砂卵石地層暗挖隧道近距離下穿既有線施工技術

陳皓峰

（中鐵十七局集團第一工程有限公司，山西 太原 030032）

鐵路隧道是指專供火車行駛的隧道。山嶺地區地形復雜，為保證行車安全，相關工程人員選擇開挖隧道來改變行車環境，提高火車牽引力，確保列車安全、順利完成行駛任務。根據隧道位置不同，交通部門將隧道分為三大類，分別是山嶺隧道、水下隧道以及城市隧道。針對不同類型隧道，施工人員會選擇不同施工技術，借助暗挖施工方式，確保周圍線路正常運行以及人們日常生活不受影響。

1 工程概況

任山隧道是位于成昆鐵路“峨眉——沙灣”區間內的一條雙線隧道，總長度960m，最大埋深175m 左右。為方便施工人員進行測試，選擇測試地區復雜度不高，由平原邊緣出發，經斜坡丘陵，轉入高山。地面高程在430～620m 之間，實際坡度在5°～25°之間，局部地區坡度較大。所選擇區域多為被墾旱地，無地表植被，并且溝槽等低洼地帶覆土層深度較大。下文詳細闡述在DK175+298～+258 區段進行下穿既有線施工時，采用管幕對既有鐵路進行加固的方法以及既有線工程技術的實際應用，以期為相關施工人員提供幫助。

2 實際施工方案

為保證任山隧道DK175+298～+258 區段施工順利進行，施工前，施工人員要初步了解既有溝和既有涵洞，了解周圍的其他線路，分析施工位置水文地質信息，并結合施工安全要求、施工時間、成本等信息確定最終施工方案。本次施工人員確定的施工方案具體操作如下：施工人員借助注漿孔向既有運行鐵路K177+520～+700 區段路基進行注漿加固，增強地層穩定性；因富水砂卵石地層自穩性較低，施工人員可以借助降水法提高該地層穩定性。暗挖隧道過程中，施工人員可以通過管井降水施工法對地層進行二次穩固，同時，也可以將大管棚與超前小導管結合在一起，以確保地層穩定性符合相關施工標準。

實際施工中，施工人員選擇CRD 施工方法，即交叉中隔壁法，將隧道區段分成若干個獨立的、互不干擾的小洞室，方便施工人員可以同時在洞室施工。施工過程中，施工人員必須嚴格遵守十八字方針，即“管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”，目的在于及時了解相關施工情況并發現施工過程中出現的問題，嚴格控制圍巖變形、既有線沉降、地表沉降的情況，保證施工質量與施工效率。

對此區域進行暗挖隧道的施工可以選擇“微臺階法+臨時橫撐”相結合的方式。施工前，需要完成循環噴10cm 混凝土，使掌子面處于封閉狀態，在纖維錨桿附近構建支護設備。構建支護設備初期，應借助施工仰拱來提高拱墻強度，提高襯砌工作的施工質量，以保證初期支護設備可以形成閉環結構以及線路運行安全。具體流程如下：

（1）對管幕及管幕拱腳進行水平旋噴施工。

（2）借助噴錨法對掌子面進行加固。需要注意不同的施工點位，其實際厚度也會存在一定差異。比如，上臺階需要使用孔徑90mm、型號為M20 的水泥砂漿，而掌子面需要使用型號為C20 的混凝土。

（3）施工前，要檢查支護設備，保證施工人員人身安全。施工過程中，要及時拆除相關臨時支撐，避免影響后續施工。

3 下穿施工簡介

DK175+298～+258 區段下穿既有線施工是該隧道施工中的重點內容，隧道于DK175+279 下穿既有成昆鐵路正線（既有線里程K177+635）,位于既有成昆線九里至沙灣區間，夾角約44°，拱頂至既有成昆線軌面高度約4.8m。

3.1 預處理方案

進行砂卵石地層暗挖隧道施工時，受卵石自身特點（如實際含量高、粒徑大小不同等）與實際情況的影響，要求施工人員根據實際情況調整各項施工參數，并制定出相關應急方案，應對突發事件，確保下穿施工順利完成。

3.2 施工階段模擬計算

為保證施工順利進行，施工人員應在施工前借助信息技術構建三維模型，模擬實際施工，及時發現施工方案中的不足之處。

3.2.1 地層及支護參數模擬實驗

土層的實際情況會對施工方案造成影響，因此，施工人員需先勘測土層，其中包括土層密度、彈性模量、粘聚力等多項勘測內容。同時，模擬時需要嚴格遵守相關法律規定，以確保施工方案合理性。

3.2.2 施工方案確定

施工階段，施工人員需要將模擬測試數據與實際監測數據相結合，優化既定施工方案，完成下穿操作后，施工人員應借助相關技術完成滯后沉降控制，以保證實際施工效率與施工質量。施工方案的選擇直接影響實際施工效果，一定要慎重選擇。為保護施工人員的人身安全，可選擇支護施工技術，其中較為常見的是管幕施工法。

3.3 管幕施工注意事項

施工人員可以使用管幕加工法加固既有線路，施工時需注意以下幾點：

（1）實際施工可使用螺旋出土導向頂管法，不僅要保證鋼管頂進速度，還要控制實際出土量，降低出現大范圍沉降現象的可能性。此外，還應在鋼管頂端安裝角度傳感器，確保施工人員及時了解工作角度，保證施工質量。

（2）進行管幕施工時，需向管內澆灌型號為C20 的細石混凝土，并在管幕端頭設置回漿孔，對管間鎖口進行充填注漿 。

（3）施工人員必須按照相關規定完成量測項目，根據項目完成結果優化施工方案，保證施工質量與施工安全。

（4）為提高最下層管幕穩定性，施工人員可以在隧道左、右側最下層管幕下方設置3 根φ600 水平旋噴樁。

（5）為確保開挖DK175+298 處時既有線保持穩定，可以在既有線路附近增加固樁，提高路基穩定性，避免在進行管幕工作時，出現路基坍塌的現象。

（6）新建隧道施工前，可以采用φ76 鋼管樁對既有成昆線路基體進行注漿加固，工作間距1m×1m。多數情況下，鋼管樁進入地層深度應在1m 以上，與新建線路交叉部分加固深度應高于管幕埋深。

（7）管幕施工開始前，施工人員必須為既有線制定應急施工方案，并將制定方案遞交給有關部門，得到批準后，再進行施工。

（8）施工過程中，施工人員應定期檢查，排除遺留的安全隱患，提高線路質量。

4 既有線施工技術簡介

4.1 既有線加固

暗挖隧道與周圍區域的施工同時進行，基于此，施工人員應使用注漿孔對穿越段注漿，并在暗挖開始前5d 完成，通過加固既有線來提高線路整體的穩定性。注漿時，施工人員需要使用長度340mm、直徑299mm、壁厚10mm 左右的鋼管；所用液體為雙漿液，即注漿液內部溶液按水泥∶水∶水玻璃=1 ∶1 ∶1 配比，注漿壓力應控制在0.5～0.8MPa 之間。

4.2 降水施工

降水施工可以提高砂卵石穩定性和整體施工質量，其在實際施工中占有重要位置。具體施工流程如下：

4.2.1 降水井布置

在砂卵石地層中，降水會導致細顆粒流失，地層大范圍出現孔洞，發生既有線沉降現象。為保證降水井可以發揮自身作用，確保實際使用效果，施工人員必須慎重考慮降水井位置、深度、內部構造以及實際施工方法等因素，避免因降水施工影響地層。施工人員根據降水理論計算得知，在此隧道區域進行暗挖施工時，應布置9 口降水井。結合實際條件可知，泥巖與地面相差距離32m 左右，降水井深度應在中風化巖層下方2.5m 處，實際深度應在35m 左右，施工材料應選用D500 混凝土管，并采取旋挖鉆施工法，提高施工效率。

4.2.2 實際效果測試

實際施工過程中，施工人員需要重視水位監測工作，確保降水井水位能長時間處于隧道底部以下，定期測量含砂率，保證實際降水效果。降水井施工完成后，設置濾水段與暗挖隧道間距在3m 左右，施工人員應選擇優質濾料，濾水網層數在2～10 層之間，盡最大可能降低細顆粒流失量。

4.3 超前地層加固

為保證掌子面開挖工作順利進行，在暗挖隧道開始前，施工人員應加固超前地層，使用大管棚集合超前小導管施工工藝。施工時，小導管角度應在15°～30°之間，大管棚外插角度應在5°～10°之間，施工間距10m 左右。實際施工流程如下：首先完成大管棚的施工，再進行小導管下穿。注漿時，必須遵守由上到下、左右交叉的施工順序。進行支護施工時，必須遵守相關規定，保證施工質量。

4.4 暗挖施工

進行暗挖隧道施工時，施工人員可以選擇上下臺階法，結合人工操作與小型機械設備兩種方式，當完成一小部分挖掘后，必須在周圍建立支護措施。使用上臺階挖法時，施工人員要借助人工風鎬完成翻渣；進行下臺階施工時，必須嚴格遵守相關規定，按照相關要求使用機械設備。

4.5 監測技術

為保證施工順利完成，施工單位管理人員必須對施工流程進行監測，及時發現不足之處，相應調整施工計劃，避免留下安全隱患，影響后續使用。

4.5.1 既有線監測

在實際施工過程中，施工人員需采用斷面監測的方式對既有線進行監測，并將實際監測結果繪制成表格，用于后續的觀察分析。

4.5.2 隧道監測

既有線技術是一項施工技術，為保證整體施工質量與施工效率，管理人員應使用信息技術制定出整體監測方案，對暗挖隧道整體實行監測，擺脫時間與空間的限制，提高實際監測頻率和施工質量。

4.5.3 監測數據整理分析

在監測過程中，施工人員應及時處理監測數據，便于后續工作順利開展，具體整理分析流程如下：

（1）施工人員應及時將監測數據繪制成相關圖形，比如變形/位移動態曲線、變形速度時間曲線等，便于施工人員及時對其進行修復。每次監測工作結束后，施工人員應回顧監測過程，整理記錄工作流程。

（2）完成原始數據的核實后，施工人員可以將其當做計算數據，借助計算結果繪制相關曲線，方便施工人員查閱使用。

（3）對所繪制曲線進行綜合分析，判斷支護結構的實際狀態，分析其發展趨勢，優化工作計劃。

4.6 全斷面袖閥管注漿加固地層

暗挖隧道過程中，對于不同的施工位置，施工人員需要選擇不同的施工方法。例如：對全斷面進行地層加固，可采用袖閥管注漿法。袖閥管由PVC外管、鍍鋅注漿內管、橡皮套等多部分組成，其只能向管外排漿，無法完成管內返漿，屬于單向閉合裝置。在實際注漿過程中，需根據現場實際情況控制注漿量與注漿次數。需要注意的是，進行注漿時，施工人員需要嚴格控制施工壓力，以確保袖閥管穩定運行。如果施工現場受某些特殊因素限制，施工人員可以使用定向斜孔注漿法，完成土體加固。

5 結語

在砂卵石地層暗挖隧道施工過程中，使用近距離下穿技術與既有線施工技術的目的在于保證施工效率與施工質量。但由于這兩項技術較為復雜，實際施工容易受外界因素干擾，因此，要求施工人員使用技術時，一定要考慮施工現場實際環境，嚴格遵守相關施工流程，根據實際情況調整施工方案，以保證施工順利完成。