铁８０ 道建筑 Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 文章编号：１００３—１９９５（２０１５）０３－００８０—０４ 渝黔铁路白杨湾隧道下穿高速公路综合施工技术 王明慧 ，李 敢 ，李大平 （１．渝黔铁路有限责任公司，重庆４０００１４；２．中国铁建十六局集团有限公司，北京 １０００１８） 摘要：铁路复杂地质浅埋偏压隧道下穿高速公路施工，既涉及施工安全与质量问题，又要确保既有高速 公路在通车情况下防沉降、防坍塌、防止交通事故的问题。本文以重庆至贵阳铁路扩能改造工程白杨湾 隧道下穿高速公路为例，从实施方案论证、开挖方法选择、施工技术应用、确保畅通措施、安全技术管理 等方面论述了施工过程中采取的相应对策与技术措施，可为类似工程施工提供借鉴。 关键词：铁路隧道 复杂地质 浅埋偏压 下穿 高速公路施工技术 ． 中图分类号：Ｕ４５５文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３—１９９５．２０１５．０３．２３ １ 工程概况 渝黔铁路白杨湾隧道全长４２０ ｍ，起讫里程ＤＫ２７ ＋９３０－－ＤＫ２８＋３５０，明暗分界里程分别为ＤＫ２８＋０８５ 全穿越高速公路，确保施工安全及公路运营安全，拟采 取半幅封闭半幅施工，高速公路交通组织安全及安全 防护是重点。 和ＤＫ２８＋２０４。白杨湾隧道下穿重庆二环高速公路， 下穿段里程为ＤＫ２８＋０３８－－ＤＫ２８＋０７４。二环高速是 重庆“二环八射”高速公路中的重要组成部分，双向六 车道，设计速度１００ ｋｍ／ｈ，路基宽度３３．５ ｉｎ。公路与 铁路交叉点里程为公路Ｋ１０７＋６３２（铁路ＤＫ２８＋ ０５６），平面斜交７６。（图１）。 ２ 明挖段隧道总体施工方案 白杨湾隧道施工从隧道进口开始，先施作高速公 路段明洞段，再施工暗洞段。施工顺序：根据地方拆迁 进度，拉槽坡道ＤＫ２７＋９２０－－ＤＫ２８＋０２８明挖段（作 为通道）及施作该段边坡临时排水设施；施作白杨湾 隧道ＤＫ２７＋９８０－－ＤＫ２８＋０２８明洞段仰拱，作为施工 及台车拼装场地，并施作集水井；准备工作完成后，封 闭珞璜至支坪方向车道（内圈），从最近的开口交通组 织转换后，车辆从支坪至珞璜方向（外圈）单道双向通 行；明洞开挖至ＤＫ２８＋０５６（同时施作钢管桩防护）， 施工完成后及时回填并施作高速公路沥青路面；待开 通珞璜至支坪方向车道（内圈）并单道双向通行后，封 闭支坪至珞璜方向车道（外圈），明洞施工至ＤＫ２８＋ ０８５，明洞施工完成回填后及时施作沥青路面并恢复高 图１ 隧道下穿高速公路段施工平面布置 速公路双道双向通行。隧道明挖施工采用控制爆破、 破碎锤配合开挖土石方，重点监控地表沉降。 白杨湾隧道通过高速公路地段为泥岩夹砂岩，地 层岩性单一，单斜构造，右侧顺层偏压，工程地质条件 一根据围岩条件和断面大小，本段隧道明洞采用明 挖法组织施工，其主要分项工程施工流程为：测量放样 般。隧道埋深浅，约３ ｍ。交通组织及施工安全防 一公路防护一洞身开挖（同时施工钢管桩）一边坡临 时支护一仰拱开挖及衬砌一二次衬砌施工一防水施工 一回填夯实一路面恢复通行。 护要求高，施工进度要求快，公路恢复标准要求高。江 津区新建６８ｏｏ燃气管道在隧顶通过，要求２０１４年１ 月底之前提供隧顶埋设管道条件，工期紧。设计采用 明挖方式通过，高速公路段隧道开挖宽度３７ Ｉｎ。为安 ３主要施工方法及工艺 ３．１ 隧道下穿高速公路段明挖施工及防护 收稿日期：２０１４－０８－２２；修回日期：２０１４—１１—１６ 白杨湾隧道下穿二环高速公路，分两个阶段实施 明洞施工（图２）。 作者简介：王明慧（１９６４一），男，湖北京山人，教授级高级工程师，博士。 ２０１５年第３期 王明慧等：渝黔铁路白杨湾隧道下穿高速公路综合施工技术 ８１ （ａ）第１阶段 （ｂ）第２阶段 图２明洞开挖及防护 １）第１阶段。隧道开挖至ＤＫ２８＋０５６，横向在距 开挖线０．５ ｍ处采用长１６ ｉｑｆｌ、间距５０ ｅｍ的＋２００ ｍｍ 钢管桩及锚喷网支护，这样既可保证未封闭侧道路的 安全，也可保证施工安全。采取分层开挖并及时封闭 边坡，将隧道衬砌施工至ＤＫ２８＋０５６。施工完成后及 时回填并施作沥青路面。 ２）第２阶段。隧道开挖至ＤＫ２８＋０８５，边仰坡采 用锚喷网支护。隧道衬砌施工至ＤＫ２８＋０８５，及时回 填并施作沥青路面。 ３）隧道下穿高速公路施工完成并验收通过后，恢 复高速公路原设施及防护措施，拆除各种施工铭牌、标 牌等。 ３．２ 明洞施工方法及工艺 明洞开挖采用明挖法施工，具体工艺流程见图３。 土方开挖采用挖掘机，装载机配合，自卸车运输。施工 前，先按设计图纸测量放样，确定开挖施工界线，并将 开挖范围内的路面及杂物清除，清除后的杂物根据现 场工程师的要求在指定的弃土场内妥善处理或堆弃。 清表工作结束后，及时开挖截水天沟和临时排水沟，做 好地面排水，防止地表水冲刷开挖边坡，影响边坡稳 定。在开挖的同时，随时监测边仰坡的稳定情况，如有 坑洼积水时，应予以处理，但不得用土石方填筑，以免 堵塞排水沟渠，影响施工安全。明洞开挖的弃土，不得 堆放在边坡、仰坡上方，应堆弃于指定的弃渣场内。 石方开挖要从上至下分层开挖，可由挖掘机挖装， 自卸车运输，软石可先用裂土器松动，然后用装载机或 挖掘机装渣。石方需爆破时，采用控制爆破开挖，只能 放小炮或采用松动爆破。 施工时，根据实际地质情况及开挖断面，按如下方 测量放样 施作临时截排水设施 ———＿＿『—一 测量放样 二二］二 开挖侧墙基础 ————厂—一 开挖仰拱 绑扎仰拱钢筋并预留与侧墙的连接筋 仰拱混凝土浇筑 二二工二二 仰拱回填 混凝土拌制 二二］［＝二 ｔ 墙和拱圈钢筋绑： 混凝土运输 拱顶防水层施工及回填 洞门端墙施工 边仰坡修整 洞外附属工程施工 护坡、排水设施施工 图３ 明洞开挖施工工艺流程 式开挖：对于面层风化岩、软石用挖掘机或凿岩机开 挖；石方较为零散、小方量地段采用机械钻眼放小炮开 挖；对于开挖断面小，边坡高在５ ｍ以内的石方地段， 采用气腿式凿岩机钻孔，进行小梯段浅孔松动爆破；对 于开挖高度在５ ｍ以上，岩石整体性好的地段，采用潜 孔钻机钻孔，进行大梯段深孑Ｌ松动爆破，爆破采用塑料 导爆管电毫秒雷管实施微差爆破；距离设计边坡面１ ～２ ｍ时采用光面爆破。在正式爆破施工前先进行试 验，以便确定各项爆破参数。 ３．３边坡及直墙临时防护施工 线路左右侧及横向垂直临时开挖面边坡采用喷锚 网防护，支护参数如下：喷混凝土厚８ ｅｍ，采用 ８钢 筋网和＋２２砂浆锚杆。 １）锚喷施工 在边坡面开挖出渣后，尽快安设锚杆。锚杆安装 采用风枪钻孔，人工安设，注浆泵注浆。根据设计要 求，锚杆直径为２２ ｍｍ，按１．２ ｍ Ｘ １．２ ｍ呈梅花形布 置，每根长度４．０ ｍ，并整直、除锈和除油，外端采用垫 块；采用 ８的钢筋，加工成２５ ｃｍ×２５ ｃｍ网片，每片 大小２．０ ｍ×１．５ ｒｎ，扎丝绑扎和点焊连接。网片间搭 接长度为不少于１个网格，与锚杆或其它固定装置连 接牢固，喷射混凝土时不能晃动。钢筋网安装规整顺 直，与初喷混凝土表面保持３ ｅｍ的间距。 ２）钢管桩施工 在距离开挖线０．５ ｍ处，采用＋２００ ｍｍ钢管桩与 锚喷网支护。钢管桩间距５０ ｃｍ，长１６ ｒｎ。钢管桩采 ２０１５年第３期 王明慧等：渝黔铁路白杨湾隧道下穿高速公路综合施工技术 ８３ ４．２ 配筋及正常使用极限状态计算 依据《公路隧道设计规范》按单一安全系数极限 状态设计方法计算。配筋方式为对称配筋。荷载组 合：永久荷载＋基本可变荷载＋其它可变荷载。钢筋 混凝土结构构件的强度安全系数（混凝土抗拉）和（混 凝土抗压）分别取２．００和１．７０。配筋相关参数：①混 凝土强度等级Ｃ２５，受压区及受拉区保护层厚度３５．０ ｍｍ。②钢筋采用ＨＲＢ３３５（ｄ＝８～２５ ｍｍ），为螺纹钢 筋，直经２２．０ ｍｍ。③钢筋混凝土结构构件最大裂缝 宽度允许值 取０．２０ ｍｍ。 配筋及正常极限状态主要验算各节点、极值点处 配筋情况和素混凝土结构强度。计算结果说明要采用 钢筋混凝土，并加大配筋率。 ４．３节点位移计算 节点位移变形最大值水平方向为１．３９ ｍｍ，竖直 方向为一５．４６ ｍｍ，综合方向为５．４６ ｍｍ，符合规范 要求。 ４．４计算结果 １）当二次衬砌用素混凝土，部分单元的抗拉强度 不满足要求，必须使用钢筋混凝土。 ２）当二衬配筋时，最小配筋面积为１ ５０８ ｍｍ ／ｍ， 配５根直径２２ ｍｍ ＨＲＢ４００级钢筋可以满足要求。 ３）配筋后最大混凝土单元裂缝最大宽度为６ ＝ ０．２１７ ｍｍ＞０．２ ｍｍ，稍微超出规范要求。根据《公路 钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（ＪＴＧ Ｄ６２－－２００４），应将配筋率加大，并将钢筋直径减小，因 此考虑本衬砌截面尺寸较大（８００ ｍｍ），可适当提高配 筋率。采用１０根＋２ｏ ｍｍ的ＨＲＢ４００级钢筋可满足 规范要求。 ４）隧道二次衬砌结构最大水平位移为１．３９ ｉＹｌｍ， 最大竖向位移为５．４６ ｍｍ，在可以接受范围。 综上所述，只要结构配筋满足本计算的最小配筋 要求，白杨湾隧道在其上部高速公路恢复通车运营后， 能满足隧道结构运营安全要求。 ５ 安全措施 １）施工期间加强监控量测（主要是既有高速公路 地表的变形监测），如有异常应立即停止施工，分析原 因并及时反馈给高速公路运营管理部门，采取相应措 施，以确保隧道施工安全和高速公路运营安全。通车 后对隧道衬砌和高速公路地表应持续进行变形监测，０ ～３个月保持每周监测１次，３～６个月每２周监测１ 次，６～１２个月每月监测１次。 ２）隧道采用明挖法施工，应加强明洞基坑开挖防 护，特别是对公路横向端头的防护，爆破时严格按照要 求进行防护。 ３）隧道衬砌施工必须严格按设计图纸施工。隧 道浇筑完成后回填时，应采用易碾压密实的土回填，不 得使用振动压路机回填碾压，以免对隧道结构产生不 利影响。同时注意隧道衬砌背面及地表的防排水施 工，保证排水通畅，防止隧道衬砌漏水。 ４）待隧道衬砌混凝土强度达到设计的７５％以上 时，才能回填碾压；待隧道衬砌混凝土强度达到设计的 ９５％以上且高速公路通过验收并做好防护设施后方可 通车。 ５）交通安全设施及标志的设置应按照重庆市运 营高速公路施工作业管理规范执行。 ６）在施工前方应增设“大型车辆靠左行驶”标志， 诱导大型车辆避开隧道开挖公路横向端头车道。 ７）绕城高速应急车道宽度为３ ｍ，单道双通利用 其作为转换车道，建议加宽应急车道。 ６ 结语 重庆至贵阳扩能改造工程白杨湾隧道ＤＫ２８＋ ０３８－－ＤＫ２８＋０７４于２０１４年５月中旬顺利下穿重庆二 环高速公路，标志着下穿方案选择、综合施工技术应用 及各项安全保障措施取得了成效。所采取的综合施工 技术解决了在地质条件复杂的情况下浅埋段隧道下穿 高速公路安全风险极高、施工技术复杂等难题，可供同 类工程施工借鉴。 参 考 文 献 ［１］中华人民共和国住房和城乡建设部．ＧＢ ５００１０－－２０１０ 混 凝土结构设计规范［Ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２０１０． ［２］中华人民共和国交通部．ＪＴＧ Ｄ７０－－２００４公路隧道设计规 范［Ｓ］．北京：人民交通出版社，２００４． ［３］中华人民共和国交通部．ＪＴＧ Ｈ３０－－２００４公路养护安全作 业规程［Ｓ］．北京：人民交通出版社，２００４． ［４］中华人民共和国交通部．ＪＴＧ Ｄ３０－－２００４公路路基设计规 范［Ｓ］．北京：人民交通出版社，２００５． ［５］中华人民共和国铁道部．ＴＢ １０３０４－－２００９ 铁路隧道工程 施工安全技术规程［Ｓ］．北京：中国铁道出版社，２００９． ［６］关宝树．隧道工程施工要点集［Ｍ］．北京：人民交通出版社， ２０１１． ［７］王明慧，朱永波．渝万铁路客运专线浅埋隧道施工技术［Ｊ］． 铁道建筑，２０１４（４）：７５—７８． （责任审编 李付军）