李軍

（山東省路橋集團(tuán)有限公司，山東濟(jì)南 250014）

0 引言

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)質(zhì)量的提升，在城市規(guī)劃和道路施工的過(guò)程中，為了節(jié)約土地資源，提高空間利用率，往往會(huì)出現(xiàn)鐵路隧道項(xiàng)目和高速公路隧道項(xiàng)目交叉的現(xiàn)象，需要開(kāi)展鐵路隧道下穿既有高速公路隧道施工，雖然難度大、風(fēng)險(xiǎn)大、挑戰(zhàn)大、技術(shù)要求高、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，但是可以促使城市建設(shè)更加完善。因此，施工單位應(yīng)加強(qiáng)重視，科學(xué)分析此類現(xiàn)代化的道路形式，把握施工特點(diǎn)和基本要求。在施工中將安全性和穩(wěn)定性放在第一位，綜合分析鐵路隧道下穿既有高速公路隧道施工的各方面影響，根據(jù)具體情況采用合理的施工控制技術(shù)，并制定可靠的控制措施，有效解決隧道施工中的路面沉降等問(wèn)題，保證施工質(zhì)量。

1 鐵路隧道下穿既有高速公路隧道施工存在的問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)

1.1 問(wèn)題

當(dāng)前我國(guó)高速公路隧道施工技術(shù)體系還不夠完善，施工工藝還未完全成熟，施工制度還不夠健全，無(wú)法滿足實(shí)際需求，也無(wú)法保證施工現(xiàn)場(chǎng)的安全性、穩(wěn)定性和有序性，其主要原因是我國(guó)高速公路隧道施工還處于發(fā)展階段，還需要重點(diǎn)解決一些問(wèn)題。對(duì)此施工單位在實(shí)際施工過(guò)程中需要加強(qiáng)重視，需要根據(jù)技術(shù)規(guī)范、設(shè)計(jì)要求、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況科學(xué)規(guī)劃方案，科學(xué)施工，綜合分析各方面影響因素，并加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的控制。把握鐵路隧道下穿既有高速公路隧道施工的特點(diǎn)、難點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題等制定控制措施，并對(duì)施工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行全方位的控制，確保鐵路隧道線路運(yùn)營(yíng)的安全性和穩(wěn)定性。此外，在實(shí)際施工建設(shè)的過(guò)程中也需要根據(jù)項(xiàng)目地質(zhì)條件、基本要求等借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和做法，根據(jù)自身實(shí)際情況優(yōu)化改進(jìn)，制定可靠的施工技術(shù)控制措施，從根本上提高施工水平。

1.2 風(fēng)險(xiǎn)

一般情況下，鐵路隧道下穿既有高速公路隧道施工地基基礎(chǔ)條件復(fù)雜、隧道埋深淺、隧道結(jié)構(gòu)復(fù)雜、隧道頂與高速公路距離短、環(huán)境惡劣，一般常常處于第四系殘坡積粉質(zhì)黏土及二長(zhǎng)花崗巖地帶，風(fēng)化嚴(yán)重，節(jié)理裂隙發(fā)育。根據(jù)施工方案周期和進(jìn)度要求，在下穿高速公路時(shí)，大型施工車(chē)輛在通行的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不均勻荷載，對(duì)隧道產(chǎn)生影響，易導(dǎo)致隧道頂發(fā)生坍塌事故、路面發(fā)生位移和變形等問(wèn)題。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，鐵路隧道頂與高速公路距離短，如果在施工中采用微振動(dòng)爆破技術(shù)，則需要加強(qiáng)爆破速度的控制，并且因?yàn)槭┕るy度大、巖石層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致施工進(jìn)度慢，存在較大的施工風(fēng)險(xiǎn)[1]。

2 鐵路隧道下穿既有高速公路隧道施工產(chǎn)生的影響

因?yàn)檎麄€(gè)工程項(xiàng)目施工量大、施工難度大、影響因素多，在施工過(guò)程中會(huì)對(duì)原有公路線路和鐵路線路產(chǎn)生不同程度的影響，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.1 對(duì)原有公路線路的影響

在鐵路隧道建設(shè)過(guò)程中，會(huì)對(duì)既有高速公路路基結(jié)構(gòu)和路面產(chǎn)生不同程度的影響，因?yàn)槁坊吐访媸蔷o密連接的，而鐵路隧道施工作業(yè)面緊貼著既有高速公路路基施工作業(yè)面，會(huì)導(dǎo)致路基出現(xiàn)變形和不穩(wěn)定等情況，甚至出現(xiàn)路基坍塌事故，導(dǎo)致路面出現(xiàn)不平整、裂痕等問(wèn)題。

2.2 對(duì)原有鐵路線路的影響

鐵路隧道施工對(duì)鐵路線路的運(yùn)營(yíng)影響較大，尤其對(duì)于鐵路路基的影響非常嚴(yán)重，破壞性較大。一般情況下，在鐵路隧道施工建設(shè)中需要設(shè)計(jì)施工方案，制訂施工計(jì)劃，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行勘察、分析和記錄，制定安全防護(hù)措施；施工單位則需要根據(jù)規(guī)范要求開(kāi)展施工，避免在施工中出現(xiàn)路基下沉、破壞排水系統(tǒng)等問(wèn)題，盡量減小對(duì)原有鐵路線路的影響。

2.3 對(duì)整個(gè)交通線路的影響

在鐵路隧道施工過(guò)程中需要明確目標(biāo)，確保整個(gè)交通線路車(chē)輛通行的安全、順暢、穩(wěn)定，有效保證車(chē)輛的安全，在此過(guò)程中需要施工單位對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行封閉式管理。但是這種模式也會(huì)占用車(chē)道，對(duì)原有線路產(chǎn)生影響，導(dǎo)致交通擁擠，甚至?xí)l(fā)生交通事故[2]。

3 鐵路隧道下穿既有高速公路隧道施工控制技術(shù)的應(yīng)用

在鐵路隧道下穿既有高速公路隧道施工過(guò)程中需要施工單位將安全控制放在第一位，將安全控制貫穿項(xiàng)目建設(shè)的全過(guò)程中，制訂安全控制方案和措施，對(duì)施工方案和設(shè)計(jì)圖紙加強(qiáng)審核，做好事前預(yù)測(cè)和調(diào)查，把握地質(zhì)條件和工程資料，科學(xué)建設(shè)大管棚，做到管超前、嚴(yán)注漿、弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、緊襯砌、勤量測(cè)。一般在爆破作業(yè)中會(huì)產(chǎn)生大幅度的振動(dòng)，在操作機(jī)械設(shè)備時(shí)也會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，這種振動(dòng)會(huì)對(duì)地基周?chē)耐馏w產(chǎn)生影響，會(huì)導(dǎo)致路基沉降、路面變形、隧道架構(gòu)變形等問(wèn)題，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致滲透、坍塌等事故，對(duì)此需要施工單位加強(qiáng)控制，加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的控制。為了實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，需要施工單位加強(qiáng)和交通、路政、建設(shè)等各部門(mén)的溝通和協(xié)調(diào)，形成良好的協(xié)同關(guān)系，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)化布局、統(tǒng)籌規(guī)劃設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)安全控制等措施，有效保證施工的安全和穩(wěn)定。

3.1 做好前期準(zhǔn)備

在施工之前，第一，施工單位需要安排技術(shù)人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)做好地質(zhì)勘查、氣候環(huán)境分析、水文條件分析，全面把握現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境，綜合分析施工作業(yè)對(duì)環(huán)境的影響；第二，對(duì)工程項(xiàng)目資料進(jìn)行分析，把握項(xiàng)目特點(diǎn)和基本要求，在明確整體情況后安排設(shè)計(jì)人員根據(jù)相關(guān)指標(biāo)和要求編制施工方案，加強(qiáng)工程設(shè)計(jì)；第三，對(duì)于復(fù)雜地質(zhì)要建立超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和施工過(guò)程中的監(jiān)控量測(cè)等技術(shù)管理工作制度；第四，做好技術(shù)交底、方案交底，加強(qiáng)和施工人員、技術(shù)人員的交流溝通，確保施工人員熟悉圖紙、明確要點(diǎn)，遵循相關(guān)規(guī)范科學(xué)施工操作；第五，加強(qiáng)施工隊(duì)伍建設(shè)，提高施工隊(duì)伍的綜合素質(zhì)和責(zé)任意識(shí)、法律意識(shí)；第六，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況準(zhǔn)備原材料、機(jī)械設(shè)備，選擇合理的施工工藝、施工技術(shù)等，做好各方面的準(zhǔn)備工作[3]。

3.2 加強(qiáng)新建隧道大管棚施工現(xiàn)場(chǎng)的安全控制

在新建隧道施工中可以采用大管棚超前支護(hù)法，即根據(jù)規(guī)范要求、技術(shù)指標(biāo)在隧道拱頂處設(shè)置大管棚，對(duì)于大管棚的規(guī)格、長(zhǎng)度、直徑及鋼管的間距等都需要嚴(yán)格控制，確保符合標(biāo)準(zhǔn)要求。鋼管的數(shù)量和規(guī)格要達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范，并根據(jù)規(guī)范要求開(kāi)展鉆孔作業(yè)，一般在鉆孔施工時(shí)需要沿隧道頂部?jī)蓚?cè)向中間鉆進(jìn)。在此過(guò)程中需要加強(qiáng)檢查和校正工作，確保鋼管強(qiáng)度、等級(jí)、質(zhì)量等符合要求。在相鄰的鋼管之間需要設(shè)置一定規(guī)格和數(shù)量的螺紋鋼筋，并對(duì)其加以緊固，之后進(jìn)行灌漿施工，完成灌漿施工后進(jìn)行壓強(qiáng)操作，然后采用超前小導(dǎo)管加固隧道內(nèi)壁，有效預(yù)防隧道坍塌和變形。在此過(guò)程中，需要控制小導(dǎo)管的數(shù)量和間距，并將超前小導(dǎo)管設(shè)置在掌子面外側(cè)，作為支撐桿，然后注漿，以此和掌子面形成穩(wěn)固的圍巖防護(hù)系統(tǒng)[4]。

3.3 爆破施工安全控制

在鐵路隧道施工過(guò)程中需要開(kāi)展爆破作業(yè)，在爆破前需要確定地點(diǎn)、檢查現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況、對(duì)周?chē)膸r土層及水文等信息進(jìn)行分析、科學(xué)分析爆破振動(dòng)對(duì)周?chē)翆蛹暗鼗挠绊憽⒚鞔_基本的目標(biāo)和作業(yè)面，并將振動(dòng)速度和造成的影響程度作為衡量指標(biāo)和參數(shù)。在操作的過(guò)程中需要嚴(yán)格控制爆破振動(dòng)速度，確保施工現(xiàn)場(chǎng)的安全和穩(wěn)定。一般情況下，如果新建隧道施工地質(zhì)條件復(fù)雜、環(huán)境影響大，則需要采用微振動(dòng)爆破技術(shù)，通過(guò)選擇最佳裝藥量，確保爆破效果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。在衡量和判斷爆破振動(dòng)時(shí)主要是檢測(cè)爆破的振動(dòng)速度，影響振動(dòng)速度的因素主要包括炸藥功能、裝藥情況、爆破方案等。一般在鐵路隧道下穿既有高速公路隧道施工中，需要確保最大振動(dòng)速度符合標(biāo)準(zhǔn)，以此保障高速公路隧道和鐵路隧道交叉作業(yè)的安全性和穩(wěn)定性。

在施工中需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件和實(shí)際情況科學(xué)制定爆破作業(yè)方案，采用分層分段松動(dòng)微差法開(kāi)展爆破作業(yè)。在實(shí)際施工中可以采用分層設(shè)置炮孔、多鉆孔的方式，在操作時(shí)先在隧道底部開(kāi)挖深基坑，并科學(xué)控制基礎(chǔ)層的間距、厚度、寬度，在其他位置可以采用機(jī)械設(shè)備開(kāi)挖施工。考慮到車(chē)輛通行的安全性和有序性，需要根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整隧道爆破作業(yè)，確保爆破作業(yè)范圍和施工現(xiàn)場(chǎng)的車(chē)道之間有一定的安全距離，并根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)和指標(biāo)選擇最佳炸藥用量[5]。

3.4 隧道初期支護(hù)的控制

初期支護(hù)施工是隧道施工最為關(guān)鍵和重要的工序，初期支護(hù)施工質(zhì)量直接決定支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，關(guān)系著后期施工活動(dòng)的順利進(jìn)行，也對(duì)施工進(jìn)度有著一定的影響，對(duì)此需要施工單位加強(qiáng)重視。在施工過(guò)程中需要科學(xué)制定施工工序，科學(xué)安排時(shí)間，以此保障隧道掘進(jìn)效率和進(jìn)度，確保施工的穩(wěn)定進(jìn)行，具體的施工步驟如下：

第一，下穿隧道襯砌施工。在此環(huán)節(jié)需要選擇復(fù)合型襯砌類型，初期支護(hù)是一種單層噴射混凝土，需要采用鋼架進(jìn)行加固，對(duì)于鋼架間距和支護(hù)厚度都需要嚴(yán)格控制。

第二，臨時(shí)仰拱支護(hù)。需要設(shè)置工字鋼作為支護(hù)，對(duì)于噴射混凝土的厚度和支護(hù)斷面都需要嚴(yán)格控制。通過(guò)對(duì)隧道洞內(nèi)環(huán)境和地面沉降量進(jìn)行觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，在下穿段初期沉降速率較大，為確保掘進(jìn)安全，需要改進(jìn)原有的鎖腳鋼管設(shè)計(jì)方案，增加鋼管數(shù)量（保持鋼管長(zhǎng)度及直徑不變）；在鎖腳鋼管增加后重新測(cè)量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)拱頂沉降速率降低，現(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)定。

通過(guò)以上兩種方法的實(shí)踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，采用原來(lái)的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行施工非常有效，可以構(gòu)建穩(wěn)固的支護(hù)體系，更好地固定超前支護(hù)和鎖腳鋼管，施工人員可以在施工過(guò)程有效處理風(fēng)化巖石層的埋深段。通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，采用無(wú)體系錨桿也是非常有效的，可以有效控制鎖腳鋼管和初期支護(hù)的變形情況，對(duì)此需要施工單位在后期優(yōu)化工藝流程。另外，其中的二沉襯砌也非常有效，安全性強(qiáng)，可以有效減輕圍巖的壓力，也可以有效承擔(dān)路面車(chē)輛的荷載。只需要對(duì)二次襯砌的荷載承擔(dān)量進(jìn)行測(cè)量，就可以有效控制支護(hù)日常使用過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，有效提高襯砌設(shè)計(jì)荷載，確保施工現(xiàn)場(chǎng)的安全和穩(wěn)定。

3.5 在施工完成后需要定期監(jiān)測(cè)和養(yǎng)護(hù)

鐵路隧道下穿既有高速公路隧道施工是一項(xiàng)長(zhǎng)期、復(fù)雜、系統(tǒng)化的工程，在竣工驗(yàn)收完成后并不意味著施工結(jié)束，還需要相關(guān)單位和部門(mén)定期對(duì)公路隧道的運(yùn)營(yíng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如圖1 所示。

圖1 隧道施工監(jiān)控測(cè)量技術(shù)圖

對(duì)車(chē)輛通行和隧道結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，做好隧道的維修和養(yǎng)護(hù)工作，確保隧道環(huán)境的穩(wěn)定性、交通運(yùn)行的安全性，有效保護(hù)隧道交通參與者的生命健康。

4 結(jié)語(yǔ)

鐵路隧道下穿既有高速公路隧道施工是一個(gè)新課題，其施工環(huán)境惡劣、條件復(fù)雜、存在交叉作業(yè)、施工難度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高，更需要施工單位從多個(gè)方面入手加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的控制。在施工前需要對(duì)地質(zhì)環(huán)境和施工特點(diǎn)進(jìn)行分析，對(duì)隧道埋深進(jìn)行預(yù)測(cè)，并加強(qiáng)大管棚施工、爆破施工現(xiàn)場(chǎng)控制，保證施工現(xiàn)場(chǎng)的安全和穩(wěn)定，避免影響其他線路的正常運(yùn)行。更為重要的是，需要對(duì)現(xiàn)有施工方案進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，科學(xué)分析現(xiàn)有項(xiàng)目施工的特點(diǎn)和難點(diǎn)，對(duì)施工效果進(jìn)行評(píng)估和分析，歸納和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為未來(lái)的工程建設(shè)提供指導(dǎo)。