改扩建隧道工程施工优化分析

摘要：随着铁路领域发展及地质条件变化，既有铁路线路无法满足运营要求，需对部分病害铁路隧道进行改建施工。既有新渔坝隧道属病害隧道，为确保铁路运营安全，对既有新渔坝隧道改扩建施工。改建六台山隧道施工地质条件差、埋深浅、既有线干扰大等影响，施工工期紧，难度大。为顺利完成改建工程施工，根据现场实际情况，优化施工方案。

关键词：改建隧道；隔墙；加固；拆换

既有新渔坝隧道位于元古界绿泥石石英片岩地层，隧道贯穿新渔坝古错落体。既有隧道施工期间坍塌严重，开通运营后多次整治，均未稳定，既有隧道拱墙多处变形严重并加固处理，本隧道属铁路重点病害隧道。

1工程概况

六台山隧道地处汉江右岸大巴山低山区，总体位于既有线南靠山侧。进口利用石泉水库南岸既有新渔坝隧道进口，以600m半径曲线靠山里向东南方向行进，绕避新渔坝错落体后，再以600m半径曲线向东方向走行与既有线南靠山侧，出口利用既有缯溪河2号隧道出口。与既有线最远距离约220m，洞身最小埋深位于缯溪河2号隧道出口段支沟内。洞身纵坡为3‰、-3‰的人字坡。

2工程地质和水文地质特征

2.1工程地质。六台山隧道洞身岩性主要为中上元古界片岩和晋宁期变质玄武岩，岩体受既有隧道施工及区域构造影响较严重，岩体节理发育。2.2水文地质特征。该隧道经过区地表沟谷发育，较大沟谷主要有5条，其中2条沟内常年流水，主要接收大气降水和岩体裂隙水补给，水量变化随季节变化。2.3不良地质条件。隧道通过6条断层、8探异常带，施工中易产生突（涌）水（泥）。隧道进口洞口顶部为人工回填碎石土，进出口改扩建段施工易坍塌。隧道浅埋段易发生坍塌、冒顶。隧道进、出口利用既有隧道洞口，受既有线干扰，与既有线形成2处小角度喇叭口（4°-6°），该段既有线停运后再施工。

3既有隧道衬砌

查阅既有隧道竣工资料，隧道衬砌采用组合式木模板施工，施工缝较多，多年运营后有多处裂缝及渗水，衬砌类型为素混凝土。

4既有隧道改建施工方案

4.1改建隧道与既有隧道位置关系改建隧道与既有隧道线间距。渐缩小，线间距42.5~0m。改建隧道与既有隧道位置关系如图3。4.2改建方案。根据改建隧道和既有隧道位置关系，确定不同施工方法，共分为三个区段施工方案。4.2.1第一区段弱爆破施工既有隧道停运后，采用弃砟回填既有隧道。待回填完成后，改建隧道采用三台阶预留核心土法弱爆破开挖掘进。4.2.2第二区段部分拆换施工。改建隧道第二区段与既有隧道部分重合，线间距8.479~1.483m。为确保本区段大断面施工安全，拆换施工前对本段既有隧道加固处理。根据既有隧道与新建隧道位置关系，在改建隧道外轮廓既有隧道内施做厚度100cm的C20混凝土隔墙；隔墙顶部及底部与既有隧道拱部及底部采用双排Φ22接茬筋连接，Φ22钢筋长度100cm，植入既有隧道衬砌50cm，露出50cm与隔墙整体浇筑，接茬筋纵向间距50cm，布置方式梅花形。隔墙施工完后对隔墙与既有隧道间空隙部分采用弃渣码袋回填密实。隔墙施工位置如图4。停运后对既有隧道衬砌无损检测，结果显示既有隧道拱部及边墙空洞、不密实地段较多。既有隧道拱部采取径向注浆回填既有衬砌背部空洞及加固岩体，注浆采用Φ42小导管，布设间距1.5m×1.5m，长4.5m，水泥单液浆，水灰比1:1，注浆压力0.2~0.5MPa。注浆加固完成后进行拆换施工。拆换施工工序如图5，具体施工工序如下：图5第二区段施工①既有衬砌及新建隔墙埋设沉降观测标，每环埋设5处观测标，埋设纵向间距5m。每循环开挖完成后对开挖面最近的6环观测标测取数据，确定既有隧道稳定性。新建隧道严格按照设计要求，对新建隧道初支进行沉降观测。②为防止拆换时钢架悬空，按照“先下部后上部”的施工原则。拆换段既有隧道侧下导（下、中导）安装钢架，并采用Φ22纵向连接筋（环向间距1m）将钢架连接牢固；每榀钢架单元节施做锁脚锚管2根，每根锚杆长度3.5m，与钢架采用Φ22L型钢筋焊接。对下导（下、中导）喷锚支护。③上台阶开挖：采用弱爆破对既有隧道衬砌拆除及a区扩挖，每循环以每榀间距掘进（IV级围岩1.2m/榀，V级围岩0.8m/榀），a区弃砟对下导反压回填，上台阶立架支护。④中、下台阶开挖：采用机械或弱爆破开挖中、下台阶，每循环以每榀间距掘进（IV级围岩1.2m/榀，V级围岩0.8m/榀），并及时立架支护。4.2.3第三区段全环拆换施工。改建隧道第三区段与既有隧道基本重合，改建隧道断面较既有隧道断面大，线间距1.483~0m。受构造及既有隧道施工爆破影响，拆换段拱墙背部岩体破碎，拱部空洞较多，部分地段采用片石、方木回填空洞。为确保施工安全，拆换前对既有隧道拱墙进行岩体加固。本段施工工序如下：①既有隧道拱部及边墙采取径向注浆回填既有衬砌背部空洞及加固岩体，注浆采用Φ42小导管，布设间距1.5m×1.5m，长4.5m，水泥单液浆，水灰比1:1，注浆压力0.2~0.5MPa。注浆加固完成后进行拆换施工。②既有衬砌埋设沉降观测标，每环埋设5处观测标，埋设纵向间距5m。每循环开挖完成后对开挖面最近的4环观测标测取数据，确定既有隧道稳定性。新建隧道严格按照设计要求，对新建隧道初支进行沉降观测。③拆除采用机械破除及弱爆破方法。拆换原则“台阶法施工、先拱墙、后仰拱”。④按照设计图纸施做初期支护，拱脚悬空部位采用钢板或混凝土垫块垫实。第三区段施工如图6。

5结语

①改建隧道施工情况来看，既有隧道施工对隧道周边岩体扰动很大，超前注浆加固极为重要。②当既有隧道与改建隧道线间距小于改建隧道宽度区段，必须对既有隧道内设隔墙，确保既有隧道衬砌及岩体稳定性。

参考文献：

[1]中国铁路总公司.客货共线铁路隧道工程施工技术规程.2017，QC-R9653-2017：173-175.

[2]兰建.既有铁路隧道改建工程探析.兰州铁路设计院有限公司，2017.

[3]辛枭超.隧道施工安全风险与施工现场管理[J].价值工程，2020，39（06）：51-52.

作者:吕敬军 单位:中铁二十五局集团有限公司西北分公司