摘要：近几年，随着铁路建设的快速发展，新建铁路隧道下穿既有高速公路的项目日益增多，下穿高速公路隧道的开挖可能引起路面的不均匀沉降，严重时会引发路面开裂或塌陷，对高速公路行车安全产生威胁。因此，确定合理的施工开挖方案，不仅是保证安全的需要，也是每个下穿项目事前必须面对的问题。本文根据笔者工作实践，对铁路隧道下穿高速公路施工技术进行了分析和探讨。
关键词：铁路；隧道；下穿；高速；公路；施工
1 工程概况
本次研究中以石板寨隧道为研究对象，石板寨隧道位于贵阳市花溪区孟关乡长冲村至孟关村一带，总体走向由北向南，最大埋深约202m，最浅埋深约19m。石板寨隧道进口里程DK9+190，出口里程DK11+968，全长2778m；该隧位于新建铁路贵阳枢纽小碧至白云联络线的马寨站至孟关站区间，为双线隧道，速度目标值160km/h；线路设计为单面下坡，进口至DK11+050 为20‰下坡，DK11+050～DK11+992 为3.8‰下坡；出口位于半径为3000m 的右偏曲线上。石板寨隧道下穿高速公路南环段地形为丘陵地段，高速公路上行左侧为坡地山林，右侧为半填方路段，公路范围以外为荒地山林、零星果林及耕地，300m 范围内无附着建筑物。由石板寨隧道设计纵断面图可知DK11+670～DK11+780 段洞身及地表为红红黏土夹砾石，下伏灰岩偶夹页岩，岩质较硬，岩体较破碎（岩体处于仰拱部分）；该段地下水埋深较浅，赋水量丰富，水质对混凝土无侵蚀性；地表岩溶漏斗、落水洞等岩溶不发育，地质围岩等级为Ⅴ级。
2 浅埋铁路隧道下穿高速公路施工要点分析
以下将对浅埋铁路隧道下穿高速公路施工要点进行分析。
2.1 超前地质预报
隧道进入到下穿段施工时，要做好预测和检查工作。以现有探测和监测模式为基础，应用地震波预报系统，能对不同路段进行预测，考虑到地质资料的具体变化，需要完善施工技术方案，在施工过程中做好地质预报工作，为后续施工奠定基础。
2.1.1 地质探测
在施工前需要提前进行地质探测，采用TSP203PLUS 地质预报系统，对开挖路段进行检测。此外要做好资料核实工作，对技术方案进行调整，施工过程中通过提前预报检测的方式，能为施工提供更为客观的地质资料[2]。
2.1.2 超前长管注浆支护技术
管棚长度是固定的，在应用过程中分为三次进行，每次施工长度需要控制在30m，搭接长度为3m，没节控制在6m 左右。钢管采用依次顶入的形式，规格设定为无缝钢管，外径为108mm，壁厚6mm，每节钢管两端均应用预热加工的形式，如果存在交错连接的现象，则采用环间距设定形式，孔位误差不能超过5cm。在地质施工过程中，开孔时需要降低速度，使其成为1m 后进行加压，采用匀速钻孔的形式，为了避免出现夹钻的现象，可以应用一次成孔方式，应用接头将钻杆和钢管连接在一起，按照进度设计要求进行，进而达到理想的设计位置。钢花管钻注浆孔的设定优势明显，孔径为10~16mm，孔间距为15cm，可以应用梅花形布置的方式。
2.2 支护参数设定
已有的高速公路对新建隧道有一定的影响，设计过程中需要考虑到等级支护系统要求，对新建隧道的结构安全性和稳定性进行分析。初期支护设计应用网喷32cm 厚C30 钢纤维混凝土，系统锚杆范围采用长度为5m 的准22mm 的砂浆锚杆，间距为1.0×1.0m，采用梅花形布置形式，钢架纵向间隔为0.5m，二次衬砌采用C35 厚度65cm 的钢筋混凝土，准25m 的主筋间距为20cm，二次预留控制过程中，需要及时进行注浆操作，将其填满，保证边墙密实性。每次开挖长度不能超过3m，浇筑长度不能超过6m。衬砌采用9m 全断面钢模进行。下穿30m 高速公路进行施工时，必须保证前一阶段施工强度符合标准后，才能进行下一段施工。
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2.3 确定施工方式和工序
由石板寨隧道地质资料显示DK11+780~+670 段洞身围岩为红粘土夹角砾石，部分地段仰拱为薄层夹中厚层状灰岩，偶夹页岩，岩质较硬，岩体较破碎；洞身采用双侧壁导坑法开挖，开挖采用人工配合机械凿挖，如遇道岩体采用破碎锤炮机进行凿挖；开挖前首先按设计在地面（包括）高速公路路面布设地表沉降位移观测点。施工时坚持“少扰动、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。洞身开挖应在上一循环架立的钢架施工喷射混凝土、超前支护施工完毕后再开挖。
2.4 高速公路保通钢便梁施工方案
石板寨隧道中线DK11+718 与南环高速K5+900 处成35°相交，铁路与公路相交投影长度为50m，相交情况为：隧道分别在DK11+695、DK11+745 处与南环高速公路上下行路面路肩相交，公路相交里程为K5+860～K5+920。南环高速与铁路石板寨隧道相交段为挖方地段。为保证隧道施工期间确保高速公路行车安全，隧道开挖施工期间在沿隧道中线两侧在高速公路路面设置临时钢便梁。
3 浅埋铁路隧道下穿高速公路施工注意事项
整个施工过程中要秉承保质量、保安全的原则，经过反复论证后，最终确定有效的隧道施工形式。以下将对浅埋铁路隧道下穿高速公路施工注意事项进行分析。
3.1 高速路面临时钢便梁施工
路面防护钢便梁结构总长为48m，主梁长36m，两端各6m三角过渡区，过渡区坡度为7.5%；钢便梁整体采用8+8 宽双幅双向四车道分上行单幅设置，钢便梁跨越了施工区域，规避隧道开挖过程中坍陷的风险，确保高速公路正常通行安全。
3.2 支护施工
在隧道施工过程中，洞口要设立大管棚，洞内设计以小导管为基础，考虑到浅埋实际情况，隧道施工要采用双侧壁导坑法施工，避免隧道出现坍塌现象。此外需要对棚架进行合理选择，按照拱部地表设定要求进行，隧道下穿高速公路的管棚长度为30m，采用分节施工形式，搭接长度控制为3m。在管棚施工时要严格对钻孔进行控制，避免出现控制失误的现象。中间支护体系的设定需要重视对后续施工的影响，通过围岩监测以及具体要求进行区分确定，如果存在围岩变形的现象，需要在变形允许的范围内进行，考虑到拆除安全性，保证后续作业及时跟进，提升施工优势。如果围岩施工条件比较稳定，在支撑设计阶段需要对允许范围进行控制，按照拆除设计形式落实，注意后续作业及时跟进。
3.3 保证隧道施工安全
（1）大管棚必须保证搭接长度，使搭接部分作用在上循环钢架之上。（2）隧道开挖严格按方案实施，不得擅自改变开挖工法，开挖支护每循环0.6，严格控制开挖进尺，不得盲目冒进。（3）隧道开挖后必须立即喷射混凝土封闭暴露岩体，并立即施作初支钢架和喷射混凝土，并对预留注浆管进行注浆，二衬施工前必须对初支进行地质雷达雷达扫描，确保初支背后无脱空后方可施作二衬。（4）严格控制开挖步距，上下台阶、仰拱步距不得过长，并根据量测数据分析结果及时施作二衬[5]。
4 结束语
针对铁路隧道下穿高速公路施工模式的具体要求，在实践过程中需要从具体情况入手，按照支护系统、施工机方案进行落实。此外在试运营过程中，高速公路结构比较稳定，不存在病害。针对施工机制的具体要求，监控量测控要符合指标，为施工奠定基础，必须按照施工要求落实，进而达到理想施工效果。
参考文献：
[1]贾蓬，赵文，周佳俊，李宏伟，宋建.浅埋铁路隧道下穿高速公路施工方法比选[J].北京工业大学学报，2014，08（12）：1256~1262.
[2]郑俊杰，包德勇，龚彦峰，资谊.铁路隧道下穿既有高速公路隧道施工控制技术研究[J].铁道工程学报，2011，08（01）：80~84.
[3]刘松涛，张国安，杨秀竹，石钰锋，雷金山.上软下硬地层铁路隧道下穿既有高速公路施工方法研究[J].铁道科学与工程学报，2011，05（01）：35~39.
[4]段恩新.铁路隧道下穿施工引起高速公路路基沉降规律研究[J].石家庄铁道大学学报（自然科学版），2013，02（15）：41~45+82.
[5]胡守云.三明南铁路隧道下穿高速公路施工关键技术及道路安全防控措施[J].施工技术，2016，17（01）：118~123.
论文作者:王怀功
论文发表刊物:《基层建设》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/14
标签：隧道论文; 高速公路论文; 铁路论文; 地质论文; 过程中论文; 石板论文; 围岩论文; 《基层建设》2017年第26期论文;