鐵路隧道下穿高速公路施工方案的實(shí)施及控制要點(diǎn)

1、鐵路隧道下穿高速公路施工方案的實(shí)施及控制要點(diǎn)        摘要:在以往公路與鐵路工程相交時(shí),多采用公路上跨或下穿鐵路方式,某隧道受地形和路線縱坡限制,采用暗挖和護(hù)拱蓋挖相結(jié)合的方法,通過(guò)超前支護(hù)、施作護(hù)拱和路面鋼筋混凝土搭板等技術(shù)手段淺埋穿越了施工中的離軍高速公路。本文結(jié)某遂道的施工實(shí)例簡(jiǎn)單介紹鐵路隧道淺埋下穿高速公路的施工技術(shù)。 關(guān)鍵詞:鐵路隧道;下穿;施工技術(shù) 一、工程概述 某隧道位于山西省,該隧道在改DK186+295隧道出口為5的上坡,在改DK186+385191下穿施工中的離軍高速公路(公路里程K2+2

2、73106),離軍高速公路與鐵路隧道的平面夾角為146°5630,下穿處高速公路路面設(shè)計(jì)高程914.80,鐵路路肩設(shè)計(jì)高程900.54,高差14.26m ,運(yùn)營(yíng)時(shí)隧道凈埋深4.73m ,目前隧道實(shí)際開(kāi)挖埋深僅為1.79m。因該段高速公路為半填半挖路基,隧道與之小角度相交,分別在填方和挖方邊坡出現(xiàn)了明顯的偏壓現(xiàn)象,也加長(zhǎng)了下穿段長(zhǎng)度,經(jīng)準(zhǔn)確測(cè)量下穿段里程為DK186+315DK186+440 。隧道下穿施工中的高速公路線段地質(zhì)條件較差,均為V級(jí)加強(qiáng)圍巖,圍巖為新黃土,軟弱淺埋,自承能力極差,隧道部分段落要從施工中的高速公路路基填方中穿過(guò),同時(shí)受在高速公路上施工機(jī)械、通行車(chē)輛的影響,洞身

3、開(kāi)挖后圍巖的穩(wěn)定性更差,且高速公路運(yùn)營(yíng)后,多為載重煤炭運(yùn)輸車(chē)輛,為此施工中必須嚴(yán)格控制地表沉降,必須采取較為穩(wěn)妥的施工方法,確保隧道的施工安全、高速公路正常施工及行車(chē)安全。 二、施工方案的實(shí)施及控制要點(diǎn) 2.1 暗挖段施工和控制要點(diǎn) 2.1.1 超前支護(hù)施工 一般隧道施工中,僅在洞口施作大管棚,洞內(nèi)即使設(shè)計(jì)了,多以小導(dǎo)管代替,考慮到淺埋實(shí)際情況,該隧道堅(jiān)持采用了超前管棚方案。超前大管棚與鋼拱架組合的棚架作用,可以避免隧道拱部坍塌,并能有效抑制高速公路地表沉降。隧道下穿高速公路段拱部設(shè)置159大管棚,管棚長(zhǎng)度18m(分節(jié)長(zhǎng)度9m),環(huán)向間距3根/m,搭接長(zhǎng)度3m。由于隧道覆蓋層較薄,在管棚施工時(shí)

4、嚴(yán)格控制鉆孔外插角,一般控制在1°3°。以防止穿頂。 為保證施工安全,在大管棚的兩個(gè)鋼管之間加設(shè)42超前小導(dǎo)管加強(qiáng)支護(hù),并進(jìn)行注漿加固地層。小導(dǎo)管采用42鋼管(t-3.5mm) ,環(huán)向間距3根/m,外插角度5°8°,2倍鋼架間距設(shè)置超前小導(dǎo)管。 在超前支護(hù)施工過(guò)程中要盡量少擾動(dòng)土體,避免高速公路路基的坍塌,確保施工安全。 2.1.2 開(kāi)挖施工 下穿高速公路暗挖段采用CRD法進(jìn)行開(kāi)挖。具體開(kāi)挖工序圖如圖1。 (1)為確保施工安全,上導(dǎo)坑(1、3部)的開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺控制為1榀鋼架間距015m ,下部(2、4部)的開(kāi)挖依據(jù)上導(dǎo)開(kāi)挖拱架間距控制。仰拱(5部)一次開(kāi)

5、挖長(zhǎng)度依據(jù)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果、地質(zhì)情況綜合確定,一般不宜大于3m。 (2)中間支護(hù)系統(tǒng)的拆除 中間支護(hù)系統(tǒng)的拆除時(shí)間應(yīng)考慮其對(duì)后續(xù)工序的影響,通過(guò)圍巖監(jiān)控量測(cè)進(jìn)行確定。當(dāng)圍巖變形達(dá)到設(shè)計(jì)允許的范圍之內(nèi),并在嚴(yán)格考證拆除的安全性之后,方可拆除。同時(shí)要注意后續(xù)作業(yè)的及時(shí)跟進(jìn)。 如圍巖穩(wěn)定條件滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,臨時(shí)支撐可在仰拱混凝土澆筑前一次性拆除,一次拆除長(zhǎng)度依據(jù)仰拱澆筑長(zhǎng)度確定(一般為23m)。 中隔壁混凝土拆除時(shí),要防止對(duì)初期支護(hù)系統(tǒng)形成大的振動(dòng)和擾動(dòng)。可采用風(fēng)鎬由上至下逐榀拆除鋼支撐之間的噴射混凝土,以及臨時(shí)支護(hù)與初期支護(hù)連接部位附著在鋼架上的噴射混凝土,臨時(shí)鋼構(gòu)件采用氣焊燒斷。 2.1.3 初期支護(hù)

6、 初期支護(hù)采用I22a工字鋼鋼架支撐+鋼筋網(wǎng)+ 噴射混凝土+系統(tǒng)錨桿組成的復(fù)合式初期支護(hù)。其中邊墻采用L=4m的22mm的砂漿錨桿,拱架間距50cm,8鋼筋網(wǎng)間距20cm*20cm,C25初支混凝土厚度為30cm,該段支護(hù)參數(shù)明顯高于其它隧道同等級(jí)圍巖參數(shù),目的在于加強(qiáng)初期支護(hù)體系的支撐強(qiáng)度確保施工安全。 拱部鋼架必須用縱向托梁32槽鋼進(jìn)行支墊以增加鋼架底腳的承力面積,并設(shè)置42鎖腳錨管(L=4.0m)將鋼架兩底腳牢固鎖定,以防止鋼架下沉或兩底腳回收。必要時(shí),下導(dǎo)開(kāi)挖后仰拱施工前加設(shè)臨時(shí)仰拱,避免初期支護(hù)收斂變形。 2.2 明挖段施工和控制要點(diǎn) 工藝流程圖 護(hù)拱蓋挖施工工藝流程 2.2.1 高

7、速公路路基開(kāi)挖 灌注樁頂面標(biāo)高在隧道圓心下方1.6m處,樁頂面處開(kāi)挖寬度(垂直隧道軸線方向)為19.54m,按照10.5的坡比,根據(jù)埋深在高速公路路基放出開(kāi)挖邊線。開(kāi)挖過(guò)程中注意預(yù)留核心土,以方便護(hù)拱的掛模施工,并為護(hù)拱混凝土澆筑提供必要的臨時(shí)支撐點(diǎn)。每次開(kāi)挖進(jìn)尺控制為68m。 2.2.2 修筑臨時(shí)施工平臺(tái) 該平臺(tái)一旦填筑完成,立即進(jìn)行樁基和壓頂梁施工,沉降時(shí)間較短,必須注意控制壓實(shí)度。本工程采用一部卡特320挖掘機(jī)盤(pán)料、平料和碾壓,分層厚度30cm,密排碾壓,單點(diǎn)碾壓次數(shù)不少于20次,盡可能保證壓實(shí)度,避免平臺(tái)明顯沉降。而事實(shí)上,采用非專(zhuān)業(yè)的壓實(shí)設(shè)備施工,壓實(shí)效果不盡理想,沉降是不可避免的,

8、故填筑平臺(tái)頂面要預(yù)留10-12cm沉降量。 2.2.3 樁基施工 精確測(cè)量樁位,在樁位測(cè)量時(shí)必須適當(dāng)加大樁到隧道軸線的距離,避免因擴(kuò)孔、偏孔等因素導(dǎo)致樁基侵入隧道二次襯砌界限。復(fù)測(cè)平臺(tái)基面標(biāo)高,根據(jù)樁頂標(biāo)高和原地面標(biāo)高,復(fù)核樁長(zhǎng),確保灌注樁樁底沒(méi)入原狀土深度不小于0.4倍樁長(zhǎng),確保灌注樁在水平方向的穩(wěn)定性。 充分考慮鋼筋的搭接和損耗,按照實(shí)際樁長(zhǎng)進(jìn)行25主筋和8箍筋下料,焊制鋼筋籠:主筋間距21.6cm;箍筋間距30cm(詳見(jiàn)下圖) ,鋼筋籠焊接過(guò)程中,一定要保證鋼筋搭接長(zhǎng)度和焊接質(zhì)量,同時(shí)注意成品保護(hù),避免銹蝕和變形。加工鋼筋籠時(shí)一定要充分考慮樁基與壓頂梁的妥善連接,必須保證樁基鋼筋深入壓頂

9、梁,深入長(zhǎng)度不小于35d(d為鋼筋直徑) 。 2.2.4 壓頂梁施工 壓頂梁實(shí)際就是條形承臺(tái)基礎(chǔ),施工工藝與橋梁承臺(tái)相近。測(cè)量放線基坑開(kāi)挖樁頭剔鑿澆筑混凝土墊層鋼筋綁扎架立模板混凝土的澆筑及養(yǎng)護(hù)。 壓頂梁中為25主筋、10箍筋和10鉤筋,上下頂面主筋間距為21cm,側(cè)面主筋間距為18.4cm;箍筋和鉤筋間距為30cm。 壓頂梁作為隧道初期支護(hù)的一部分內(nèi)側(cè)模板定位必須準(zhǔn)確,到隧道軸線的距離嚴(yán)格按照隧道凈空半徑+襯砌厚度+預(yù)留變形量來(lái)控制,距離過(guò)小,會(huì)入侵二襯;過(guò)大,護(hù)拱拱架將無(wú)法與之正常連接。另外,部分梁體在回填平臺(tái)上施工,土質(zhì)相對(duì)松散,模板不適宜支撐加固,故該處模板主要采用拉桿加固。 2.2.

10、5 護(hù)拱施工(下轉(zhuǎn)89頁(yè)) (上接88頁(yè)) 明洞護(hù)拱用I22a工字鋼作為主架,拱架間距1.0m,輔以25的大格鋼筋網(wǎng),網(wǎng)格尺寸50cm×50cm,上附10的密格鋼筋網(wǎng),網(wǎng)格尺寸10cm×10cm,拱架內(nèi)側(cè)全部掛模,拱架外側(cè)分別從壓頂梁向上至1/3弧長(zhǎng)范圍掛模,然后采用混凝土汽車(chē)泵或拖泵澆筑護(hù)拱混凝土。 拱架施工。I22a工字鋼通過(guò)型鋼彎曲機(jī)一次彎曲成型,彎曲半徑(內(nèi)徑)7.35m,根據(jù)施工需要適當(dāng)截取拱架長(zhǎng)度,本工程中,將上半斷面拱架等長(zhǎng)分為三節(jié),單節(jié)下料長(zhǎng)度7.77m,兩端焊接鉆29孔連接板(尺寸為26cm×26cm,厚度1.4cm)。利用開(kāi)挖預(yù)留的核心土作為操

11、作臺(tái)安裝拱架,架立過(guò)程中,先將與壓頂梁連接的兩節(jié)拱架簡(jiǎn)單固定,再將中間節(jié)拱架與上述兩節(jié)用螺栓連接,兩片連接板間加入橡膠墊片,將三節(jié)拱架連接完好;然后,進(jìn)一步準(zhǔn)確調(diào)整拱架位置和角度,讓兩拱腳落在壓頂梁預(yù)埋鋼板上,將預(yù)埋鋼板和拱架連接板滿(mǎn)焊連接。1         拱架之間用25鋼筋縱向連接,連接筋環(huán)向間距50cm。在兩榀拱架中間位置布25的環(huán)向鋼筋,使之與縱向連接筋形成50cm×50cm的大格鋼筋網(wǎng)。然后在大格鋼筋網(wǎng)上敷掛10cm ×10cm的鋼筋網(wǎng)片,網(wǎng)片間搭接不少于兩個(gè)網(wǎng)格,保證網(wǎng)片的整體性。

12、 護(hù)拱施工采用木模板,寬度為1520cm,長(zhǎng)為4m或5m。利用鋼拱架自身穩(wěn)定性,輔以鋼筋、扎線等將模板固定在拱架上。掛模范圍:拱架內(nèi)側(cè)及拱架外側(cè)分別從壓頂梁向上至1/3弧長(zhǎng)處,同時(shí)必須保證內(nèi)外模間距不小于60cm。為避免澆筑混凝土?xí)r模板縫大量漏漿,安設(shè)模板時(shí)必須緊密,過(guò)大的縫隙必須提前用錨固劑或水泥砂漿封堵。 混凝土澆筑前,在拱圈內(nèi)側(cè)要采取鋼管撐等必要的支撐措施,增加施工段拱架的整體穩(wěn)定性?；炷翉?qiáng)度C30,施工過(guò)程中,嚴(yán)格控制水灰比,塌落度盡量控制在輸送混凝土的下限1013cm之間。避免混凝土離析,大量漿液從模板縫滲漏出去。澆筑過(guò)程中要加強(qiáng)振搗,確?；炷撩軐?shí)。同時(shí)必須注意采用對(duì)稱(chēng)澆筑方式,

13、兩側(cè)混凝土高差要控制在0.5m以?xún)?nèi),避免單側(cè)混凝土壓力過(guò)大導(dǎo)致拱架失穩(wěn)。 2.2.6 C20片石混凝土回填 明挖段護(hù)拱施工完成,達(dá)到一定的強(qiáng)度后即可進(jìn)行片石混凝土回填施工。考慮到回填時(shí)不出現(xiàn)偏壓,確保護(hù)拱結(jié)構(gòu)的安全,片石混凝土也要對(duì)稱(chēng)回填,將拱圈兩側(cè)高差控制在0.5m0.8m范圍內(nèi),單層回填厚度不要超過(guò)1.0m。為避免拋填的片石直接砸到護(hù)拱,在護(hù)拱拱圈向外015m范圍不回填片石?；靥钇捎脵C(jī)械配合人工拋填,片石之間要留有空隙,讓混凝土將片石完全包裹,為保證回填段路基路面質(zhì)量,控制拋填片石量不要超過(guò)回填總量的25%。回填高度至高速公路路面標(biāo)高下70cm。 2.2.7 路面結(jié)構(gòu)施工 離軍高速公路

14、設(shè)計(jì)方提供設(shè)計(jì)資料顯示路面結(jié)構(gòu)層(自上而下):細(xì)粒式SBS改性瀝青混凝土(4cm)+中粒式SBS改性瀝青混凝土(6cm)+連續(xù)配筋鋼筋混凝土(30cm)+貧混凝土(20cm)+水泥穩(wěn)定沙礫(h)。因我方C20片石混凝土回填已至高速公路路面標(biāo)高下70cm,為避免路面結(jié)構(gòu)與隧道結(jié)構(gòu)的剛性連接,將20cm厚的貧混凝土層調(diào)整為水泥穩(wěn)定沙礫,作為緩沖減力層。 鋼筋混凝土搭板(連續(xù)配筋)施工。鋼筋混凝土搭板設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為100m,寬為10.5m,厚度為30cm,在搭板兩端各設(shè)置一長(zhǎng)8m、寬10.7m、厚30cm的過(guò)渡搭板。搭板中設(shè)置20的縱筋(間距20cm)和橫筋(間距30cm),單層布置,縱筋位于橫筋之上,距混凝土板面12cm;過(guò)渡搭板為雙層鋼筋,縱筋22(上層間距23cm,下層間距21cm),橫筋16(間距25cm)。 為減小施工干擾,搭板采用半幅施工方案。復(fù)測(cè)基底標(biāo)高,按要求鋪設(shè)鋼筋網(wǎng);精測(cè)I28槽鋼滑道,用插入式振搗棒配合震動(dòng)梁攤鋪搭板混凝土。施工過(guò)程中,按要求設(shè)置脹縫和縮縫,認(rèn)真埋設(shè)傳力桿和拉桿,待混凝土達(dá)到2030%強(qiáng)度后按要求切縫,并填筑填縫料。為保證瀝青混凝土