改擴建隧道工程施工優化分析

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摘要：隨著鐵路領域發展及地質條件變化，既有鐵路線路無法滿足運營要求，需對部分病害鐵路隧道進行改建施工。既有新漁壩隧道屬病害隧道，為確保鐵路運營安全，對既有新漁壩隧道改擴建施工。改建六臺山隧道施工地質條件差、埋深淺、既有線干擾大等影響，施工工期緊，難度大。為順利完成改建工程施工，根據現場實際情況，優化施工方案。

關鍵詞：改建隧道；隔墻；加固；拆換

既有新漁壩隧道位于元古界綠泥石石英片巖地層，隧道貫穿新漁壩古錯落體。既有隧道施工期間坍塌嚴重，開通運營后多次整治，均未穩定，既有隧道拱墻多處變形嚴重并加固處理，本隧道屬鐵路重點病害隧道。

1工程概況

六臺山隧道地處漢江右岸大巴山低山區，總體位于既有線南靠山側。進口利用石泉水庫南岸既有新漁壩隧道進口，以600m半徑曲線靠山里向東南方向行進，繞避新漁壩錯落體后，再以600m半徑曲線向東方向走行與既有線南靠山側，出口利用既有繒溪河2號隧道出口。與既有線最遠距離約220m，洞身最小埋深位于繒溪河2號隧道出口段支溝內。洞身縱坡為3‰、-3‰的人字坡。

2工程地質和水文地質特征

2.1工程地質。六臺山隧道洞身巖性主要為中上元古界片巖和晉寧期變質玄武巖，巖體受既有隧道施工及區域構造影響較嚴重，巖體節理發育。2.2水文地質特征。該隧道經過區地表溝谷發育，較大溝谷主要有5條，其中2條溝內常年流水，主要接收大氣降水和巖體裂隙水補給，水量變化隨季節變化。2.3不良地質條件。隧道通過6條斷層、8探異常帶，施工中易產生突（涌）水（泥）。隧道進口洞口頂部為人工回填碎石土，進出口改擴建段施工易坍塌。隧道淺埋段易發生坍塌、冒頂。隧道進、出口利用既有隧道洞口，受既有線干擾，與既有線形成2處小角度喇叭口（4°-6°），該段既有線停運后再施工。

3既有隧道襯砌

查閱既有隧道竣工資料，隧道襯砌采用組合式木模板施工，施工縫較多，多年運營后有多處裂縫及滲水，襯砌類型為素混凝土。

4既有隧道改建施工方案

4.1改建隧道與既有隧道位置關系改建隧道與既有隧道線間距。漸縮小，線間距42.5~0m。改建隧道與既有隧道位置關系如圖3。4.2改建方案。根據改建隧道和既有隧道位置關系，確定不同施工方法，共分為三個區段施工方案。4.2.1第一區段弱爆破施工既有隧道停運后，采用棄砟回填既有隧道。待回填完成后，改建隧道采用三臺階預留核心土法弱爆破開挖掘進。4.2.2第二區段部分拆換施工。改建隧道第二區段與既有隧道部分重合，線間距8.479~1.483m。為確保本區段大斷面施工安全，拆換施工前對本段既有隧道加固處理。根據既有隧道與新建隧道位置關系，在改建隧道外輪廓既有隧道內施做厚度100cm的C20混凝土隔墻；隔墻頂部及底部與既有隧道拱部及底部采用雙排Φ22接茬筋連接，Φ22鋼筋長度100cm，植入既有隧道襯砌50cm，露出50cm與隔墻整體澆筑，接茬筋縱向間距50cm，布置方式梅花形。隔墻施工完后對隔墻與既有隧道間空隙部分采用棄渣碼袋回填密實。隔墻施工位置如圖4。停運后對既有隧道襯砌無損檢測，結果顯示既有隧道拱部及邊墻空洞、不密實地段較多。既有隧道拱部采取徑向注漿回填既有襯砌背部空洞及加固巖體，注漿采用Φ42小導管，布設間距1.5m×1.5m，長4.5m，水泥單液漿，水灰比1:1，注漿壓力0.2~0.5MPa。注漿加固完成后進行拆換施工。拆換施工工序如圖5，具體施工工序如下：圖5第二區段施工①既有襯砌及新建隔墻埋設沉降觀測標，每環埋設5處觀測標，埋設縱向間距5m。每循環開挖完成后對開挖面最近的6環觀測標測取數據，確定既有隧道穩定性。新建隧道嚴格按照設計要求，對新建隧道初支進行沉降觀測。②為防止拆換時鋼架懸空，按照“先下部后上部”的施工原則。拆換段既有隧道側下導（下、中導）安裝鋼架，并采用Φ22縱向連接筋（環向間距1m）將鋼架連接牢固；每榀鋼架單元節施做鎖腳錨管2根，每根錨桿長度3.5m，與鋼架采用Φ22L型鋼筋焊接。對下導（下、中導）噴錨支護。③上臺階開挖：采用弱爆破對既有隧道襯砌拆除及a區擴挖，每循環以每榀間距掘進（IV級圍巖1.2m/榀，V級圍巖0.8m/榀），a區棄砟對下導反壓回填，上臺階立架支護。④中、下臺階開挖：采用機械或弱爆破開挖中、下臺階，每循環以每榀間距掘進（IV級圍巖1.2m/榀，V級圍巖0.8m/榀），并及時立架支護。4.2.3第三區段全環拆換施工。改建隧道第三區段與既有隧道基本重合，改建隧道斷面較既有隧道斷面大，線間距1.483~0m。受構造及既有隧道施工爆破影響，拆換段拱墻背部巖體破碎，拱部空洞較多，部分地段采用片石、方木回填空洞。為確保施工安全，拆換前對既有隧道拱墻進行巖體加固。本段施工工序如下：①既有隧道拱部及邊墻采取徑向注漿回填既有襯砌背部空洞及加固巖體，注漿采用Φ42小導管，布設間距1.5m×1.5m，長4.5m，水泥單液漿，水灰比1:1，注漿壓力0.2~0.5MPa。注漿加固完成后進行拆換施工。②既有襯砌埋設沉降觀測標，每環埋設5處觀測標，埋設縱向間距5m。每循環開挖完成后對開挖面最近的4環觀測標測取數據，確定既有隧道穩定性。新建隧道嚴格按照設計要求，對新建隧道初支進行沉降觀測。③拆除采用機械破除及弱爆破方法。拆換原則“臺階法施工、先拱墻、后仰拱”。④按照設計圖紙施做初期支護，拱腳懸空部位采用鋼板或混凝土墊塊墊實。第三區段施工如圖6。

5結語

①改建隧道施工情況來看，既有隧道施工對隧道周邊巖體擾動很大，超前注漿加固極為重要。②當既有隧道與改建隧道線間距小于改建隧道寬度區段，必須對既有隧道內設隔墻，確保既有隧道襯砌及巖體穩定性。

參考文獻：

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[2]蘭建.既有鐵路隧道改建工程探析.蘭州鐵路設計院有限公司，2017.

[3]辛梟超.隧道施工安全風險與施工現場管理[J].價值工程，2020，39（06）：51-52.

作者:呂敬軍 單位:中鐵二十五局集團有限公司西北分公司