口DK347+410～DK347+500為Ⅴ級圍巖下穿鐵路段,采用一孔跨度64m的鐵路應急搶修鋼梁架空鐵路,梁兩端置于隧道開挖輪廓以外的群樁基礎之上。每段群樁4根,深度45m,承臺尺寸8.4m×4.26m×31.0m(長×寬×高),群樁與承臺均采用C30鋼筋混凝土。在架空線路的條件下采用雙側壁導坑法暗挖通過,既有鐵路在限速15km/h的條件維持運營。初期支護采用35cm厚噴射混凝土,全斷面設I25a型鋼鋼架,間距1榀/0.6m,拱部設φ42超前小導管(l4.5m,環向間距40cm,外插角5°～10°,搭接≥1.5m)。二次襯砌采用80cm厚的鋼筋混凝土結構。
　　(1)設計變更方案
　　為了保證隧道施工工期,降低施工難度和風險,在DK347+379處增設1座長127m斜井,既可保證自斜井至進口段的正常施工,又可自斜井向出口段反向掘進通過下穿鐵路段。
　　利用增設的斜井自洞內向洞口方向進行掘進,在DK347+410～DK347+500下穿段采用雙側壁導坑法開挖,拱部120°范圍內設置φ159管幕進行超前支護,初期支護采用雙層支護形式,二次襯砌采用加強鋼筋混凝土結構。
　　超前支護:洞內采用φ159管幕進行超前支護,鋼管內壓注水泥漿,管幕設計參數:拱部120°范圍內設置φ159鋼管,壁厚6mm,每根鋼管長100m,環向間距20cm,外插角0～1°。
　　初期支護:采用雙層支護形式,初期支護為36cm厚的噴射混凝土,拱墻掛φ8鋼筋網,網格間距為20cm×20cm,全斷面設I25a型鋼鋼架,間距為2榀/m,邊墻設置φ22砂漿錨桿,L-4m,間距1m×1m,梅花形布置,二次支護為全斷面設36cm鋼筋混凝土結構,主筋采用φ22@250mm。
　　臨時支護:臨時側壁及臨時橫撐采用錨噴支護,噴射混凝土厚25cm,設I25a型鋼鋼架,間距為2榀/m。臨時側壁設置φ22砂漿錨桿,L-2.5m,間距1m×1m,梅花形布置。
　　二次襯砌:采用加強鋼筋混凝土結構,厚度為40cm,二襯主筋采用2φ22@200mm(內外側每處布置2根)。
　　在隧道開挖影響范圍內既有線K861+952～K862+072段共計120m,對既有鐵路采用每側7扣50kg/m軌加固線路。
　　3下穿段施工方案
　　利用增設的斜井自洞內向洞口方向掘進,管幕自DK347+405處施做至DK347+505段共100m,采用雙側壁導坑法施工下穿段。開挖主要以人工配合機械開挖。
　　3.1管幕工作室地段施工
　　在DK347+397～DK349+405段施作8m的管幕工作室,工作室比正常隧道擴大80cm,以保證管幕施工作業空間。
　　管幕工作室地段原設計采用雙側壁導坑法開挖,由于雙側壁導坑法初支有臨時支撐,管幕在臨時支撐處不能施做,同時雙側壁導坑中部的拱部開挖高度約7m,遠大于管幕所需5m的工作空間,給管幕施工帶來不便。為了保證管幕2個月的施工工期,在DK347+395～DK347+415段施工間距0.35m、長20m的φ108管棚預加固,管幕工作室地段采用了弧形導坑法開挖。
　　(1)φ108長管棚施工
　　在DK349+395處拱部120°范圍內,按環向間距0.35cm設置20m長的φ108管棚,超前大管棚采用YG100型鉆機鉆孔。外插角度控制在5°～10°,以避免管棚侵入支護斷面內。鋼管在專用的管床上加工好絲扣,導管四周鉆設孔徑10～16mm注漿孔。棚管頂進采用挖掘機和管棚機鉆進相結合的工藝,先用挖掘機在人工配合下頂進鋼管,再用鉆機的沖擊力和推力低速頂至設計深度。接長鋼管應滿足受力要求,相鄰鋼管的接頭應前后錯開。同一橫斷面內的接頭數不大于50%,相鄰鋼管接頭至少錯開1m。管棚安裝就位后及時注漿。
　　(2)弧形導坑法施工
　　采用弧形導坑法較雙側壁法開挖分部少,在時間上能及時進行仰拱封閉,在空間上能有效縮短工作面至仰拱和二襯的距離,大大提高φ159管幕施工期間的安全性。
　　該段支護襯砌里程:二次襯砌施工至DK347+393,仰拱及填充施工至DK347+396,下臺階開挖至DK347+397,中臺階開挖至DK347+403,拱部開挖至DK347+406,通過現場監控量測既有線道床及路肩沉降為零,該施工段隧道的拱頂最大沉降為11cm(兩個半月),說明在管棚的保護下,沉降較小。
　　3.2φ159管幕施工
　　(1)施工方案
　　該隧道下穿段圍巖為Q3新黃土,鉆孔工藝不能采用水鉆,否則易塌孔埋管和黃土濕陷軟化而導致管幕下撓侵限,故下穿段采用“風動導向跟管鉆進”的施工方法進行管幕施工,即將φ159鋼管加工成每節6m的鉆桿,利用水平導向鉆機將φ159的鉆桿分節鉆入。鉆孔時利用空氣壓縮機產生的高壓空氣將鉆渣吹出孔外,利用有線導向儀器控制鋼管的打設精度。

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