王 昭 暉

(蘭州鐵道設(shè)計(jì)院有限公司，甘肅 蘭州　730000)

0　引言

在我國鐵路建設(shè)早期，受當(dāng)時設(shè)計(jì)理念影響和施工條件限制，常出現(xiàn)鐵路依山傍河修建，導(dǎo)致隧道洞口高陡邊坡基巖因長期風(fēng)化剝落或出現(xiàn)卸荷裂隙而產(chǎn)生危巖落石，難以進(jìn)行徹底清除或根治，嚴(yán)重影響運(yùn)營安全。為確保安全，最為有效的辦法是在高邊坡隧道洞口增設(shè)拱形明洞。本文以隴海線雞兒架隧道工程實(shí)例為背景，闡述了高行車密度既有線增建明洞工程的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)思路，希望為今后的同類工程提供可借鑒依據(jù)。

1　工程概況

雞兒架既有隧道位于天水市甘谷縣隴海上行線渭南鎮(zhèn)—新陽鎮(zhèn)區(qū)間，本段線路穿越渭河峽谷區(qū)，地形復(fù)雜，河谷深切，狹窄而曲折，岸坡陡峭，地層巖性復(fù)雜，線路以半堤半塹形式通過，左側(cè)緊靠渭河路基高20 m，右側(cè)為深路塹，山體高150 m～200 m，起訖里程為K1434+797.7～K1454+970，全長172.3 m，該隧道已投入運(yùn)營64年(既有隧道進(jìn)、出口見圖1,圖2)。

受本段線路修建年代的條件限制，線路條件差，隧道出入口坡面風(fēng)化嚴(yán)重，汛期極易發(fā)生崩塌落石、泥石流等嚴(yán)重災(zāi)害，極大地制約隴海線的運(yùn)輸能力，目前設(shè)為Ⅰ級防洪地點(diǎn)，需對隧道進(jìn)出口進(jìn)行接長明洞施工。隧道進(jìn)口端接長明洞287.7 m，出口端接長明洞120 m。

2　工程地質(zhì)條件

2.1　工程地質(zhì)特征

根據(jù)現(xiàn)場勘察，工程涉及的主要地層為：第四系全新統(tǒng)人工填土，基巖主要為前震旦系(AnZ)大理巖。巖性特征詳述如下：

2)大理巖(AnZ)：灰色、灰白色，結(jié)晶粒狀結(jié)構(gòu)，成分以大理石為主，縱向節(jié)理發(fā)育，產(chǎn)狀為N30°E/20°N，間距0.2 m～0.5 m，微張～張開，泥鈣質(zhì)充填。表層巖體呈塊狀，層理產(chǎn)狀不明顯，強(qiáng)風(fēng)化層厚約1 m～3 m，Ⅳ級軟石，σ0=400 kPa，完整基巖，Ⅴ級次堅(jiān)石σ0=800 kPa。

2.2　特殊巖土分布及特性

人工填土：主要分布于既有鐵路路堤，成分主要為粗角礫土及碎石類土，右側(cè)堆積廢棄道砸壓實(shí)不均衡，不宜直接作為基礎(chǔ)持力層，工程涉及處應(yīng)予以清除或換填處理。

3　明洞結(jié)構(gòu)形式

3.1　建筑限界及明洞形式

隧道建筑限界按既有線標(biāo)準(zhǔn)，旅客列車最高速度120 km/h，隧道限界采用“隧限-2A”。明洞內(nèi)輪廓考慮曲線加寬，按最高行車速度目標(biāo)值，最大超高不大于150 mm設(shè)計(jì)，根據(jù)曲線半徑對隧道斷面進(jìn)行加寬。

結(jié)合地形地質(zhì)條件采用偏壓式明洞形式，明洞拱圈采用50 cm厚C35鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，外邊墻采用底寬3.5 m的C30混凝土大邊墻結(jié)構(gòu)，內(nèi)邊墻采用100 cm厚C30混凝土結(jié)構(gòu)。明洞襯砌斷面見圖3。

3.2　明洞外邊墻基礎(chǔ)處理

根據(jù)地層情況，部分地段外邊墻基礎(chǔ)位于既有路基人工填土中，為保證外邊墻地基承載力，采用挖孔樁+承臺梁基礎(chǔ)，其余地段采用承臺梁基礎(chǔ)。樁基按基礎(chǔ)地層、明洞結(jié)構(gòu)分段及人工挖孔樁施工安全為原則設(shè)計(jì)，避免樁基設(shè)于巖土層分界面或分段結(jié)構(gòu)設(shè)于不同地層基礎(chǔ)上，基礎(chǔ)深入基巖未風(fēng)化層不小于2 m。挖孔樁平面鋼筋布置見圖4。

3.3　防排水設(shè)計(jì)

明洞結(jié)構(gòu)面被回填土石掩埋部分，均應(yīng)鋪設(shè)EVA防水板+無紡布，并設(shè)水泥砂漿保護(hù)層?；靥钔潦旅鎽?yīng)鋪設(shè)隔水層，在襯砌拱墻背后，以保護(hù)結(jié)構(gòu)圬工免受水流侵蝕破壞，隔水層選用粘土層。明洞邊墻頂、腳背后設(shè)置縱向φ80 HDPE打孔波紋管，邊墻背后每隔5 m設(shè)置豎向φ50 HDPE打孔波紋管，襯砌外匯水通過豎向排水管和縱向排水管引入洞內(nèi)側(cè)溝。

4　明洞施工方法

明洞施工中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《鐵路工程施工安全技術(shù)規(guī)程》《鐵路營運(yùn)線施工安全管理辦法》等文件，施工在列車慢行的條件下進(jìn)行，列車限速25 km/h，在隧道進(jìn)、出口兩端配置安全員進(jìn)行巡視及預(yù)警。施工過程主要分為以下幾個步驟。

4.1　基礎(chǔ)開挖

在接長明洞段道床兩側(cè)平整出襯砌基礎(chǔ)的場地，施工時避免左右側(cè)基礎(chǔ)同時開挖，每側(cè)分段跳槽開挖，嚴(yán)格控制一次施工段落過長?；A(chǔ)開挖時應(yīng)隨挖隨支撐，坑壁必須設(shè)擋土板、H型鋼等橫向臨時支撐措施，防止因列車通過時震松坑壁使道碴發(fā)生溜坍造成線路下沉，影響行車安全。

4.2　施作兩側(cè)邊墻

明洞襯砌施工結(jié)合既有線情況，使用先墻后拱法施作主體結(jié)構(gòu)，在基礎(chǔ)開挖完畢，且承載力滿足要求的前提下即可施作明洞襯砌兩側(cè)邊墻。邊墻的施作采用簡易組合鋼模板立模灌注，施工期間采取安全可靠地防護(hù)措施，施工腳手架、器具、工具等必須在最大超限限界外加150 mm富余量，以確保施工及行車安全。在邊墻頂部埋設(shè)80 cm長的Φ22 連接鋼筋，鋼筋嵌入邊墻襯砌40 cm，露頭40 cm，以連接拱部襯砌及邊墻。連接筋詳圖見圖5。

4.3　施作拱部鋼筋混凝土襯砌

待邊墻襯砌施作完畢并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，即可進(jìn)行拱部襯砌施作，拱部襯砌采用C35鋼筋混凝土。拱圈施作需在接觸網(wǎng)斷電封鎖線路的條件下作業(yè)，鋼筋凈保護(hù)層厚度為50 mm，澆筑邊墻時預(yù)留連接筋以連接鋼筋混凝土拱圈與混凝土邊墻，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。

4.4　明洞防水層、明洞門及洞頂回填土施工

明洞拱圈施工完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可進(jìn)行防水層及洞頂回填施工。明洞拱背回填土石對稱分層填筑和夯實(shí)，每層厚度不宜大于0.3 m，其兩側(cè)回填土面高差不宜大于0.5 m，回填至拱頂后，即應(yīng)滿鋪，并分層向上填筑。洞門形式根據(jù)地形條件采用臺階式明洞門。

4.5　監(jiān)控量測

監(jiān)控量測內(nèi)容包括：基坑邊緣位移的監(jiān)測、邊坡分層豎向位移監(jiān)測、軌面沉降監(jiān)測。

施工監(jiān)測測點(diǎn)布置：1)基坑邊緣水平位移、豎向位移：沿兩側(cè)基坑邊每5 m設(shè)一處；2)沿邊坡橫向設(shè)2處邊坡巖體分層沉降觀測點(diǎn),縱向間距5 m；3)在內(nèi)軌頂面設(shè)一處軌面沉降監(jiān)測點(diǎn)，間距5 m。監(jiān)控量測測點(diǎn)布置見圖6。

至此整個隧道接長明洞施工全部完成。

5　結(jié)語

通過隴海線雞兒架隧道明洞接長工程的實(shí)踐證明，運(yùn)營線鐵路隧道接長明洞工程具有以下特點(diǎn)：1)需根據(jù)接長明洞段的地形地貌、地層巖性等特點(diǎn)選取經(jīng)濟(jì)、合理的明洞形式。2)綜合考慮既有線運(yùn)營情況、行車密度等因素，接長明洞段襯砌取消仰拱，采用內(nèi)、外邊墻分別澆筑施工，最后施作上部拱圈結(jié)構(gòu)，將施工對行車的干擾降到最低。3)新增偏壓式明洞外邊墻采用挖孔樁+承臺梁基礎(chǔ)施工，在保證地基承載力的基礎(chǔ)上，施工方便靈活，可形成平行作業(yè)，施工進(jìn)度加快。4)既有運(yùn)營線施工保證行車安全是重中之重，故施工中應(yīng)重視監(jiān)控量測，通過監(jiān)測掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)、地表及建筑物的動態(tài)，及時預(yù)測和反饋，用其成果調(diào)整設(shè)計(jì)，指導(dǎo)施工。雞兒架隧道接長明洞工程施工工法對運(yùn)營線行車干擾小，施工風(fēng)險低，建成之后可有效消除危巖落石對行車安全的影響。