鐵路下穿技術(shù)論文

1、鐵路下穿技術(shù)論文 摘要:在以往公路與鐵路工程相交時(shí),多采用公路上跨或下穿鐵路方式,某隧道受地形和路線縱坡限制,采用暗挖和護(hù)拱蓋挖相結(jié)合的方法,通過超前支護(hù)、施作護(hù)拱和路面鋼筋混凝土搭板等技術(shù)手段淺埋穿越了施工中的離軍高速公路。本文結(jié)某遂道的施工實(shí)例簡單介紹鐵路隧道淺埋下穿高速公路的施工技術(shù)。 關(guān)鍵詞:鐵路隧道;下穿;施工技術(shù) 一、工程概述 某隧道位于山西省,該隧道在改DK186+295隧道出口為5的上坡,在改DK186+385191下穿施工中的離軍高速公路(公路里程K2+273106),離軍高速公路與鐵路隧道的平面夾角為1465630,下穿處高速公路路面設(shè)計(jì)高程914.80,鐵路路肩設(shè)計(jì)高程9

2、00.54,高差14.26m,運(yùn)營時(shí)隧道凈埋深4.73m,目前隧道實(shí)際開挖埋深僅為1.79m。因該段高速公路為半填半挖路基,隧道與之小角度相交,分別在填方和挖方邊坡出現(xiàn)了明顯的偏壓現(xiàn)象,也加長了下穿段長度,經(jīng)準(zhǔn)確測量下穿段里程為DK186+315DK186+440。隧道下穿施工中的高速公路線段地質(zhì)條件較差,均為V級加強(qiáng)圍巖,圍巖為新黃土,軟弱淺埋,自承能力極差,隧道部分段落要從施工中的高速公路路基填方中穿過,同時(shí)受在高速公路上施工機(jī)械、通行車輛的影響,洞身開挖后圍巖的穩(wěn)定性更差,且高速公路運(yùn)營后,多為載重煤炭運(yùn)輸車輛,為此施工中必須嚴(yán)格控制地表沉降,必須采取較為穩(wěn)妥的施工方法,確保隧道的施工安

3、全、高速公路正常施工及行車安全。 二、施工方案的實(shí)施及控制要點(diǎn) 2.1暗挖段施工和控制要點(diǎn) 2.1.1超前支護(hù)施工 一般隧道施工中,僅在洞口施作大管棚,洞內(nèi)即使設(shè)計(jì)了,多以小導(dǎo)管代替,考慮到淺埋實(shí)際情況,該隧道堅(jiān)持采用了超前管棚方案。超前大管棚與鋼拱架組合的棚架作用,可以避免隧道拱部坍塌,并能有效抑制高速公路地表沉降。隧道下穿高速公路段拱部設(shè)置159大管棚,管棚長度18m(分節(jié)長度9m),環(huán)向間距3根/m,搭接長度3m。由于隧道覆蓋層較薄,在管棚施工時(shí)嚴(yán)格控制鉆孔外插角,一般控制在13。以防止穿頂。為保證施工安全,在大管棚的兩個(gè)鋼管之間加設(shè)42超前小導(dǎo)管加強(qiáng)支護(hù),并進(jìn)行注漿加固地層。小導(dǎo)管采用

4、42鋼管(t-3.5mm),環(huán)向間距3根/m,外插角度58,2倍鋼架間距設(shè)置超前小導(dǎo)管。在超前支護(hù)施工過程中要盡量少擾動(dòng)土體,避免高速公路路基的坍塌,確保施工安全。 2.1.2開挖施工 下穿高速公路暗挖段采用CRD法進(jìn)行開挖。 (1)為確保施工安全,上導(dǎo)坑(1、3部)的開挖循環(huán)進(jìn)尺控制為1榀鋼架間距015m,下部(2、4部)的開挖依據(jù)上導(dǎo)開挖拱架間距控制。仰拱(5部)一次開挖長度依據(jù)監(jiān)控量測結(jié)果、地質(zhì)情況綜合確定,一般不宜大于3m。 (2)中間支護(hù)系統(tǒng)的拆除。中間支護(hù)系統(tǒng)的拆除時(shí)間應(yīng)考慮其對后續(xù)工序的影響,通過圍巖監(jiān)控量測進(jìn)行確定。當(dāng)圍巖變形達(dá)到設(shè)計(jì)允許的范圍之內(nèi),并在嚴(yán)格考證拆除的安全性之后

5、,方可拆除。同時(shí)要注意后續(xù)作業(yè)的及時(shí)跟進(jìn)。 如圍巖穩(wěn)定條件滿足設(shè)計(jì)要求,臨時(shí)支撐可在仰拱混凝土澆筑前一次性拆除,一次拆除長度依據(jù)仰拱澆筑長度確定(一般為23m)。中隔壁混凝土拆除時(shí),要防止對初期支護(hù)系統(tǒng)形成大的振動(dòng)和擾動(dòng)。可采用風(fēng)鎬由上至下逐榀拆除鋼支撐之間的噴射混凝土,以及臨時(shí)支護(hù)與初期支護(hù)連接部位附著在鋼架上的噴射混凝土,臨時(shí)鋼構(gòu)件采用氣焊燒斷。 2.1.3初期支護(hù) 初期支護(hù)采用I22a工字鋼鋼架支撐+鋼筋網(wǎng)+噴射混凝土+系統(tǒng)錨桿組成的復(fù)合式初期支護(hù)。其中邊墻采用L=4m的22mm的砂漿錨桿,拱架間距50cm,8鋼筋網(wǎng)間距20cm*20cm,C25初支混凝土厚度為30cm,該段支護(hù)參數(shù)明顯

6、高于其它隧道同等級圍巖參數(shù),目的在于加強(qiáng)初期支護(hù)體系的支撐強(qiáng)度確保施工安全。拱部鋼架必須用縱向托梁32槽鋼進(jìn)行支墊以增加鋼架底腳的承力面積,并設(shè)置42鎖腳錨管(L=4.0m)將鋼架兩底腳牢固鎖定,以防止鋼架下沉或兩底腳回收。必要時(shí),下導(dǎo)開挖后仰拱施工前加設(shè)臨時(shí)仰拱,避免初期支護(hù)收斂變形。 2.2明挖段施工和控制要點(diǎn) 護(hù)拱蓋挖施工工藝流程 2.2.1高速公路路基開挖 灌注樁頂面標(biāo)高在隧道圓心下方1.6m處,樁頂面處開挖寬度(垂直隧道軸線方向)為19.54m,按照10.5的坡比,根據(jù)埋深在高速公路路基放出開挖邊線。開挖過程中注意預(yù)留核心土,以方便護(hù)拱的掛模施工,并為護(hù)拱混凝土澆筑提供必要的臨時(shí)支撐

7、點(diǎn)。每次開挖進(jìn)尺控制為68m。 2.2.2修筑臨時(shí)施工平臺 該平臺一旦填筑完成,立即進(jìn)行樁基和壓頂梁施工,自然沉降時(shí)間較短,必須注意控制壓實(shí)度。本工程采用一部卡特320挖掘機(jī)盤料、平料和碾壓,分層厚度30cm,密排碾壓,單點(diǎn)碾壓次數(shù)不少于20次,盡可能保證壓實(shí)度,避免平臺明顯沉降。而事實(shí)上,采用非專業(yè)的壓實(shí)設(shè)備施工,壓實(shí)效果不盡理想,沉降是不可避免的,故填筑平臺頂面要預(yù)留10-12cm沉降量。 2.2.3樁基施工 精確測量樁位,在樁位測量時(shí)必須適當(dāng)加大樁到隧道軸線的距離,避免因擴(kuò)孔、偏孔等因素導(dǎo)致樁基侵入隧道二次襯砌界限。復(fù)測平臺基面標(biāo)高,根據(jù)樁頂標(biāo)高和原地面標(biāo)高,復(fù)核樁長,確保灌注樁樁底沒入

8、原狀土深度不小于0.4倍樁長,確保灌注樁在水平方向的穩(wěn)定性。 充分考慮鋼筋的搭接和損耗,按照實(shí)際樁長進(jìn)行25主筋和8箍筋下料,焊制鋼筋籠:主筋間距21.6cm;箍筋間距30cm(詳見下圖),鋼筋籠焊接過程中,一定要保證鋼筋搭接長度和焊接質(zhì)量,同時(shí)注意成品保護(hù),避免銹蝕和變形。加工鋼筋籠時(shí)一定要充分考慮樁基與壓頂梁的妥善連接,必須保證樁基鋼筋深入壓頂梁,深入長度不小于35d(d為鋼筋直徑)。 2.2.4壓頂梁施工 壓頂梁實(shí)際就是條形承臺基礎(chǔ),施工工藝與橋梁承臺相近。測量放線基坑開挖樁頭剔鑿澆筑混凝土墊層鋼筋綁扎架立模板混凝土的澆筑及養(yǎng)護(hù)。壓頂梁中為25主筋、10箍筋和10鉤筋,上下頂面主筋間距為

9、21cm,側(cè)面主筋間距為18.4cm;箍筋和鉤筋間距為30cm。壓頂梁作為隧道初期支護(hù)的一部分內(nèi)側(cè)模板定位必須準(zhǔn)確,到隧道軸線的距離嚴(yán)格按照隧道凈空半徑+襯砌厚度+預(yù)留變形量來控制,距離過小,會(huì)入侵二襯;過大,護(hù)拱拱架將無法與之正常連接。另外,部分梁體在回填平臺上施工,土質(zhì)相對松散,模板不適宜支撐加固,故該處模板主要采用拉桿加固。 2.2.5護(hù)拱施工 明洞護(hù)拱用I22a工字鋼作為主架,拱架間距1.0m,輔以25的大格鋼筋網(wǎng),網(wǎng)格尺寸50cm50cm,上附10的密格鋼筋網(wǎng),網(wǎng)格尺寸10cm10cm,拱架內(nèi)側(cè)全部掛模,拱架外側(cè)分別從壓頂梁向上至1/3弧長范圍掛模,然后采用混凝土汽車泵或拖泵澆筑護(hù)拱

10、混凝土。 拱架施工。I22a工字鋼通過型鋼彎曲機(jī)一次彎曲成型,彎曲半徑(內(nèi)徑)7.35m,根據(jù)施工需要適當(dāng)截取拱架長度,本工程中,將上半斷面拱架等長分為三節(jié),單節(jié)下料長度7.77m,兩端焊接鉆29孔連接板(尺寸為26cm26cm,厚度1.4cm)。利用開挖預(yù)留的核心土作為操作臺安裝拱架,架立過程中,先將與壓頂梁連接的兩節(jié)拱架簡單固定,再將中間節(jié)拱架與上述兩節(jié)用螺栓連接,兩片連接板間加入橡膠墊片,將三節(jié)拱架連接完好;然后,進(jìn)一步準(zhǔn)確調(diào)整拱架位置和角度,讓兩拱腳落在壓頂梁預(yù)埋鋼板上,將預(yù)埋鋼板和拱架連接板滿焊連接。拱架之間用25鋼筋縱向連接,連接筋環(huán)向間距50cm。在兩榀拱架中間位置布25的環(huán)向鋼

11、筋,使之與縱向連接筋形成50cm50cm的大格鋼筋網(wǎng)。然后在大格鋼筋網(wǎng)上敷掛10cm10cm的鋼筋網(wǎng)片,網(wǎng)片間搭接不少于兩個(gè)網(wǎng)格,保證網(wǎng)片的整體性。 護(hù)拱施工采用木模板,寬度為1520cm,長為4m或5m。利用鋼拱架自身穩(wěn)定性,輔以鋼筋、扎線等將模板固定在拱架上。掛模范圍:拱架內(nèi)側(cè)及拱架外側(cè)分別從壓頂梁向上至1/3弧長處,同時(shí)必須保證內(nèi)外模間距不小于60cm。為避免澆筑混凝土?xí)r模板縫大量漏漿,安設(shè)模板時(shí)必須緊密,過大的縫隙必須提前用錨固劑或水泥砂漿封堵?；炷翝仓?在拱圈內(nèi)側(cè)要采取鋼管撐等必要的支撐措施,增加施工段拱架的整體穩(wěn)定性?；炷翉?qiáng)度C30,施工過程中,嚴(yán)格控制水灰比,塌落度盡量控制

12、在輸送混凝土的下限1013cm之間。避免混凝土離析,大量漿液從模板縫滲漏出去。澆筑過程中要加強(qiáng)振搗,確保混凝土密實(shí)。同時(shí)必須注意采用對稱澆筑方式,兩側(cè)混凝土高差要控制在0.5m以內(nèi),避免單側(cè)混凝土壓力過大導(dǎo)致拱架失穩(wěn)。 2.2.6C20片石混凝土回填 明挖段護(hù)拱施工完成,達(dá)到一定的強(qiáng)度后即可進(jìn)行片石混凝土回填施工?？紤]到回填時(shí)不出現(xiàn)偏壓,確保護(hù)拱結(jié)構(gòu)的安全,片石混凝土也要對稱回填,將拱圈兩側(cè)高差控制在0.5m0.8m范圍內(nèi),單層回填厚度不要超過1.0m。為避免拋填的片石直接砸到護(hù)拱,在護(hù)拱拱圈向外015m范圍不回填片石?；靥钇捎脵C(jī)械配合人工拋填,片石之間要留有空隙,讓混凝土將片石完全包裹,

13、為保證回填段路基路面質(zhì)量,控制拋填片石量不要超過回填總量的25%?；靥罡叨戎粮咚俟仿访鏄?biāo)高下70cm。 2.2.7路面結(jié)構(gòu)施工 離軍高速公路設(shè)計(jì)方提供設(shè)計(jì)資料顯示路面結(jié)構(gòu)層(自上而下):細(xì)粒式SBS改性瀝青混凝土(4cm)+中粒式SBS改性瀝青混凝土(6cm)+連續(xù)配筋鋼筋混凝土(30cm)+貧混凝土(20cm)+水泥穩(wěn)定沙礫(h)。因我方C20片石混凝土回填已至高速公路路面標(biāo)高下70cm,為避免路面結(jié)構(gòu)與隧道結(jié)構(gòu)的剛性連接,將20cm厚的貧混凝土層調(diào)整為水泥穩(wěn)定沙礫,作為緩沖減力層。鋼筋混凝土搭板(連續(xù)配筋)施工。鋼筋混凝土搭板設(shè)計(jì)長度為100m,寬為10.5m,厚度為30cm,在搭板兩端

14、各設(shè)置一長8m、寬10.7m、厚30cm的過渡搭板。搭板中設(shè)置20的縱筋(間距20cm)和橫筋(間距30cm),單層布置,縱筋位于橫筋之上,距混凝土板面12cm;過渡搭板為雙層鋼筋,縱筋22(上層間距23cm,下層間距21cm),橫筋16(間距25cm)。為減小施工干擾,搭板采用半幅施工方案。復(fù)測基底標(biāo)高,按要求鋪設(shè)鋼筋網(wǎng);精測I28槽鋼滑道,用插入式振搗棒配合震動(dòng)梁攤鋪搭板混凝土。施工過程中,按要求設(shè)置脹縫和縮縫,認(rèn)真埋設(shè)傳力桿和拉桿,待混凝土達(dá)到2030%強(qiáng)度后按要求切縫,并填筑填縫料。為保證瀝青混凝土和搭板間剛?cè)嵊行ЫY(jié)合,混凝土施工完成后,及時(shí)對混凝土板面進(jìn)行拉毛處理。: 結(jié)束語 某隧道采用暗挖和護(hù)拱蓋挖相結(jié)合的方法,通過超前支護(hù)、施作護(hù)拱和路面鋼筋混凝土搭板