浅埋暗挖穿越铁路砂卵石地层夯管帷幕施工技术

浅埋暗挖穿越铁路砂卵石地层夯管帷幕施工技术 浅埋暗挖穿越铁路砂卵石地层夯管帷幕施工技术 摘要：本文介绍了大断面隧道穿越铁路的防护施工技术，采用夯管法施工大管棚技术为今后类似穿越运营铁路施工提供安全保障并取得了一些成功经验。 关键词：浅埋暗挖隧道运营铁路夯管施工 中图分类号：F530.1文献标识码：A 1前言 南水北调中线京石段应急供水工程（北京段）总干渠下穿铁路立交工程与丰西京广下行联络线立体交叉，位置在丰西京广下行联络线K9+380.44m处，区间隧道采用浅埋暗挖法施工，施工时不中断铁路行车；由于此地段地质条件复杂，路基填料复杂，故隧道施工时会对该线路地基产生不均匀沉降，从而影响铁路行车安全，为此在隧道施工前需要对线路路基采取夯管帷幕加固防护措施。从而形成了浅埋暗挖隧道穿越铁路段采用钢夯管帷幕的施工技术，在穿越铁路中起到了防护铁路路基，减小路基沉降的作用，保证铁路运营安全。 2工程特点及难点 从地质条件、浅埋隧道的孔径及铁路运营安全等几方面分析比较，夯管帷幕暗挖施工技术有如下特点： 2.1针对路基地质条件多为砂加卵石地层，土体自稳能力差，极易在开挖中发生坍塌，故选用钢管帷幕，形成防护拱，保证安全。 2.2针对大孔径隧道施工，开挖难度及危险度大，采用钢管拱幕做帷幕起到明显的效果。 2.3采用钢管帷幕并有互锁连接形成能够承受荷载的钢管拱，从而保证路基上部土体的稳定，保证列车运营安全。 2.4钢管帷幕采用夯进的施工方法，不破坏地层结构，使原土体始终保持封闭的结构，降低上部土体及路基的沉降，不会对行车安全造成影响。 2.5互锁起到钢管滑道的作用，故互锁的焊接强度和精度要求较高。 2.6夯管夯进中的精度不易控制，所以在夯进定位管时严格控制夯进精度。 3适用范围 此种工艺地层适应性广泛，多使用于大孔径隧道穿越地面构筑物或特殊要求沉降量的地段。适用于各种土层、回填层及卵砾石层。 4工艺原理 4.1夯管帷幕也就是大管棚超前支护法： 即利用德国TT公司生产的380夯管锤，沿隧道顶向隧道纵向夯入带有连接互锁导向装置的325*14无缝钢管。依次按单双号将带连接互锁装置的钢管夯入，钢管夯通后利用TT40/60钻机螺旋出土将管内土壤钻出，然后向钢管内填注有压细石砼。钢管和有压细石砼形成水平向的钢砼桩，每根钢砼桩在导向连接装置的连接下形成钢砼桩帷幕。 4.2夯管帷幕的作用： 夯管帷幕可减少暗挖产生的地面沉降；减少因渗水局部土体剪切应力降低的这部分土体稳定；径大刚度高,有效起到棚架左右,有效的起到土体防坍塌的作用,保障上部土体的安全并保障开挖时的安全。 5施工工艺流程及操作要点 5.1施工工艺流程 管棚准备施工支架搭设 管材预加工夯进 5.2操作要点 清理工作竖井，同时搭设夯管支架与夯管导轨，可与其他工序同步同期施做；夯管施工顺序采用由中间向两边，一根夯击完毕后焊接钢管时可倒换至另一导轨，大大提高工效。在钢管夯进过程中，确保相邻两桩之间的互锁装置紧密锁死，以保证管棚的整体稳定性。 在夯管进行之前先将竖井基础夯实找平，然后沿隧道方向平铺枕木，由于竖井夯管初步定为分步进行，首先第一步竖井开挖至导向管以下相应位置，先夯上拱线的管材然后将竖井分两部开挖及夯管，夯左侧时，开挖右侧，两部同时进行。 平铺枕木宽度为10米，枕木间距为0.6米，枕木抄平后在上面开始搭设脚手架，脚手架高度为1.2米（两层）并设置拉杆。加固稳定后，在上面平铺木方和大板，夯管平台使用1.2cm厚钢板制作，夯管轨道使用32b,长度为12米。剩余高差采用枕木跺和木板调整。夯管锤和管材支架采用对拼20#槽钢焊接制作。 钢管出厂时为10米每根，将每段钢管的两端端口处打成35度坡口，以保证焊接质量。在每根管棚桩的前端必须加焊15公分宽的内切削钢环，确保钢管前端遇到障碍物不变形，以保证钢管在进土后不会发生偏离中心线的情况。同时，互锁与钢管相配合截成若干段（每根钢管相应配两条互锁）。 （1）采用龙门架吊装钢管及夯管锤； （2）夯管锤安装的连接配件，由出土器、连接卡瓦拉紧带、锤托架、供气管、空压机组成。安装时必须使锤体与夯进管中心位置保持一致，不得有偏差。 （3）将管材与夯管锤摆放到轨道后，调整升降平台，使钢管中心线与夯入中心线重合后，将互锁钢条焊接到钢管两侧再夯进。第一节管夯入米时停止夯进，按照已设定的中心轴线进行复测，如有偏差，立即纠正。在夯进4米时再复测一次，确保夯进方向不出现较大偏移。 （1）为保证夯进的精度，根据夯管锤工作性能和施工经验，首先在隧道拱顶及拱肩部夯进426的大孔径定位管，其他钢管随互锁滑槽夯进。 （2）为减少阻力，采用注入触变泥浆方法。 （3）第一节管夯进后，拆除夯管锤进行下一节管接口施焊。 （4）相邻两桩施工时，先将管桩上的互锁装置锁入槽内，再安装夯管锤进行夯管作业。在夯入过程中随时观察互锁卡槽，如有出槽开锁等情况立即停止夯进，采取相应措施处理，待互锁入槽后再继续进行夯管作业。 6材料与设备 7质量控制 7.1对于一次夯进10m长的钢管，安装导轨是非常必要的，而导轨的稳固性、方向正确性是最关键的。因此，轨迹的稳固应引起足够的重视；为了保证在夯管过程中，锤的震动力不致于引起导轨下沉，对导轨采用多道工字钢支撑。 7.2在安装夯管锤时，必须保证夯管锤与所夯钢管的同心同轴。 7.3施工过程中遵循勤勘测勤纠偏的原则，特别是开始的第一、第二根夯管过程，要增加校核次数，哪怕发现微小的偏差，都要纠正过来，否则，出管位置将会出现较大的偏差。导轨偏差可通过调整轨基校正。 7.4注意夯管锤工作参数的调整，特别是第一根管，应“轻锤慢进”夯入土层，同时，反复校核钢管方向。第一根管入土后，就基本决定了整条管的方向，切忌“重锤快进”，这样容易出现偏差。 结语 本工程在隧道穿越铁路期间，路基沉降变形较小，经过监测数据显示，最大沉降量为3mm，从而保证了隧道施工的安全和铁路行车的运营安全。通过夯管帷幕施工技术的实施，可以保障铁路运输的安全，减小铁路慢行的费用和铁路线路加固的刚度要求。通过本隧道的应用，其安全性、经济性和可行性得到了充分的证实，为大孔径隧道穿越铁路超浅埋施工提供了一种新的技术方法，具有较强的应用推广价值。 参考文献： 【1】 宫兵，张兴刚.夯管帷幕施工方法在中短隧洞工程中的应用，现代隧道技术，2004 【2】钟桂彤.铁路隧道M.中国铁道出版社,1996. 【3】翁汉民.地下工程量测与试验M.西南交通大学出版社,1989. 【4】干昆蓉,干晓蓉.浅埋地铁暗挖法施工地表沉降预测及控制基准研究C.1999 【5】南水北调中线京石段应急供水工程（北京段）总干渠下穿铁路立交工程施工组织设计