铁路设计与施工

1粉砂

岩(K1):层厚3.0～6.7m;②3粉砂岩(K1)。2设计方案由于洞身所处地层主要为强～弱风化粉砂岩，承载力和开挖面自稳能力较好，且埋深较浅，故本隧道采用人工挖孔桩作支点，纵梁、横梁辅以扣轨，整体架空既有铁路，明挖法通过。施工过程中必须严格控制地表沉降，确保既有铁路运营安全。(1)洛湛铁路下穿隧道施工受影响段落D3K412+075－D3K412+095采用整体架空加固，架空段采用D24型施工便梁，纵梁两端支撑在人工挖孔桩上，并将横梁与纵梁联结为整体，扣轨扣住既有铁路枕木，使既有铁路所承受的载荷通过便梁传递至挖孔桩(图1、图2)。力的传递过程为:列车荷载钢轨横梁D24型纵梁挖孔桩支墩地基.既有线路架空加固纵梁采用2根D24型施工便梁，施工便梁每端设1根挖孔桩。根据现场实际情况，为抵消挖孔桩背后土压力，增加纵向稳定性，挖孔桩截面采用1.6m×2.1m，D24型梁支座中心沿线路方向向挖孔桩背后偏移10cm;挖孔桩内设置钢筋笼，挖孔桩深入隧道底面下约1m，长度为13.5m，采用C30混凝土浇筑，挖孔桩平面布置见图3。根据计算，挖孔桩支墩的深度取13.5m、挖孔桩截面采用1.6m×2.1m，能满足既有线运行时的荷载要求。(2)施工便梁两侧延长架空加固长度，纵梁采用每侧用2片I56a型钢，横梁采用I45a型钢，纵向采用3－5－3扣轨形式加固，所有加固纵横联接，所有联结件都必须上紧，以保证架空器材成为一个均匀的承力载体，提高加固的安全度。

2施工实施方案

2.1施工工艺流程

施工准备申报施工计划搭设枕木垛抽换枕木扣轨开挖便梁桩基横梁就位纵梁就位纵横梁联接基坑开挖、支护洞身结构施工拆除施工便梁工程验收。

2.2既有线加固

洛湛铁路下穿隧道施工受影响段落采用整体架空加固，架空纵梁采用D24型施工便梁，抽换既有线混凝土枕，扣轨和横梁承担钢轨，通过横梁与纵梁联结为整体，纵梁两端支撑在挖孔桩上，使既有铁路所承受的载荷通过便梁托换至挖孔桩。D24定型梁两侧延长架空加固长度8m，每侧用2片I55b型钢作纵梁，横梁采用1－2扣轨，纵向采用3－5－3扣轨形式加固，所有加固纵横联接，所有联结件都必须上紧，以保证架空器材成为一个均匀的承力载体，提高加固的安全度。挖孔桩截面采用1.6m×2.1m矩形桩，孔桩内设置钢筋笼，挖孔桩长度为13.5m，采用C30混凝土浇筑。(1)首先对既有线进行加固。挖孔桩两侧4m搭设枕木垛作为临时支墩，清理道碴并开挖至高程，枕木摆设在坚实硬土上。枕木垛布置3层，布置平面尺寸为1.2m×1.2m，底层按线路方向布设，并用码钉加固。(2)架空延长段线路加固①便梁梁端外侧既有线各80m范围非架空段采用纵横梁进行加固，加固范围内即有混凝土轨枕全部抽换为木枕。②横梁采用I45a型钢，每隔1根木枕穿1根横梁，并在路基两侧横梁下设置2.5m×1.2m枕木垛(3层)支撑，横梁间距0.9m。采用22mmU形螺栓将横梁与吊枕联结牢固。③纵梁采用I56a型钢，双根一束布置，置于横梁上。采用22mmU形螺栓与横梁联结牢固。④换下的混凝土枕整齐堆放在铁路两侧限界外，枕木抽换完成后进行扣轨施工。(3)挖孔桩施工为保证土壁稳定，既有铁路两侧的4根挖孔桩采用对角线开挖方法，待对角线两根桩孔浇灌完混凝土之后，再进行另一对角线的挖孔桩施工。为充分保证既有铁路的运营安全，挖孔桩下部挖扩大头，采取短挖短护，护壁高出原地面20cm，防止土、石杂物滚入孔内伤人。(4)架空段线路D24型施工便梁加固①当临时支墩达到强度要求后，做好人员及施工准备，确保在封锁行车时间内，完成定型梁安装工作。②在列车慢行条件下，利用“天窗”时间，按670mm左右的间距，调整枕木间距，在既有线钢轨上打下标记。③按设计位置，先将一片纵梁就位，吊放在两侧的便梁支墩上，另一片纵梁垫高出枕木20cm左右，以便抽换枕木。④抽换枕木时，安装横梁的位置应与枕木位置一致，并与纵梁联结件对齐。抽换横梁应按工务规则要求“六抽一”。由纵梁两端向中心排列抽换，抽一根枕木，塞一根横梁，其中有一根钢轨下需要垫大块绝缘橡胶板，防止轨道电路短路，影响信号和行车。塞入横梁时要对准主梁联接板并定位，同时垫好橡胶垫，上好扣件。基坑施工影响范围以外的轨枕可不抽出。⑤将垫高的一片纵梁降落就位，并联结纵横梁。便梁及轨道件安设完毕后，利用行车间隙调整支墩垫木，使便梁全面受载加压。⑥逐段扒出道砟，安装斜杆和所有联结系统，组装过程中，联结板及牛腿上均应上满螺栓，弹簧垫圈不得漏装。

2.3洞身及基坑的开挖、支护

既有铁路加固后，先施作地表防排水沟，然后再开挖路肩下土体，洞身开挖采用预留核心土方法，分上下两台阶开挖，土方采用挖掘机开挖，石方通过风镐或破碎锤破碎后，使用挖掘机开挖，及时喷锚支护。2.3.1开挖(1)开挖前先将进出口路堑顶排水沟修好，既有铁路两侧排水沟进行堵截，原排水沟的水可流至两端的桥下，要避免地表水对开挖边坡和基坑产生冲刷或浸泡。(2)进、出口路堑坡开挖必须自上而下施工，先挖至既有线路肩路高(上一级台阶高程处)，上一级边坡开挖好后应及时将边坡防护措施作好，作好上一级边坡的防护工程，既有线加固完毕后，再开挖基坑土方。(3)既有线加固后，基坑开挖为明挖，开挖边坡为1∶0.2，呈倒梯形，开挖断面底宽度13.92m，顶宽度为18.84m，开挖深度为12.29m，开挖按上下断面开挖，由于隧道较短，上半部挖通后，再进行落底，开挖下半部分。(4)洞身开挖顺序(表1)(5)开挖过程中，两侧始终形成排水沟，岩缝渗水和地表水可由两侧水沟排出基坑。(6)开挖地段设专人检查、看守，当发现有坍塌或线路状态有变动时，应立即采取补救措施;对行车有影响时，必须在恢复正常状态后，方可放行列车。2.3.2支护(1)基坑边坡每3m形成一个循环，开挖成型后，立即进行喷锚支护:C25喷射混凝土厚20cm、L=5.0m砂浆锚杆、8，20×20cm钢筋网，喷锚支护严格按设计和验标进行施工，每一道工序经监理检验合格后，再进行下一循环施工。(2)在基坑挖好后，为防了止基坑因火车通过时而发生扰动，导致基坑坍塌、倾覆，及时施作了内支撑，#支撑采用了10根609×14mm的焊接钢管，分2道布置。

2.4洞身结构施工工序

钢筋的加工及绑扎立模板浇筑混凝土。3.5施工安全保障措施(1)施工前，应先做好边坡的防排水设施，并及时做好边坡防护工程，既有线两侧水沟应进行引排保证排水顺畅。(2)施工便梁中所有联结件都必须上紧，以保证架空器材均匀承载。(3)对既有轨道和围护结构进行实时监测，根据监测结果来调整施工工艺、工序及方法，优化设计施工，确保列车安全运营和施工安全。(4)基坑开挖爆破时，在基坑周围设置警戒线，采用光面爆破，爆破过程中严格控制药量，严格控制超欠挖，爆破时应减少对围岩的扰动，开挖后必须及时支护。(5)为保证隧道施工顺利进行，与工务、电务、供电等铁路部门协调一致，共同维护既有铁路的安全。(6)自线路加固地段开始进行线路加固作业起，要求列车最高限速45km/h，并派专人24h防护。每通过一列车，防护员立即对加固地段线路方向、轨距及水平检查，发现问题立即整改。(7)现场监测。隧道施工过程中，加大了对既有线路加固工程的监测，测点加密，频率加大，每趟列车通过时对线路及既有路基进行检查和监测，发现异常情况，及时采取相应措施，同时加强与铁路部门的协调。监控项目应包括:既有线轨道几何参数监测;施工便梁受力监测;围护结构水平收敛和竖向沉降量测。

3结论

务塘隧道采取“预加固、强防护、短进尺、快封闭、勤量测”的施工原则进行施工，历时90d，地表沉降观测点累计最大沉降为5mm，水平位移观测点累计最大水平位移为11mm，既有铁路路基均处于稳定状态、基坑支护结构也未出现异常，证明采用既有线路架空加固、预留核心土方式分台阶开挖基坑，并及时喷锚支护基坑、分段浇筑洞身结构的方法是安全、可行的。

作者：李乐 单位：中铁隧道勘测设计院有限公司