铁路隧道下穿既有高速公路隧道施工应用研究

刁 敏

（中铁十九局集团有限公司，北京 100176）

0 引言

随着中国城市建设质量渐渐提升，各地在城市规划与实际施工时，因为要达到节约现有资源的目的，铁路隧道下穿既有隧道项目也得到普及。这些项目能使城市建设更加完善，但是在实际建设时，安全风险也非常高，因此一定要妥善落实建设控制措施，如此不但能使建设安全性得到提升，还能使隧道的正常运营得到保障。

1 铁路隧道下穿既有高速公路隧道工施工控制的意义

因为如今隧道建设工艺尚未完全成熟，施工安全性也未得到保障，鉴于此，在铁路隧道下穿既有高速公路隧道建设时，一定要切实根据相关标准规范施工。不但应使建设的稳定性与安全性得到保障，既有隧道的顺畅运营同样应得到保障。鉴于此，在实际建设时，应立足于项目的实际情况，借鉴西方发达国家的优秀施工经验，不断优化建设设计方案，严格规范项目建设。

2 铁路隧道下穿既有高速公路隧道施工产生的影响

因为建设工程量非常庞大，铁路隧道下穿既有高速公路隧道的建设会在很大程度上干扰既有公路、既有铁路与交通运输等。

（1）对既有公路的影响。铁路隧道建设所造成的影响体现在对公路路基及路面的影响。公路的路基与路面密切相连，在实际建设时，因为路基被严重影响，所以会使路基上层土层出现一定程度的变形，进而影响路面。

（2）对既有铁路的影响。相较于对既有公路的影响来说，隧道建设对既有铁路所造成的影响存在较大的差异，大部分体现在对列车正常运营、运行路线与路基所造成的干扰，而铁路路基所受到的影响也是相对严重的。在隧道建设时，倘若设计方案不科学，或施工班组未严格按照规范进行操作，出现路基下沉的几率相对较高，还会使铁路排水系统的质量得不到保障[1]。

（3）对交通的影响。在实际作业时，若要使建设安全与行驶车辆的安全得到保证，通常会选择封路的方式。但是这就会导致行驶车辆特别时外来车辆不能正常通行，交通拥堵的几率相对较高，会给城市交通施加更大的压力。

3 新建铁路隧道下既有高速公路隧道施工控制

在这类工程中进行安全控制过程中，一定要做到方案审核超前、地质预测超前、管棚超前、短进尺、弱爆破、勤量测等。爆破作业所导致的爆破振动会在一定程度上影响路面变形、沉降与隧道架构，因此一定要强化对交通的控制，与路政单位或交警部门形成良好的协作关系，运用切实有效的安全布控规划，使交通安全得到有效保障。

3.1 做好前期准备工作合理安排施工工序

在实际建设时，施工技术人员一定要切实掌握地质条件与环境，并且切实分析会对作业产生影响的各项因素。在实地分析、考察之后，设计师就要结合具体情况，编制切实可行的建设方案。而施工班组就应基于工序规范地操作，现今通常选择3台阶临时仰拱法。

3.2 新建隧道大管棚施工安全控制

这类工程中通常选择大管棚超前支护法。在隧道拱顶位置要设置大管棚，管规格长40 m，直径108 mm，应保持0.4 m的环向间距，一环钢管必须>31根，材料选择规格6 mm的无缝钢管。此外，钻孔作业一定要严格按照规范进行，通常由隧道顶部两侧至中间进行。若是要达到新建隧道的建设标准，一定要严格控制钢管强度等级，钢管之间均设置4根规格为18 mm的螺纹钢筋，进行钢筋笼的紧固。并且钢筋施作结束之后都要注浆。首先运用实际压强的操作，之后借助超前小导管展开作业，进而使隧道内部坍塌的问题得到很好防范，规格42 mm超前小导管设定在掌子面外缘位置并且注浆，进而有效防护围岩系统。每环都应借助31根3.5 m长的超前小导管，每环距离是0.4 m[2]。

3.3 爆破施工安全控制

将预计要进行爆破施工的地方，将具体的振动速率与实际所造成的破坏程度当成是衡量指标与参数。在这类工程中，一定要严格控制爆破振动，振动速率臆4 cm/s，如此才能使作业的安全性得到保障。倘若新建隧道地质环境与条件所造成的影响相对程度较大，那么就运用弱震动爆破方案，运用最佳装药量完成爆破，如此就能使爆破震动达到预计效果。

针对爆破震动进行判断与衡量的重要指标其实就是爆破震动的实际速度，新建铁路隧道下穿既有高速公路隧道在实际建设时，最大爆的破震动速度应臆4 cm/s，进而使既有高速公路隧道和临近隧道之间的交叠作业能具备较好的安全性，新建隧道下穿高速公路隧道爆破震动的影响因素主要包括炸药种类、装药情况和爆破方案[3]。

依照新建隧道具体的地质环境与条件运用合适的爆破作业方案，选择分层分段微差松动的方式进行爆破施工，并且在实际施工中采取间隔炮孔、多钻孔装药法，在新建隧道底部挖掘的基础上，每段间距长1.5 m，宽3 m；而新建隧道其余位置选择机械法开挖，新建隧道爆破建设要使既有高速公路车道正常运行与隧道开挖的过程中不会被爆破震动所干扰。由于新建隧道的作业工序与实际环节，建设时应将边缘车道间距（5～12）m的范围挖掘出来，并且依照具体情况与相关参数，设定单段隧道开挖时的炸药用量最大值，如图1所示为3台阶7步开挖法上台阶开挖炮眼布置示意图。

图1 3台阶7步开挖法上台阶开挖炮眼布置

3.4 监控量测控制

在具体测定既有铁路的过程中，可以把实际测量的基本项目划分成4个部分：淤震动速率；于衬砌表层应变；盂底板沉降；榆架构变形。将测定的实际结果当成是基本参数，进而得出衬砌力学的实际行为与底层稳定性规律，并且使本项目实际作业过程中的安全性与质量、水平得到保障[4]。当然，整个过程中应重视科学设定测点，如图2所示。图2中振动（沉降）监测测点用倒三角来表示，应变监测测点用长方框来表示。完成测点的设定后，就能得到测点结构安全的控制参数，如表1所示。

图2 隧道监测点布置

表1 结构安全控制基准

3.5 做好后期实时监测以及维修养护工作

工程竣工并且验收结果显示质量达到相关标准后，所有相关单位与部门都要运用实时监测的方式，有效监控铁路隧道下穿既有高速公路隧道项目，并且重视实际运营情况和地层环境的稳定性情况，进而保障其运行安全性，使公众生命财产安全得到保障，倘若出现了问题，就应在第一时间通知相关施工技术人员，并且及时展开抢修工作[5]。

4 结束语

新建隧道下穿既有高速公路隧道的实际作业，应依据存在的交通安全隐患，分析新建隧道在安全环境之下如何高效地展开施工。考虑到既有高速公路隧道原本就是在埋深浅层地质条件与环境中，会对新建铁路下穿既有高速公路隧道的洞顶产生很大的干扰，应依照隧道附近的地质条件与实际的岩石状况高效地展开作业。除此之外，在新建隧道实际建设过程中，应针对施工设计方案中的所有施工工序，切实完善回填注浆的施工手段，这不但能使隧道路面沉降问题产生的概率减小，还能使整个工程施工过程中的安全得到保障，使工程质量得到提升。