2--新中梁山隧道上跨既有線機(jī)械開(kāi)挖

1、<p>　　隧道上跨既有線交叉影響段機(jī)械開(kāi)挖技術(shù)</p><p>　　中鐵十七局集團(tuán)第一工程有限公司成渝項(xiàng)目 </p><p>　　摘要 成渝客專(zhuān)新中梁山左線隧道于D3K291+120處上跨既有襄渝鐵路中梁山隧道，兩線相交角度約34°，軌面相差12.95m，凈距2.81m左右；新中梁山右線隧道于YDK291+220處上跨既有襄渝鐵路隧道，兩線相交角度約34&#

2、176;，軌面相差14.06m，凈距4.18m左右，下錨段凈距2.7m。在保證既有隧道行車(chē)安全下，新修隧道采用機(jī)械開(kāi)挖施工技術(shù)通過(guò)。</p><p>　　關(guān)鍵詞 交叉影響段 既有線運(yùn)營(yíng)安全 機(jī)械開(kāi)挖 銑挖機(jī) 監(jiān)控量測(cè) </p><p><b>　　1.工程概況</b></p><p>　　成渝客專(zhuān)新中梁山隧道為左右線分修的兩座單線隧

3、道，其中左線長(zhǎng)4124m，右線長(zhǎng)4119m，隧道線間距在19.1m～65.3m之間，最大覆蓋層厚度270m，最小覆蓋層厚度4.7m，隧道多次通過(guò)小型煤窯采空區(qū)，下穿或上跨多條既有鐵路和公路隧道，洞口淺埋段上部為居民區(qū)，施工環(huán)境非常復(fù)雜。新中梁山左線隧道于D3K291+120處上跨既有襄渝鐵路中梁山隧道，兩線相交角度約34°，軌面相差12.95m，凈距2.81m左右；新中梁山右線隧道于YDK291+220處上跨既有襄渝鐵路隧道，

4、兩線相交角度約34°，軌面相差14.06m，凈距4.18m左右，下錨段凈距2.7m。新中梁山左線隧道D3K291+050～D3K291+190，新中梁山右線隧道YDK291+150～YDK291+290，合計(jì)280米影響范圍，其中交叉點(diǎn)前后各40米為機(jī)械開(kāi)挖，臨近機(jī)械開(kāi)挖30米為控制爆破。兩隧道平面關(guān)系詳見(jiàn)圖1.1。剖面關(guān)系相見(jiàn)圖1.2。</p><p>　　隧道穿過(guò)三疊系中統(tǒng)雷口坡組，下統(tǒng)嘉陵江組、飛

5、仙關(guān)組地層，巖性主要為白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r夾石巖，炭質(zhì)頁(yè)巖，巖體完整。石膏為軟層，具膨脹性；鹽溶角礫巖膠結(jié)較差，部分呈碎塊石狀，遇水易軟化崩解。地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具硫酸鹽侵蝕，環(huán)境作用等級(jí)為H1～H2。主要不良地質(zhì)為巖溶問(wèn)題。該段地下水環(huán)境極其敏感。</p><p>　　待襄渝線既有中梁山隧道臨時(shí)加固完成，襯砌背后空洞、不密實(shí)帶注漿達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，開(kāi)挖新中梁山隧道D3K291+080～+160(長(zhǎng)度80m)和YDK

6、291+180～+260（長(zhǎng)度80m）立交影響段，只開(kāi)挖軌面以上部分，采用機(jī)械開(kāi)挖，及時(shí)施做初期支護(hù)，臨時(shí)仰拱封閉。</p><p>　　待興隆場(chǎng)編站開(kāi)通運(yùn)營(yíng)后，封閉既有襄渝線中梁山隧道，對(duì)立交影響段采用鋼筋混凝土襯砌置換，襯砌達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，開(kāi)挖軌面以下部分，施作新中梁山左右線隧道二次襯砌。</p><p>　　圖1.1新中梁山左右線隧與既有襄渝線中梁山隧道平面關(guān)系</p>

7、<p>　　圖1.2 新中梁山左右線隧與既有襄渝線中梁山隧道剖面關(guān)系</p><p><b>　　2.機(jī)械開(kāi)挖工藝</b></p><p>　　2.1 機(jī)械開(kāi)挖設(shè)備</p><p>　　采用德國(guó)艾卡特ER2000-1型橫向銑挖機(jī)，銑挖頭安裝在挖掘機(jī)上。</p><p>　　銑挖機(jī)主要參數(shù)見(jiàn)表2.1、表2.2

8、。</p><p>　　表2.1銑挖機(jī)參數(shù)表</p><p>　　表2.2銑挖機(jī)銑挖量表</p><p><b>　　2.2 銑挖機(jī)特點(diǎn)</b></p><p>　　2.2.1 銑挖機(jī)優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　1、銑挖機(jī)具有耐用的銑挖頭軸承結(jié)構(gòu)和耐磨刀頭，可以大面積挖掘機(jī)中硬及中硬以下的巖石；&l

9、t;/p><p>　　2、低振動(dòng)、低噪音：可在限制爆破地段有效的替代爆破施工，減小對(duì)圍巖的擾動(dòng)，并能很好的保護(hù)環(huán)境。</p><p>　　3、精確控制施工：可以快速準(zhǔn)確的修整構(gòu)造物輪廓，在隧道開(kāi)挖中可以解決欠挖問(wèn)題，降低超挖引起成本增大問(wèn)題。</p><p>　　4、有利于保護(hù)巖體原有的自承能力，不易造成大面積變形及局部塌方。</p><p>　

10、　5、安全性好：使用銑挖機(jī)取代人工進(jìn)行軟巖或破碎巖層的隧道掘進(jìn)，排除掌子面前方工人開(kāi)挖的危險(xiǎn)，從而大大提高隧道施工的安全性。</p><p>　　6、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便：可以安裝在任何一臺(tái)既有液壓挖掘機(jī)上，可利用液壓破碎錘或液壓鉗的液壓回路進(jìn)行安裝，無(wú)需額外購(gòu)買(mǎi)挖掘機(jī)。</p><p>　　2.2.2 銑挖機(jī)缺點(diǎn)</p><p>　　1、開(kāi)挖時(shí)粉塵較大，噴霧對(duì)上部產(chǎn)

11、生的粉塵控制效果不佳，對(duì)其他平行作業(yè)影響較大；</p><p>　　2、開(kāi)挖下部及邊角修整時(shí)間長(zhǎng)，效率低；</p><p>　　3、裝配式銑挖機(jī)大部分能量消耗在將巖石研磨成顆粒及碎塊狀，施工效率大打折扣。</p><p>　　為了減小新中梁山隧道施工對(duì)既有線隧道的擾動(dòng)，杜絕使用爆破施工，根據(jù)銑挖機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)，采用機(jī)械開(kāi)挖掘進(jìn)。</p><p>&

12、lt;b>　　2.3 銑挖法施工</b></p><p>　?、偕吓_(tái)階開(kāi)挖，銑挖機(jī)開(kāi)挖一般按自下而上、先硬后軟的原則進(jìn)行，即從拱腳或邊墻腳開(kāi)始往上開(kāi)挖，這樣做的有利因素是下部開(kāi)挖后，棄碴可以暫時(shí)堆棄于施工現(xiàn)場(chǎng)，不影響后續(xù)開(kāi)挖。對(duì)于半硬半軟、軟硬不均的巖石，一般按先硬后軟的原則進(jìn)行，先開(kāi)挖硬巖面，硬巖在開(kāi)挖時(shí)可能因巖石堅(jiān)硬而花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間，此段時(shí)間內(nèi)不觸及軟巖，可防止對(duì)軟巖的擾動(dòng)，避免出現(xiàn)塌方。&

13、lt;/p><p>　　銑挖機(jī)在開(kāi)挖至拱腳時(shí)應(yīng)由專(zhuān)人指揮，不得超挖。拱腳處預(yù)留10～20cm厚由風(fēng)鎬鑿除，保證鋼架安裝時(shí)拱腳落在實(shí)處。另外還應(yīng)注意不要碰撞已成型的初期支護(hù)，避免使已作支護(hù)擾動(dòng)，破壞。</p><p>　?、谙屡_(tái)階開(kāi)挖采取跳馬口方式開(kāi)挖，即先對(duì)一側(cè)進(jìn)行馬口開(kāi)挖，另一側(cè)保留2～2.5m的寬度，以保證拱部穩(wěn)定。開(kāi)挖時(shí)先中間后邊墻，邊墻開(kāi)挖時(shí)在挖至拱腳處時(shí)，應(yīng)控制施工節(jié)奏，避免碰撞拱架

14、，如難以挖除，則由人工用風(fēng)鎬開(kāi)挖。</p><p>　?、凵稀⑾屡_(tái)階開(kāi)挖長(zhǎng)度不宜超過(guò)15m，圍巖條件變化時(shí)酌情縮短或延長(zhǎng)臺(tái)階長(zhǎng)度。</p><p>　　臺(tái)階法施工工序見(jiàn)圖2.1，圖2.2。</p><p>　　圖2.1臺(tái)階法工序橫斷面圖</p><p>　　圖2.2臺(tái)階法施工工序縱斷面圖</p><p><b&g

15、t;　　3.監(jiān)控量測(cè)</b></p><p>　　交叉影響段新中梁山隧道施工期間，一是對(duì)既有襄渝線中梁山隧道進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，二是新中梁山左右線隧道開(kāi)挖后的圍巖監(jiān)控量測(cè)。</p><p>　　3.1 既有襄渝線中梁山隧道自動(dòng)化監(jiān)測(cè)</p><p>　　為確保既有襄渝鐵路中梁山隧道運(yùn)營(yíng)安全及新建成渝客專(zhuān)新中梁山左右線隧道施工安全，新中梁山左右線隧道立交段施工

16、期間，需加強(qiáng)對(duì)既有線隧道監(jiān)控量測(cè)，并根據(jù)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果指導(dǎo)新中梁山左右線隧道施工。</p><p>　　既有襄渝鐵路作為進(jìn)入重慶樞紐的交通要道，列車(chē)運(yùn)營(yíng)頻繁，為確保列車(chē)運(yùn)營(yíng)和人員安全，在既有線加固完成，新建線路施工期及新建線路通過(guò)該段施工完成后24月內(nèi)，采用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。</p><p>　　自動(dòng)化監(jiān)測(cè)內(nèi)容為拱頂下沉和圍巖收斂。</p><p>　　監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置：在既有中

17、梁山隧道K821+540～+570段（30m）、K821+653～+683段（30m）布置測(cè)量斷面，以新建線路中線為中點(diǎn)，分別向兩側(cè)間隔5m、15m處各設(shè)置1處，即在K821+540、K821+550、K821+555、K821+560、K821+570和K821+653、K821+663、K821+668、K821+673、K821+683斷面布設(shè)，采用三角基線法進(jìn)行拱頂沉降測(cè)試，斷面測(cè)點(diǎn)布設(shè)見(jiàn)圖3.1。</p><

18、;p>　　圖3.1自動(dòng)監(jiān)測(cè)期拱頂沉降、洞周收斂測(cè)點(diǎn)布置示意圖</p><p>　　為確保既有襄渝鐵路中梁山隧道運(yùn)營(yíng)安全，根據(jù)監(jiān)測(cè)信息劃分不同的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和采用不同的應(yīng)急預(yù)案。具體見(jiàn)表3.1。</p><p>　　表3.1監(jiān)測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)及應(yīng)急預(yù)案表</p><p>　　在銑挖機(jī)施工期間（2012.4～2012.6），既有線自動(dòng)化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示拱頂下沉及圍

19、巖收斂均在綠色安全等級(jí)。見(jiàn)數(shù)據(jù)分析圖3.2。</p><p>　　圖3.2 拱頂下沉和水平收斂變形數(shù)據(jù)分析圖</p><p>　　3.2新中梁山隧道立交影響段監(jiān)控量測(cè)</p><p>　　監(jiān)測(cè)斷面布置及量測(cè)要求：</p><p>　　新中梁山左、右線隧道立交影響段施工期間，D3K291+100～+140、YDK291+200～+240每間隔5

20、m設(shè)置監(jiān)控量測(cè)斷面1處，斷面測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖3.3</p><p>　　圖3.3新中梁山隧道立交影響段拱頂沉降、洞周收斂測(cè)點(diǎn)布置示意圖</p><p>　　凈空水平收斂量測(cè)和拱頂下沉量測(cè)采用相同的量測(cè)頻率。量測(cè)頻率見(jiàn)表3.2，實(shí)際量測(cè)頻率從表中根據(jù)變形速度和距開(kāi)挖工作面距離選擇合適的量測(cè)頻率。</p><p><b>　　表3.2量測(cè)頻率表</b>

21、</p><p>　　在銑挖機(jī)施工期間（2012.4～2012.6），新中梁山隧道拱頂下沉累計(jì)最大值為1.5mm，水平收斂最大值為1.45m。</p><p><b>　　4.結(jié)語(yǔ)</b></p><p>　　1、新中梁山隧道交叉影響段采用機(jī)械開(kāi)挖，順利通過(guò)交叉影響段，交叉影響段監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)均在規(guī)范要求內(nèi)，保證了既有襄渝線中梁山隧道運(yùn)營(yíng)及結(jié)構(gòu)安