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摘要：兰渝铁路白果湾下穿既有线隧道位于既有达成双线内轨面以下2.5m处，本文介绍了长管棚超前支护在下穿地段施工中的具体应用。
关键词：下穿；既有线；围岩加固；长管棚
中图分类号： X731 文献标识码： A 文章编号：
1、工程概况
白果湾下穿既有线隧道是兰渝铁路广安单线段建设工程中的一座重难点单线隧道，隧道位于四川省南充市凤凰镇境内，隧道全长275m，设计为单线隧道行车速度160km/h，隧道洞身43m为下穿已改建完成的时速200km/h既有达成双线铁路，洞身与既有铁路交角38°，隧道洞顶最小覆盖层厚度2.5m，既有线两侧为15～25m高路堑边坡。隧道采用“新奥法”原理设计、施工。
隧道洞身属第四系全新统坡洪积层、坡残积层松软土、粉质黏土及人工堆填碎石土，下状基岩为侏罗系中统沙溪庙组泥岩夹砂岩。岩层产状稳定，砂岩中节理较发育。
2、下穿既有线隧道施工难点
⑴隧道洞顶最小覆盖层厚度为2.5m对既有线的加固及隧道防沉降是难点
⑵既有达成线两侧为15m～25m高路堑边坡，两路堑边坡堑顶之间沿白果湾隧道中线方向的距离为102m,施工期间减小对边坡的挠动是难点。
3、下穿地段施工措施及工艺
3.1 施工措施
下穿既有线隧道施工工艺参考新奥法的基本原理，除在地表采取D型便梁措施降低地表沉降以外，洞身开挖中采用多种辅助施工措施加固围岩，充分调动围岩的自承能力，开挖前进行拱部超前支护，开挖后及时初期支护并封闭成环，使其与围岩共同形成联合支护体系，有效地抑制围岩因外界扰动过大而变形的一种综合施工技术。
下穿既有线隧道洞身开挖时影响将波及地表，除了对既有铁路主体工程的影响外，还对既有铁路边坡自稳能力的破坏，使隧道掘进更加困难，因此下穿既有线隧道施工必须严格控制地表及边坡的沉降变形。
针对下穿既有线白果湾隧道实际地质情况，对围岩的超前支护施工关键技术是“长管棚注浆固结围岩施工”。
3.2 施工工艺
图1 超前长管棚施工工艺流程图
3.2.1 施工准备
由于拱部需一次性打设ф108管棚43m，必须用专业钻机才可成型，首先应做管棚工作室以满足机械就位，长管棚环向间距40 cm，采用热轧无缝钢管，壁厚6mm，管棚周壁钻注浆孔，孔径15mm，孔间距20mm，呈梅花型布置，且在管棚内设置钢筋笼，钢筋笼由4根Ф20钢筋和Ф42固定环组成。
3.2.2 測量放样
在施工前由测量人员画出每根导向管的位置，孔位偏差为±50mm，管棚导向管坡度严格控制在2°，并在导向墙上用白灰线做出标志，以便施工。
3.2.3 钻机就位
钻机就位处的岩层应进行夯实，确保在钻进过程中，钻机不发生倾斜或滑动。钻机的底坐应用水平尺或水准仪将其调平。钻臂的仰角与设计仰角相同。
3.2.4 钻孔
⑴ 施钻时，钻机大臂必须顶紧在掌子面上，以防止过大颤动而降低施钻精度。
⑵ 钻机开孔时钻速宜低，钻进20cm后进入正常钻速。
⑶ 换钻杆时，要注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤，中心水孔是否畅通等，不符合要求的应更换以确保正常钻进。
⑷ 由于埋深较浅的原因，无法准确的判定钻进角度，因此，在钻进过程中应注意对既有建筑的沉降及围岩变化的数据收集分析。
3.2.5 钢管连接及顶管
⑴ 钢管按每节分为6m、3m、6m三种规格加工，采用套管变径连接，在端头连接处采用一根长 60cm 的φ96钢管，伸入φ108钢管中 30cm ，在端部用电焊将管之间焊缝焊满，剩余 30cm 用作送入前一根钢管的尾部，并用电焊焊满，起连接和导向的作用。
⑵将钢管安放在大臂上后，钻机对准已钻好的引导孔，低速推进钢管，其冲击压力控制在1.8～2.0MPa，推进压力控制在4～6Mpa；当前一根钢管推进孔内，孔外剩余30～40cm时，开动凿岩机反转，使顶进联接套与钢管脱离，凿岩机退回原位，人工装上后一节钢管，大臂重新对正，凿岩机缓慢低速前进对准前一节钢管端部，人工持链钳进行钢管联接，使两节钢管在联接处联成一体，凿岩机再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管。
3.2.5 钢管注浆
采用全孔一次性注浆方式进行注浆，注浆采用定量～定压相结合原则，按单孔（先奇数孔、后偶数孔，钻孔安装完成1根，立即注浆1根）注浆顺序进行。注浆材料采用纯水泥浆，水灰比1：0.6～1：1，水泥采用普通硅酸盐水泥，水泥强度为PO.42.5，注浆压力控制在0.5～1.0Mpa。注浆结束标准：终压下注浆量小于0.1L/min，持压10min即可。注浆前应进行注浆试验，根据定量～定压相结合原则确定注浆量和注浆压力,防止大注浆量和高注浆压力,致使既有线路基隆起。
4、长管棚施工关键技术
4.1 管棚工作室的建立
下穿既有线隧道管棚施工，由于一次性成型43m，必须采用大型机械，如何满足大型机械在洞内作业是保证管棚施工的重要基础，本工程根据机械要求采用拱脚扩挖原则以满足机械就位。
4.2 钢管钻孔一次成型
在下穿既有线隧道管棚施工期间，由于受到既有线影响，避免既有线运营安全，管棚施工必须从单方向一次性成型43m，本工程采用C6全液压型钻机钻孔，改机械一次最深钻孔深度为100m，完成满足施工要求。
图2工作中的C6钻机
5、效果检验
下穿既有线隧道长管棚超前支护经过精心组织施工，最终顺利完成钻进并注浆，在下穿既有线段开挖过程中，钢管的环向间距及纵向角度满足设计要求，注浆效果满足明显，很好的起到了超前支护的效果，提高了下穿段开挖进度，并很好的控制了既有线地表的沉降。
6、结束语
随着我国高速铁路的快速发展，由于高速铁路线路线形的需要，浅埋、软弱围岩和下穿既有铁路的隧道无法避免，而下穿段隧道施工如何确保既有线运营安全是施工中的重难点，超前长管棚施工得当是可以降低对既有线营运安全的风险，从而为以后的施工打下坚实的基础，同时也为同类工程的处理积累了经验，具有一定的借鉴作用。
参考文献：
《铁路隧道施工技术规范》
《路桥工程施工新技术实用手册隧道施工新技术分册》
《铁路工程施工技术手册隧道》
关键词：下穿；既有线；围岩加固；长管棚
中图分类号： X731 文献标识码： A 文章编号：
1、工程概况
白果湾下穿既有线隧道是兰渝铁路广安单线段建设工程中的一座重难点单线隧道，隧道位于四川省南充市凤凰镇境内，隧道全长275m，设计为单线隧道行车速度160km/h，隧道洞身43m为下穿已改建完成的时速200km/h既有达成双线铁路，洞身与既有铁路交角38°，隧道洞顶最小覆盖层厚度2.5m，既有线两侧为15～25m高路堑边坡。隧道采用“新奥法”原理设计、施工。
隧道洞身属第四系全新统坡洪积层、坡残积层松软土、粉质黏土及人工堆填碎石土，下状基岩为侏罗系中统沙溪庙组泥岩夹砂岩。岩层产状稳定，砂岩中节理较发育。
2、下穿既有线隧道施工难点
⑴隧道洞顶最小覆盖层厚度为2.5m对既有线的加固及隧道防沉降是难点
⑵既有达成线两侧为15m～25m高路堑边坡，两路堑边坡堑顶之间沿白果湾隧道中线方向的距离为102m,施工期间减小对边坡的挠动是难点。
3、下穿地段施工措施及工艺
3.1 施工措施
下穿既有线隧道施工工艺参考新奥法的基本原理，除在地表采取D型便梁措施降低地表沉降以外，洞身开挖中采用多种辅助施工措施加固围岩，充分调动围岩的自承能力，开挖前进行拱部超前支护，开挖后及时初期支护并封闭成环，使其与围岩共同形成联合支护体系，有效地抑制围岩因外界扰动过大而变形的一种综合施工技术。
下穿既有线隧道洞身开挖时影响将波及地表，除了对既有铁路主体工程的影响外，还对既有铁路边坡自稳能力的破坏，使隧道掘进更加困难，因此下穿既有线隧道施工必须严格控制地表及边坡的沉降变形。
针对下穿既有线白果湾隧道实际地质情况，对围岩的超前支护施工关键技术是“长管棚注浆固结围岩施工”。
3.2 施工工艺
图1 超前长管棚施工工艺流程图
3.2.1 施工准备
由于拱部需一次性打设ф108管棚43m，必须用专业钻机才可成型，首先应做管棚工作室以满足机械就位，长管棚环向间距40 cm，采用热轧无缝钢管，壁厚6mm，管棚周壁钻注浆孔，孔径15mm，孔间距20mm，呈梅花型布置，且在管棚内设置钢筋笼，钢筋笼由4根Ф20钢筋和Ф42固定环组成。
3.2.2 測量放样
在施工前由测量人员画出每根导向管的位置，孔位偏差为±50mm，管棚导向管坡度严格控制在2°，并在导向墙上用白灰线做出标志，以便施工。
3.2.3 钻机就位
钻机就位处的岩层应进行夯实，确保在钻进过程中，钻机不发生倾斜或滑动。钻机的底坐应用水平尺或水准仪将其调平。钻臂的仰角与设计仰角相同。
3.2.4 钻孔
⑴ 施钻时，钻机大臂必须顶紧在掌子面上，以防止过大颤动而降低施钻精度。
⑵ 钻机开孔时钻速宜低，钻进20cm后进入正常钻速。
⑶ 换钻杆时，要注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤，中心水孔是否畅通等，不符合要求的应更换以确保正常钻进。
⑷ 由于埋深较浅的原因，无法准确的判定钻进角度，因此，在钻进过程中应注意对既有建筑的沉降及围岩变化的数据收集分析。
3.2.5 钢管连接及顶管
⑴ 钢管按每节分为6m、3m、6m三种规格加工，采用套管变径连接，在端头连接处采用一根长 60cm 的φ96钢管，伸入φ108钢管中 30cm ，在端部用电焊将管之间焊缝焊满，剩余 30cm 用作送入前一根钢管的尾部，并用电焊焊满，起连接和导向的作用。
⑵将钢管安放在大臂上后，钻机对准已钻好的引导孔，低速推进钢管，其冲击压力控制在1.8～2.0MPa，推进压力控制在4～6Mpa；当前一根钢管推进孔内，孔外剩余30～40cm时，开动凿岩机反转，使顶进联接套与钢管脱离，凿岩机退回原位，人工装上后一节钢管，大臂重新对正，凿岩机缓慢低速前进对准前一节钢管端部，人工持链钳进行钢管联接，使两节钢管在联接处联成一体，凿岩机再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管。
3.2.5 钢管注浆
采用全孔一次性注浆方式进行注浆，注浆采用定量～定压相结合原则，按单孔（先奇数孔、后偶数孔，钻孔安装完成1根，立即注浆1根）注浆顺序进行。注浆材料采用纯水泥浆，水灰比1：0.6～1：1，水泥采用普通硅酸盐水泥，水泥强度为PO.42.5，注浆压力控制在0.5～1.0Mpa。注浆结束标准：终压下注浆量小于0.1L/min，持压10min即可。注浆前应进行注浆试验，根据定量～定压相结合原则确定注浆量和注浆压力,防止大注浆量和高注浆压力,致使既有线路基隆起。
4、长管棚施工关键技术
4.1 管棚工作室的建立
下穿既有线隧道管棚施工，由于一次性成型43m，必须采用大型机械，如何满足大型机械在洞内作业是保证管棚施工的重要基础，本工程根据机械要求采用拱脚扩挖原则以满足机械就位。
4.2 钢管钻孔一次成型
在下穿既有线隧道管棚施工期间，由于受到既有线影响，避免既有线运营安全，管棚施工必须从单方向一次性成型43m，本工程采用C6全液压型钻机钻孔，改机械一次最深钻孔深度为100m，完成满足施工要求。
图2工作中的C6钻机
5、效果检验
下穿既有线隧道长管棚超前支护经过精心组织施工，最终顺利完成钻进并注浆，在下穿既有线段开挖过程中，钢管的环向间距及纵向角度满足设计要求，注浆效果满足明显，很好的起到了超前支护的效果，提高了下穿段开挖进度，并很好的控制了既有线地表的沉降。
6、结束语
随着我国高速铁路的快速发展，由于高速铁路线路线形的需要，浅埋、软弱围岩和下穿既有铁路的隧道无法避免，而下穿段隧道施工如何确保既有线运营安全是施工中的重难点，超前长管棚施工得当是可以降低对既有线营运安全的风险，从而为以后的施工打下坚实的基础，同时也为同类工程的处理积累了经验，具有一定的借鉴作用。
参考文献：
《铁路隧道施工技术规范》
《路桥工程施工新技术实用手册隧道施工新技术分册》
《铁路工程施工技术手册隧道》