铁路隧道浅埋段下穿城市道路设计与施工

铁路隧道浅埋段下穿城市道路设计与施工　吴小策　（铁道第三勘察设计集团有限公司，天津３００２５１）　摘要：浅埋隧道下穿城市道路在铁路建设中经常遇到的一个难点，文章通过对某隧道出口下穿城市道路的设　计措施与施工方法的研究，探讨了隧道浅埋下穿道路的设计与施工要点，为同类问题提供实例参考。　关键词：浅埋隧道；下穿城市道路；铁路建设；支护参数；沉降监测　中图分类号：Ｕ４５５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９－２３７４（２０１　１）３３－００５２－０３　一、工程概况　量０，３１７ｍ３／ｄ。　某双线铁路隧道位于山东省沿海地区，隧道全长　５５０５．０ｍ，最大埋深１２９．３ｍ，隧道设一个斜井，与隧　道轴线呈５０。夹角往左延伸，斜井长５８０．０ｍ。隧道出　口位于市区内，交通条件较为便利，埋深较浅，并且　分别下穿风凰台路、楚风三街与只楚路（见图１）。　地质情况为：杂填土、细砂、粗圆砾土、片麻状细粒　图１隧道出霄下穿城市道路平面图　黑云二长花岗岩、大理岩、变粒岩等，　浅埋地段，洞　身穿越地层岩体较破碎，围岩稳定性差，易发生坍塌　二、设计加强措施　冒顶，地下水位埋深３．０米左右，地下水位线位于洞　浅埋隧道下穿城市道路是隧道施工中需要高度重　身位置，赋水量较大。正常涌水量４０５ｍ。／ｄ，单位涌水　视的问题。如何保证隧道下穿工程安全施工和道路通　ｂ　ｉ　ｔ　ＣｏｒｔｅｘＵ－Ｍ３内核，９０ＭＤＩＰＳ＠７２ＭＨｚ，３８４Ｋ　Ｆｌａｓｈ　【Ｉ１．国外电子元器件，２００８，（１０）．　程序区，６４Ｋ　ＳＲＡＭ区，３路ＳＰＩ（１８Ｍｂｐｓ），２路１２Ｃ，　【５】ＤＡＬＬＡＳ．ＤＳ１３０２．ｄａｔａ　ｓｈｅｅｔ［ＤＢ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｄａｔａｓｈｅｅｔｓ．　５￣ＵＳＡＲＴ，Ｉ￣ＵＳＢ，ｌ路ＣＡＮ，５１个通用Ｉ／０。丰富的　ｍａｘｉｍ—ｉｃ．ｃｏｍ／ｅｎ／ｄｓ／ＤＳ１３０２．ｐｄｆ，ＲＥＶ１２０２０８．　硬件资源足以满足以上外围设备选型的要求。　【６】张海忠，又　先明，等．基于ＰＩＣ１８单片机的ＲＳ４８５／ＣＡＮ　智能转接器的设计Ⅱ】．元器件与应用，２００７，（７ｌ　四、结语　ＡＮＡＬＯＧ　ＤＥＶＩＣＥＳ，ＡＤＭ２５８７Ｅ．ｄａｔａ　ｓｈｅｅｔ［ＤＢ／ＯＬ］．　本文主要介绍了基于图像识别的带式输送机监护　ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｎａｌｏｇ．ｃｏｍ／ｓｔａｔｉｃ／ｉｍｐｏｒｔｅｄ—ｆｉｌｅｓ／ｚｈ／ｄａｔａ—　系统的硬件设计部分，为以后的软件调试图像处理算　ｓｈｅｅ￣／ＡＤＭ２５８２Ｅ＿２５８７Ｅ＿＿ｃｎ．ｐｄｆ，２００９．　法提供了硬件平台。Ｏ　【８］匿名．ｓＤ卡在单片机上的应用［ＤＢ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．　ｄｚｊｓ．ｎｅｔ／ｈｍｆｌ／ｚｏｎｇｈｑｉｓｈｕ／２００９／ｌ１３０／３９８１．ｈｔｍｌ，２００９—１　１—　３　０．　参考文献　【９】ＳＯＬＯＭＯＮ　ＳＹＳＴＥＣＨ．ＳＳＤ１３０６　ｄａｔａ　ｓｈｅｅｔ［ＤＢ／ＯＬ］．　【１１】　Ｔｅｘａｓ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ．ＴＶＰ５１５０　ｄａｔａ　ｓｈｅｅｔ［ＤＢ／ＯＬ］ａｈｔｔｐ：／／ｆｏ—　ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｄａｆｒｕｉｔ．ｃｏｍ／ｄａｔａｓｈｅｅｔｓ／ＳＳＤ１３０６．ｐ　２００８—４．　ＣＬ１５．ｔｉ．ｃｏｍ／ｌｉｔ／ｄｓ／ｓｙｍｌｉｎｋＪｔｖｐ５１５０．ｐｄｆ，２００６　【ｌ０】ＴＩ．ＳＴＭ３２Ｆ１０３ｘＤ　ｄａｔａ　ｓｈｅｅｔ［ＤＢ／ＯＬ］．ｈｔｒｐ：／／ｗｗｗ．ｓｔ．ｃｏｒｎ￣　【２】蒋陈铭，史小军．基于ＴＶＰ５１５０的低功耗视频解码模块　ｉｎｔｅｍｅｔ／ｃｏｍ／ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ＿ＲＥＳＯＵＲ．ＣＥＳ／ＴＥＣＨＮＩ—‘　Ｕ］　电子工程师，２００８，（４）－　ＣＡＬ－工ＩＴＥＲＡＴＵＲＥ／ＤＡＴＡＳＨＥＥＴ／ＣＤＯＯ１９１１８５．ｐｄｆ，　【３】ＲＡＭＴＲ．ＯＮ．ＦＭ２５Ｈ２０　ｄａｔａ　ｓｈｅｅｔ［ＤＢ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｒａｍ—　２０１１－４．　ｔｒｏｎ．ｃｏｍ／ｆｉｌｅｓ／ｄａｔａｓｈｅｅｔｓ／ＦＭ２５Ｈ２０＿ｄｓ．ｐｄｆ，２０１０．　【４］赵振华，杨小庆．串行ＦＲＡＭ　ＦＭ２５Ｈ２０原理及其应用　（责任编辑：周加转）　５２　Ｏ中围高新酶｝　ｋ　２０１　１．１１　

车安全，是设计中的难点。该隧道下穿凤凰台路，采　用暗挖法施工，埋深较浅，施工中容易产生地面沉降　或开裂，影响路面的行车安全。目前明挖段尚未完成　施工图设计，下穿楚风三街、只楚路拟采用明挖法通　过，须要考虑道路临时改移或中断交通等方法施工。　（一）加强支护措施　隧道出口段下穿凤凰台路段采用暗挖通过，对此　设计中下穿凤凰台路衬砌采取了加强措施，主要为：　初喷混凝土厚度３０ｃｍ，钢架采用Ｉ　２２ａ，间距０．５ｍ每　榀；二衬拱墙６０ａｍ，仰拱７０ｃｍ，二衬采筋采用　２５的　主筋，间距１５０ｍｍ。详见表１：　表１加强支护参数表　超溉　Ｐ　扔羯支护　次衬砌　喷混　钢筋　小导管　大管棚女１０８　锚秆　钢架　凝士：　嘲　拱墙　伸拱　厚度　网格　（∞）　（ｃｍ）　纵向　设鼹　环向　设嚣　设置　间距　长度　阃　（锄）　问距　规格　间距　部位　间距　部位　部位　（ｍ）　ｆｏｒ）　距　（ｃｍ）　２．ｏ吐／　拱部　４Ｏｃｍ／　拱部　２０×　拱、　１．２　ｌ　３０　×　４　ｎ　５　６０　７０　环　ｌ４４　根　１４４。　２０　墙　ＬＯ　２２ａ　Ｃ二）超前大管棚　超前支护拱部采用　１　５９大管棚，环向间距　４０ｃｍ，设置里程为ＤＫ２１０＋５１０￣ＤＫ２１０＋５８０。　长管棚需设置导向墙，导向墙采用Ｃ２０混凝土，　截面尺寸为ｌｍ＊ｌｍ，要保证其基础稳定性。为保证长　管棚施工精度，导向墙内设２榀１１８工字钢架，钢架外　缘设　１４０壁厚５ｍｍ导向钢管，钢管与钢架焊接。钢架　各单元由连接板焊接成型，单元间由螺栓连接，接头　处焊缝高度：腹板ｈ　＝ｇｍｍ，翼缘ｈｆ＝１２ｍｍ。　长管棚设计参数：　１．钢管规格；热扎无缝钢管及钢花管，外径　１５９ｒａｍ，壁厚８ｍｍ。每节钢管两端均预加工成外丝扣，　以便连接接头钢管。　２．环向间距４０ｃｍ，外插角１。～３。。　３．’注浆材料：水泥浆或水泥一水玻璃等双液浆。　（三）超前小导管　１．小导管设计参数：　（１）材料：钢管采用外径４２ｍｍ、厚３．５ｍｍ的热轧　无缝钢管。为便于超前小导管插入围岩内，钢管前端　宜做成尖锥状，尾部焊上箍筋。　（２）间距：导管环向间距为４０ｃｍ／根，纵向相　邻两排的水平投影搭接长度不小于ｌＯＯｃｍ；外插角：　５。～ｌ０。。　（３）水泥浆液水灰比：１：ｌ（重量比），浆压　力：０．５～１．ＯＭＰａ。　２．小导管施工要求：　（１）小导管安设一般采用钻孔打入法，即先按设　计要求钻孔，钻孔直径比钢管直径大３￣５ｍｍ，然后将　小导管穿过钢架，用锤击或钻机顶入，顶入长度不小　于钢管长度的９０％，并用高压风将钢管内的砂石吹出。　（２）小导管安设后应对开挖工作面进行喷混凝　土封闭，厚度为１０～１５ｃｍ。封闭范围为开挖工作面及　临近开挖工作面３ｍ范围的环向开挖面。　（３）隧道的开挖长度应小于小导管的注浆长　度，预留部分作为下一次循环的止浆墙。　（４）注浆前应进行压水试验，检查机械设备是　否正常，管路连接是否正确，为加快注浆速度和发挥　设备效率，可采用群管注浆（每次３－－－５根）。　（５）注浆量达到设计注浆量和注浆压力达到设　计终压时可结束注浆。　（６）注浆过程中要随时观察注浆压力及注浆泵　排浆量的变化，分析注浆情况，防止堵管、跑浆、漏　浆。做好注浆记录，以便分析注浆效果。　三、施工及监测　（一）施工方法　一般浅埋隧道下穿道路适用的开挖方法有：ｃＤ及　ＣＲＤ法、双侧壁导坑法、下导洞法、三台阶临时仰拱　法。　ＣＤ法第一分部一次开挖方量近８０ｍ。，最大一段爆　破用药量较大，很难达到既有隧道底板最大质点振速　４ｃｍ／ｓ，故不予考虑。　双侧壁导坑法和ＣＲＤ法因工序过于繁琐且较少应　用于硬岩，故不优先采用。　下导洞法的优点是：掏槽眼（爆破用药量最大）　位置距两隧间岩板较远，安排掏槽眼用药量时余地较　大。缺点是；爆破顺序自下而上，历次爆破均对两隧　间岩板有扰动；初支钢架在开挖完成后一次形成，开　挖过程中一旦出现紧急情况将难于控制。　三台阶临时仰拱法的优点是：爆破顺序自上而　下，上台阶爆破完成后，中下台阶爆破不会对两隧间　岩板产生较大扰动；初支钢架分三步形成，开挖工程　中能及时控制围岩变形，便于紧急情况时采取应急措　施。缺点是：掏槽眼（爆破用药量最大）位置距两隧间　岩板较近，安排掏槽眼用药量时受限较大。　隧道下穿凤凰台路段采用三台阶临时仰拱法开挖　（图２、图３）。为了确保隧道施工安全，施工中应注　意以下几点：　１．隧道施工应坚持“弱爆破、短进尺、强支　

护、早封闭、勤量测”的原则。　２．开挖方式均采用弱爆破或人工开挖。爆破时　严格控制炮眼深度及装药量。　３．导坑开挖孔径及台阶高度可根据施工机具、　人员等安排进行适当调整。　４．工序变化处之钢架应设锁脚钢管，以确保钢　架基础稳定。　５．钢架之间纵向连接钢筋应及时施作并连接牢　固。　６．应注意开挖过程中初期支护结构的稳定性，　临时仰供每两榀钢架架设一榀。　７．复合式衬砌段在施工时，须按有关规范及标　准图的要求，进行监控量测，根据监控量测的结果进　行分析，确定灌筑二次衬砌的时机及调整支护参数。　图２三台阶临时仰拱法正　图３三台阶临时仰拱法纵　面图　断面图　（二）沉降监测　目前暗挖段开挖由ＤＫ２１０＋５８０开挖至ＤＫ２１０＋５５０，　从地表沉降观测看，累计沉降达￣Ｕ７ｃｍ，地表及附近　墙角出现不同程度的裂缝（见图４）。掌子面从开挖　一直出现涌水。水从超前水平钻孔中渗流出来，水量　不大，但一直未有间断（见图５）。　图４路面裂缝　图５隧道涌水情况　初步确认由于地下水位的下降，导致了路面及墙　角出现了不同程度的裂缝。通过对一个月的地表沉降　观测数据分析，・目前地表沉降值趋于稳定，沉降速率　在经历了一段时间的波动后，逐渐减小（见图６、图　７）。目前涌水量及裂缝的发展处于可接受范围内，　但仍需做好监控量测。　¨。　黜　㈣　冀㈣　图６地面累计沉降　图７地面沉降速率　四、结语　对于浅埋隧道下穿城市道路情况，设计与施工中应　高度重视，对隧道施工的风险要早判断，提前做好应对　措施。根据该隧道的设计及施工经验，总结如下：　１．浅埋隧道下穿道路施工应坚持“管超前、短　开挖、强支护、早封闭、勤量测”的原则。　２．根据目前隧道出口的施工经验，地下水位较　高时，易发生围岩变形，进而影响地面沉降，为确保　施工和公路行车安全，应加强对掌子面前方的地质预　测，当地下水位较高时，应采取井点降水等措施，有　效控制地下水对隧道的影响，防止塌方。　３．拱脚及墙脚处钢架底部必须按设计要求打设　锁脚锚杆，钢架架设基础要牢固，钢架底部沿隧道纵　向各设一道槽钢。槽钢纵向应焊接成整体，防止产生　不均匀沉降，确保钢架基础稳定，限制拱顶变形，钢　架与岩面间必须用喷射混凝土填塞密实，以免钢架出　现点支撑。　４．下穿道路路段施工时应对地表监测数据进行　分析和预判，必要时可对城市道路进行注浆等加固措　施，提高路基的刚度，降低地层对地下施工的敏感　性，注浆材料可采用水泥单液浆。ｏ　参考文献　［１铁路隧道设计规范（ＴＢ　１０００３－２００５）【１】Ｓ】．中国铁道出版　社，２００９．　【２】中国铁路隧道施工技术指南（ＴＺ　２０４－２００８）【ｓ］．中国铁　道出版社，２００８．　【３】雷位冰．温福铁路璃头岭隧道下穿公路隧道施工技术　【Ｊ】．地下空间与工程学报，２００７，（８）．　ｆ４】张鹏，谭忠盛．浅埋隧道下穿公路引起的路面沉降控制　基准Ⅱ】．北京交通大学学报，２００８，（５　１　［Ｓｌ孙学斌，莫继禄．下穿公路的软基浅埋隧道施工技术研　究【ｎ．西部探矿工程（增刊），２００５．　【６】杨奎，王英学，刘大园．铁路隧道下穿公路隧道段的施工　力学数值模拟【Ｉ】．岩土工程，２００７，（４）．　（责任编辑：周加转）