中铁十二局集团第四工程有限公司陕西西安710021
摘要：铁路隧道浅埋下穿高速公路施工开挖时采用控制爆破，合理用药，控制爆破规模，保证了爆破时路面质点振动速率。本文结合具体工程实例，重点就铁路隧道浅埋下穿高速公路施工技术进行了研究。
关键词：铁路隧道；浅埋下穿；高速公路；施工技术
0引言
本文对施工工艺进行了优化和细化，加强了洞内管棚和小导管注浆工艺控制，确保隧道的施工质量，同时根据本次项目的工程特点，提高了对高速公路安全和掌子面坍塌处理的应急处理能力，对隧道施工可能导致路面不均匀沉降进行控制，有效地保证了上方高速公路的正常运营能力。
1工程概况
某一隧道全长2300米，里程为D2K62+940~D2K65+240，其中D2K63+100~+420下穿渝黔高速公路路堑及路堤，交叉点的公路里程为K1048+500，铁路隧道里程为D2K63+223，铁路线路与公路呈小角度斜交。高速公路路堑边坡最高18米，路堤边坡最高9米，下穿公路路堑段隧道的拱顶开挖线至路面15m，D2K63+360高速公路既有石拱涵（跨度3m、边墙高2.5m、拱部半径为1.5m）处隧道开挖线的拱顶至涵洞内水沟底埋深4.5m，高速公路存在沉降或坍塌及边坡失稳面破坏风险。
2隧道内超前中、大管棚施工
2.1管棚工作室的施工
a．工作室设计与施工。工作室设置于每轮导向段前地段，根据钻机作业及管棚安装需要，工作室设计长度为8m，工作室断面较待开挖断面的设计轮廓线扩大45cm。当施工工作室段时，用1.2m的过渡段将拱顶提高45cm，采用I22a的工字钢进行支撑。b．导向架制作及导向管定位。为了保证导向管的安装精度，导向架由两榀型钢拱架组成，导向架沿线路方向的长为1.2m，用径向锚杆和纵向连接筋固定，然后在导向架上焊接固定大管棚导向管（φ150钢管）。
2.2钻机定位与钻孔
管棚钻孔采用管棚钻机钻孔。移动钻机至钻孔部位，调整钻机高度，钻杆方向和角度满足要求后即可开钻，钻孔采用偏心钻头，钻孔过程中密切注意钻杆角度的变化，并保证钻机不移位，在钻进过程中根据岩层的软硬程度控制钻进速度；钻孔到设计深度时退出钻杆，装管后注浆。
2.3管棚加工与安装
管棚连接采用丝扣连接，丝扣长度10cm，管棚加工前首先将管棚编号，偶数号的全部采用6m的钢管加工，奇数号的第一根采用3m钢管加工，其余全部采用6m钢管加工，保证安装后同截面接头不超出50%，管壁上钻8~16mm注浆孔。管棚孔成孔后，立即清孔，下φ127或φ75管棚，将管子送到孔底。
2.4管棚内注浆
注浆前对孔口外侧间隙采用锚固剂进行密封处理，防止浆液倒流和管棚在注浆压力作用下退出。注浆时采用注浆机进行注浆，浆液为1∶1的水泥浆。注浆要求；注浆采用压力控制，终压在1.3~2.0MPa，压力稳定时间1~5分钟。
2.5隧道暗挖与支护
隧道暗挖施工图设计中，该浅埋下穿段隧道采用Φ108mm超前大管棚和Φ42mm超前小导管相结合的方式进行洞内注浆加固岩体处理，大管棚长度为12m，环向间距30cm，纵向布设间距为6.0m；小导管长度为5m，环向间距30cm，布设于大管棚间，其纵向布设间距为2.0m，小导管主要作用是对大管棚下方切割土体进行注浆加固。隧道开挖采用双侧壁导坑法进行施工；同时采用双层钢架初期支护型式以及加强该段隧道二次衬砌钢筋设计组成的复合衬砌模式，确保因隧道拱顶覆盖层过薄引起的高速公路运营安全问题。
3隧道开挖方案
3.1爆破设计总体方案
本爆破设计是按最不利情况，隧道围岩全为砂岩进行爆破设计。为了确保高速公路的安全，开挖采取光面爆破，减少爆破对围岩的破坏、扰动。
3.2爆破设计
1）最大单响药量的计算：V=K×K/（Q1/3/R）α?式中：V—保护对象的安全振速，cm/s；本工点的保护对象是高速公路，设计要求振动限值V=2.5cm/s。?Q—最大单响药量，kg；R—爆源至保护对象距离，m；开挖线拱顶至高速公路路面R=15m。K、α—与地形地质有关的场地系数和衰减指数，K=100，α=1.6；K/—控爆系数，取K/=0.5。
经换算：
场地系数和衰减指数要经过爆破振动监测，数据分析后得出，最大单响药量要随着爆破点与路面的距离减小而减小。
2）炮孔深度L：本爆破设计的炮孔深度根据爆破部位不同进行调整，一般为0.7~1.9m。
3）炮孔数目N：本爆破设计炮孔直径采用φ42mm，每次开挖面积约为33~53m2，单位面积钻眼数为2.5~1.5个/m2（未包括光面爆破炮孔）。
4）炮孔布置：本设计为隔孔装药，保留空孔作为光面爆破导向孔和减震孔。炮孔间距为33cm，炮孔直径为42mm，能满足E值要求。设计装药集中度取最小值（q=0.15kg/m）。
5）单孔装药量的计算。周边眼装药参数在上面已确定，其它炮孔的装药量均可按下列公式计算：q=k×a×w×L×λ（kg）式中：q—单眼装药量（kg）；k—炸药单耗（kg/m3）；a—炮孔间距（m）；w—炮孔爆破方向的抵抗线（m）。
6）炮孔堵塞。堵塞材料采用炮泥（砂∶粘土∶水=3∶1∶1），堵塞长度不小于20cm，要求堵塞密实，不能有空隙或间断。
7）爆破器材的选择。采用乳化炸药，周边炮孔采用φ25mm小药卷，其它炮孔采用φ32mm标准药卷；采用非电毫秒雷管；周边炮孔间隔装药，采用导爆索传爆。
8）装药结构。使用导爆索传爆，掏槽眼和底板眼采用反向起爆，周边眼采用间断不偶合装药形式。
下穿段围岩全为V级，衬砌采用复合衬砌。型钢钢架采用I22a，间距为60cm；除D2K63+330~+380段使用φ127超前大管棚外，其余段落的超前支护均使用φ75超前中管棚；拱部使用φ25、长400cm中空注浆锚杆，边墙采用Φ22、长400cm的砂浆锚杆。锚杆呈梅花型布置，布设间距120（环向）×100cm（纵向）；导坑侧壁型钢钢架用I18加工，间距60cm。超前支护采用Φ22、长350cm的水平锚杆。钢架的定位锚杆为Φ22、长200cm。锁脚锚杆采用Φ22、长400cm的砂浆锚杆。
1）型钢钢架制作与安装。型钢钢架按1∶1比例进行实地放样。设置型钢钢架加工平台，根据设计线形制作加工模具，现场冷弯加工。加工好的各个单元放在样台上试拼；隧道各导坑每循环开挖后，首先检查开挖断面净空，合格后对新开挖面进行初喷砼，其后再安装型钢钢架。型钢钢架与隧道中心线垂直，连接要做到上、下端螺栓孔对齐。各分部型钢钢架拼装完并检查无误后，焊接纵向连接钢筋。
2）锚杆。a.中空注浆压力根据设计参数和注浆机性能确定，水灰比参考值为0.45~0.5。当注浆达到强度后进行喷射砼施工。b.导坑临时支护侧钢架范围打设Ф22，长200cm的定位锚杆。
3）钢筋网片。钢筋网片为φ8，孔眼间距为20×20cm。钢筋网片在加工场地内统一焊接成合适大小尺寸成片半成品，现场安装保证其足够搭接宽度，尾端焊接在锚杆外露头上。
4）喷射砼。喷砼施工采用湿喷工艺，工艺流程为先送风，后打开速凝剂，然后开始进料。根据受喷面部位和岩面光滑潮湿情况，适当调节风压和速凝剂掺量，以尽量减少回弹量。喷射砼材料要求、拌制要求、作业要求等均应满足设计及验标要求。
4公路涵洞预加固
由于公路涵洞是浆砌块?石，基础沉降容易破坏涵洞，?从而致公路路堤垮塌，在隧?道开挖至涵洞下方前，按涵?洞的内净空尺寸用工字钢冷?弯成型钢钢架，间距50cm。?钢架的纵向连接用Φ22钢?筋。型钢钢架与涵洞内弧之间用木楔和木板楔紧，横撑上满铺木板成栈桥作为人员通行的道路。
1）由于从高速公路下方穿越，必须重视保护围岩，尽量减少对围岩的二次扰动，并减轻震动以减少对高速公路过往车辆的影响，因此爆破开挖过程中必须坚持弱爆破原则，爆破控制在2cm/s范围内。
2）左、右两侧导坑施工时，一侧先行，待先行一侧开挖面超前另一侧导坑开挖面3m之后再开挖前进，严禁同时开挖。中部核心土分上下台阶开挖。在进行掌子面开挖出渣施工后，应用初喷砼及时封闭，隔绝掌子面与潮湿空气接触，以保证开挖面的稳定。
3）该下穿隧道段施工，先进行护拱施工，在施工工程中，护拱钢架架设时拱架脚不得置于虚渣上。临时钢架拆除应在隧道初期支护收敛变形观测稳定后进行。
4）在初期支护完成后，要及时进行围岩补偿注浆施工。在初期支护施工中，预留φ42mm回填注浆钢管，间距为2m×2m梅花布置，长度1m。浆液采用纯水泥单液浆，水灰比控制在1∶1.5~1∶1.8之间，注浆压力控制在0.5MPa，不得超过1MPa。
5）由于该浅埋段隧道右洞中心线以下围岩部分较好，局部有微风化花岗岩，所以在进行该浅埋段开挖掘进施工时，如现场实际情况是隧道中心线以下围岩较好，有一定自稳能力，并且需大药量爆破开挖时，或应采用上半部双侧壁导坑法开挖，下半部分采用台阶法进行开挖。
从监测的数据来看，在开挖及初期支护完成后的一段时间内地表沉降较大，特别是距离隧道中心线越近沉降越大，其中最大沉降累计值为6mm（最大沉降累计值8mm以下为安全值），距离隧道中心线越远沉降越小，其中距离20m的时候最大沉降累计值0.9mm（最大沉降累计值1mm以下为安全值）。由此可见，采用上述施工方案是十分可行的。
5结束语
在铁路工程施工中存在着铁路工程与公路工程相交问题，为保障铁路隧道施工与高速公路工程施工整体质量，需要根据实际情况，合理选择铁路隧道浅埋下穿高速公路施工技术。本文结合工程实例，以暗挖断施工技术与明挖断施工技术为重点，对该工程铁路隧道浅埋下穿高速公路施工技术的实际应用进行研究。该工程结合实际，合理设置施工工序及施工参数，有效保障了隧道工程及高速公路工程施工质量，其施工综合效益良好。
参考文献：
[1]杨严.浅埋黄土隧道下穿公路施工技术[J].中国西部科技，2014，12（7）：23-25.