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临近既有线隧道新建隧道施工技术

姬拥军

（第二工程有限公司云南昆明）

[摘要]通过实例介绍了邻近既有线隧道的新建二线隧道在保证既有线隧道安全、浅埋偏压洞口施工以及隧道弱爆破施工的有关措施和方法。

[关键词]邻近既有线隧道施工技术

我国目前有单线铁路7.5万公里，按照铁道部《十一五规划》，复线率到2010年才争取达到45%。如此，在我国尤其是西部铁路尚有很多的增建二线（或复线）工程要进行。而在西部地区增建二线（复线），临近既有线隧道的隧道施工技术无疑是一个难点：既要快速施工，又要保障既有线安全运营。

一、工程概况

襄渝Ⅱ线04标段新红胜隧道位于四川省万源市罗文镇境内，里程范围ZDK515+822～ZDK516+752,隧道全长930m，围岩为Ⅲ级～Ⅴ级，其中Ⅲ级753m、Ⅳ级20m、Ⅴ级157m。本隧道按新奥法施工，采用光面爆破，全隧道采用上下台阶法施工，锚、网、喷初期支护，拱墙一次衬砌。该隧道与既有红胜隧道走向平行，二者线间距仅15-20m，实际结构间距最小仅8m，出口端独头掘进。出口段岩性为泥岩夹砂岩，节理发育，节理为N45°E/45°~65°及N20°E/60°E，微张开状，间距0.5~1.0m，内夹有粘土充填，主要沿 N45°E/45°~65°节理面坍滑，无地下水。隧道出口浅埋偏压，最浅埋深6m，要求采用弱爆控制爆破，最大爆速10cm/s，务必保证既有线设备安全。

本隧道施工技术难点为：保证短间距的既有线隧道安全，洞口偏压浅埋段施工，控制爆破。

二、既有线隧道加固

本隧道与既有线隧道最小线间距15m，且既有线隧道修建于1972年，受当时的条件限制，既有线隧道混凝土衬砌质量较差，多处开裂，衬砌型式为直墙曲拱结构。

根据地质情况及既有隧道相关资料，新建隧道施工采取以下措施：

（一）施工前积极与运营单位加强联系、沟通与协调，并对施工人员进行既有线施工安全培

训，经考核合格后方能上岗。施工过程中联系设备管理单位（工务段、供电段）配合，利用供电段维修天窗施工，施工时于隧道进出口端分别设专职安全员防护，以保证施工安全。

（二）施工中对既有隧道进行密切观测，对隧道衬砌基本完好的以目测为主，在既有线靠近

新线一侧边墙部位（内轨顶线上1.5m）每5m设10cm×20cm的砂浆贴片（贴片厚为5～10mm），在新线隧道施工过程中每天检查观测砂浆贴片的变化情况；对有裂损的衬砌进行定点监测，并观察砂浆贴片有无破坏、裂缝变化情况；其观测及监测持续至新建隧道衬砌施作后。

（三）利用供电段维修天窗时间对既有红胜隧道拱部及边墙裂纹进行标识。对有扩张趋势的

既有裂缝及新增裂缝进行整治。

新建隧道ZDK515+822～+922及ZDK516+720～+754段对既有线隧道进行加固。既有隧道左侧边墙至拱脚上1m范围设置φ25中空注浆锚杆，间距1.2m，梅花型布置，并利用锚杆钻孔对衬砌后充填注浆以充填既有衬砌后空隙等。对ZDK515+822～+902、ZDK516+170～+240、ZDK516+420～+450对应既有线隧道衬砌加强观测，具体按照常规观测早晚各1次，新线隧道爆破作业前后各观测1次，做好记录，前后对比分析。

（四）对于隧道既有裂缝和新增裂缝，在衬砌背后岩体完整、无水、无空洞时采用骑缝锚杆，

对于软弱围岩、有水、衬砌背后空洞或回填不密实部位时采用骑缝锚管。骑缝锚杆采用φ22砂浆锚杆，每根长3.5m，沿裂缝两侧交错布置，距裂缝50cm，沿裂缝间距1.0m。错台裂缝的错动侧设两排骑缝锚杆（管），间距 1.0m，梅花形布置。锚杆（管）断头槽在锚杆（管）的抗拔力达到设计强度后，用膨胀水泥砂浆回填，并与原衬砌打磨平整。锚杆端头通过螺母与垫板连接，锚管端头焊接（堆焊）于垫板上，焊缝高度不小于10mm。对错台裂缝的错动侧的错台部分进行修凿处理，打磨平整。φ32锚管注浆孔加工要求：孔径8mm，孔距10~20cm，交错设置，锚管尾端部位于既有衬砌内部分不加工注浆孔。注浆压力0.4~0.5Mpa，注浆时对既有衬砌裂缝进行观察，以防衬砌破坏坍落，确保施工及运营安全。

三、新建隧道洞口偏压浅埋段施工

新建隧道洞口浅埋偏压段最浅埋深只有6m，且岩石风化严重；两隧道口位置结构实际间距仅10m。采取如下措施既保证既有线隧道安全，又保证顺利穿越偏压浅埋段进洞。

（一）原设计洞口防护简单粗糙，对浅埋偏压因素可能造成既有线隧道的安全影响考虑不周，

在2006年3月进洞时，左侧边坡发生塌滑。后经设计院专家组现场办公与我方共同商定提出增加防护加固的变更措施。

1.ZDK516+750~+757段采用IV式V级明洞衬砌，洞门采用IV式V级明洞门。

2.对洞顶仰坡、左侧坍滑面采用￠42钢花管注浆加固，加注1：1水泥砂浆，注浆由下向上进行，浆液采用UJW3型砂浆搅拌机拌制，浆液浓度由试验确定。注浆后立即堵塞导管孔口，防止浆液外流。注浆过程如有窜浆或跑浆时，可间隔、间歇注浆，直至全部完成。网喷防护，喷C20混凝土，厚10cm,钢筋网采用￠8钢筋，网格间距20cmX20cm，钢花管为无缝钢管，管壁钻8mm孔，纵向间距20cm，每根长4m ,壁厚

3.5mm,布设间距1m，梅花形布置。

3.ZDK516+752线路中心线右侧（靠近既有线隧道一侧）6.25m处设一根预加固钢筋混凝土桩，桩长16m，桩径2.5mX1.75m，待桩身混凝土浇注完毕并达到设计强度后方可进行隧道段开挖。桩身开挖时严格按照既有线控制爆破作业施工，控制钻孔深度及装药量，在做好炮被及防护到位后在天窗点内爆破作业。施工工序：边仰坡加固防护---施工预加固桩---隧道段开挖。

（二）隧道出口段支护

拱部设置超前大管棚超前支护，钢管采用￠108无缝钢管，壁厚6mm，沿管壁钻8mm圆孔，错开布置尾端外露部分不设处浆口。管长24m,丝扣联接，端部加工成圆锥形，环向间距40cm，单排设置。钻孔外插角2 o，成孔后采用高压风清孔，钻孔装管后即进行注浆（1：1水泥砂浆），间隔注浆。严格控制钻孔深度、角度，以及孔间距。

支立钢筋格栅拱架，与管棚外露部分紧密结合并焊接，形成整体。格栅采用￠25钢筋作为主骨架，钢板螺栓连接，纵向间距0.5m，环向￠25钢筋连接，连接钢筋间距0.8m。设双层钢筋网片，网片采用￠8钢筋，网格间距20cmX20cm，径向砂浆锚杆（￠28螺纹钢筋）间距1.0（环向）X0.5m(纵

向) ，径向锚杆、钢筋网均与格栅紧密焊接，喷射C20混凝土，厚22cm。待渡过大管棚后改用￠42小管棚，间距0.40m，管长3.5m，搭接长度不少于1.5m。管内加注1：1水泥砂浆，其余参数不变。

全洞采用上下台阶施工，上台阶每循环进尺1.0m，采用控制爆破。爆破后随即初喷3-5cm进行封闭，然后支立格栅拱架等初期支护及下循环超前支护。

上、下台阶开挖支护工艺顺序：

超前支护上台阶掘进上台阶锚喷支护下台阶掘进下台阶锚喷支护仰拱衬砌拱墙二次衬砌

（三）隧道洞内V级围岩支护

ZDK515+822～+922及ZDK516+728~+695段Ⅴ级围岩设置拱墙格栅钢架及拱部φ42超前小导管注浆加强支护；钢筋格栅钢架纵向间距1.0m,超前小导管纵向间距2.0m,环向间距0.4m,每环20根,每根长3.5m。钢筋网片采用￠8钢筋，网格间距20cmX20cm，C20喷射混凝土厚20cm。

四、控制爆破及弱爆破

新红胜全隧道采用上下台阶法施工，上台阶空间为保证能够机械作业，采用大断面：高度5m。ZDK515+822～+922及ZDK516+675～+754段新建隧道采用控制爆破开挖的地段，其爆破震速不得大于10cm/s。ZDK515+922～ZDK516+675段采用弱爆破开挖，施工中根据开挖情况及观测情况及时优化调整爆破参数，以确保既有隧道及进口路基边坡的安全。施工时加强控制爆破规模，优化爆破参数，必要时加强防护措施。

（一）洞口控制爆破

洞口段控制爆破不按常规光面爆破进行，上台阶施工时先在掌子面沿隧道开挖轮廓钻周圈空眼，间距0.4m,在断面中间按照分次爆破，由内到外，密集钻孔，孔间距0.5m，孔深1.2m，按照0.5Kg/m3的炸药单耗进行药量控制，爆破后采取挖掘机配合，局部补爆的方式，进行掘进开挖，每循环控制进尺为1.0m。由于出口洞口段属于浅埋偏压，距既有线隧道线间距小，因而爆破掘进采取方式较保守，工效较低，但有效保证了洞口的稳定和既有线隧道的安全。

（二）、隧道弱爆破方案

1.掏槽爆破：

本隧道全段均采用水平楔形掏槽，水平夹角为65°。～75°，对称眼孔底间距20cm～30cm。孔深为2.2m，每循环进尺按1.8m控制。

2.炮眼布置

⑴对炮眼布置的要求

有较高的炮眼利用率。

先爆炸的炮眼不会破坏后爆炸的炮眼，或影响其骨装药爆轰的稳定性。

爆破块度均匀，大块率少。

爆堆集中，飞石距离小，不会损坏支架或其它设备。

爆破断面和轮廓符合设计要求，壁面平整并能保持隧道围岩本身的强度和稳定性。

⑵炮眼布置的方法和原则

工作面上各类炮眼布置是“抓两头、带中间”。即首先选择适当的掏槽方式和掏槽位置，其次是布置好周边眼，最后根据断面大小布置辅助眼。

掏槽眼的位置会影响岩石的抛掷距离和破碎块度，布置在断面的中央偏下，并保证辅助眼较为均匀。

周边眼布置在断面轮廓线上，按光面爆破要求，各炮眼要相互平行，眼底落在同一平面上。底眼的最小抵抗线各炮眼间距通常与辅助眼相同，为保证爆破后在隧道底板不留“炮根”，便于出碴，底眼超过底板轮廓线约20cm（与炮眼间距有关）。

布置好周边眼和掏槽眼后，再布置辅助眼。辅助眼是以槽腔为自由面而层层布置的，均匀地分布在被爆岩体上，并根据断面大小和形状调整好最小抵抗线和邻近系数。

3.装药结构和单位用药量

掏槽眼、辅助眼：采用连续不偶合反向起爆装药。炸药单耗指标按0.85~1.0Kg/m3控制。

周边眼：采用间隔不偶合反向起爆装药，用竹片与绑绳固定药卷导爆索传爆。单位用药量在施工中根据岩层变化和既有线的观测情况随时进行调整，以求达到最佳爆破效果。

4.光面爆破参数

光面爆破参数表

5.爆破图表

⑴上台阶爆破图表

炮眼布置图

1111

333

777

7779

560

周边眼装药结构

宽竹片

导爆索

上台阶爆破参数

⑵下台阶开挖

7 9

五、结论

通过对既有线隧道加固处理，对浅埋偏压出口段进行支护加强，控制爆破，对洞内IV级III级围岩地段进行短进尺光面弱爆破，支护紧跟，该隧道目前进展良好，顺利通过了浅埋偏压出口段施工，目前上台阶掘进820m,下台阶掘进150m。经量测出口段洞室已经稳定。既有线红胜隧道加固出口部分已经进行完毕，在新线隧道施工中经观测整体洞室稳定，砂浆贴片完好，裂缝无发展。该隧道成功解决既有线隧道加固稳定，浅埋出口段洞口施工，洞口V级及洞内III级围岩弱爆破这三大技术难点。

参考文献

1.《铁路隧道施工规范（TB10204-2002）》。

2.何广沂《工程爆破新技术》北京中国铁道出版社 2000

作者简介

姬拥军（1975-？）专科毕业，铁道工程专业，电话：135********，EMIL：vahhreh@https://www.wendangku.net/doc/fb18266507.html,