隧道内桥梁的施工技术探讨

隧道内桥梁的施工技术探讨

摘要：本文结合自己多年从事隧道桥梁施工方面的工作，结合实例进行探讨了隧道桥梁施工的技术。

关键词：桥梁；施工技术； 1 工程概况

某隧道DK73+014～DK73+030段经隧道开挖揭示为狭长溶洞，深约20.0m，可见宽度约8.0m，与线路中线成600夹角，溶洞形态复杂，周边溶蚀发育，为常年流水的暗河通道。为确保线路的正常运营，采用桥梁跨越方式通过：根据相关变更设计文件，列车荷裁由桥梁承担，隧道围岩压力由隧道结构承担。桥梁采用1×32.0m筒支梁桥方案，两桥台基础均采用钻孔桩基础，全桥共8根由 1．250m钻孔桩，桩长10．5～19.0m不等。桥台采用“一”字型桥台为特殊设计桥台，梁部为单孔32.0m曲线梁((通桥(2005)2101)；隧道采用跨越拱+衬砌的防护方案，跨越拱分别在隧道左、右侧边墙设置，用以承担围岩压力及支撑拱顶以上二衬单线铁路隧中桥施工通常会面临以下问题：

(1)隧道内桥梁施工场地狭小，隧道内钻孔时，在桩机进洞的布置、泥浆的排放等方面对施工组织的影响较大。

(2)桥桩基靠近地下通道，岩溶发育，地质情况复杂，施工的不确定性因素和安全隐患较多。

(3)隧道二衬同样需要跨越暗河通道，施工难度较大。

(4)在半径800m的单线隧道内架设32m铁路桥梁，无论人工架设还是架桥机架设都面临诸多困难。

(5)隧中桥与隧道通常不能同步施工，造成工期压力陡增。针对存在的困难，要求根据实际情况以桩基施工、桥梁架设和隧道二衬施工为重点，制定详尽的施工方案和应急预案，施工前做好技术准备，施工中强化现场管理和方案优化调整，备足施工资源，确保顺利施工。

2 桩基施工

2．1 场地布置

由于地质情况较差，桩基较深，为确保施工安全，采用钻孔桩施工，桩机使用了功率为55kw，质量为8t的冲击钻机，桩机基座宽2．2m，高8．5m(工作高度，含桅杆)，长6．5m。而原隧道未施工仰拱及衬砌部分，净高8．17m，底宽6.5m。施工时隧底分二次刷方到位，第一次为满足桩机高度要求，将隧底降低2.0m，采用喷锚及钢架对其进行支护，并加设锚杆加强围岩稳定性；第二次

刷方保证梁底有1．5m净高。为保证工期，洞内共安排4台桩机同时施工，桩机拆分为基座、卷扬机和桅杆三部分运至洞内进行重新组合。在德保台布置2台桩机前后平行作业，田东台布置2台桩机对称作业，中间及德保台各设置泥浆池一个，并在中间备用蓄水池。泥浆池按4m×5m×2m设置，蓄水池按4m×4m×2m没置，见图1。

图1桩基施工平面

2台桩机在同一墩台中作业，受场地限制每台桩机均只安排纵向移动；冲击完成第一根桩纵向移动到第二根桩对位时，两桩机需进行交会，两桩机的定位滚筒相瓦干扰。可采取换滚筒的方式解决。

2．2桩基的岩溶处理

隧中桥位于岩溶强烈发育地段，桩基施T要穿越溶洞暗河，其施工是否顺利成为整个桥梁施工的关键，其施工要点如下所述。

2．2．1 钻孔过程中的岩溶处理

(1)片石粘土筑壁法

当钻至离溶洞顶部附近时，采用小冲程，逐渐将溶洞顶板击穿，防止卡钻。一旦发现泥浆面下降，应迅速补水，然后根据溶洞的大小按l：1的比例回填粘土和片石，仍采用小冲程冲砸，让粘土和片石充分挤入溶洞内壁。此过程必须循序渐进认真施工，一定待粘土和片石充分挤入溶洞形成稳定护壁后并且漏浆现象全部消失后才能转入正常钻进。

(2)钢护筒跟进法

当溶洞较大，溶洞无填充物或充填流塑状淤土，溶洞与其他溶洞联通或有流动水的情况，应采取钢护筒跟进法施工。钢护筒内径应比设计桩径大lOcm左右，施工时先用同样加大10cm的钻头钻孔，击穿溶洞顶板后，吊置钢护筒就位用钻头压到孔口，吊装第二节钢护筒焊接接长，并用钢筋帮焊加固。在护筒顶部盖一块厚12mm的钢板，提起钻头轻砸护筒中心使其下沉，如此反复直至护筒落到溶洞底部。

(3)综合法穿越多层溶洞

钢护筒跟进法处理多层溶洞时，应将穿越首层溶洞的钢护筒直径加大，每穿越一层溶洞将钻头和钢护筒直径缩小5～l0cm，最后确保桩径符合设计要求。当无法再下钢护筒时，如地下涌水量不大，可采用人工挖孔的方法处理，利用砼护壁支护穿越溶洞；或者再利用泥浆护壁法配合穿越溶洞。

2．2.2克服水下砼灌注过程中流失现象

穿越岩溶的钻孑L桩，由于成孔形状无法控制和一些空隙未完全挤紧填实，在钻孔过程中形成平衡的护壁容易在灌注过程中被挤破，造成砼流失，砼面下降应采取一些措施。

(1)加大砼的拌制和运输能力，加大首盘砼的灌注量。首盘砼灌注量由通常的2．Om3提高到3.0m3，避免因为首盘砼砍球后导管埋人不够而断桩。

(2)加大灌注过程中导管的埋深。导管埋深一般控制在3—4m，在灌注程中勤测砼面高度，掌握砼表面升降趋势，避免砼表面突然下降导管口悬空造成断桩事故。

(3)对漏浆较多或钻孔过程中多次漏浆的桩孔，在灌注时加大灌注高度，一般考虑高于设计1.5—2.Om，避免在灌注完毕拔出导管后砼面下降造成短桩。

3 跨越拱施工

跨越拱全长约29．92m，净跨约23．92m，拱轴采用二次抛物线形，其拱顶曲线为y=3．49× +7．8，拱底曲线为y=5．66× +6.8，跨中截面为1.0m×1.0m，采用c40钢筋混凝土结构，镶嵌在隧道两侧岩壁上。

3．1 拱座施工

跨越拱拱座为横贯隧底的钢筋砼结构，其宽×高×长为3．5 m×2．O m×7．8 m，拱座紧贴桥台以利增强抗水平推力能力，拱座底部9 m范围内由于岩溶发育强烈进行座底注浆处理。拱座采用爆破开挖，基底预留50 cm采用破碎头和膨胀剂配合风镐开挖，现场绑扎钢筋立模浇筑成型，在拱圈位置处预埋拱圈钢筋。

3．2拱圈施工

拱圈嵌入隧道侧壁岩石0.6～0.8 m不等，施工前需进行准确测量精确放线。在隧道壁设计位置上建立独立平面坐标系，取△X=O．5 m按设计曲线参数放出拱顶、拱底大样。施工时采用风镐凿槽，局部使用膨胀剂辅助成槽，凿槽过程中保留原初支钢架不截断以利结构安全。成槽后人工绑扎钢筋，使用钢管支架加固模板，泵送砼浇注成型。为加强跨越拱承受围岩压力减小跨越拱结构断面，需使用锚杆将跨越拱锚固在隧道侧壁上。锚杆类型采用R38n自钻式锚杆，杆长8．0m左右，间距1.Om×1.0m梅花形布置(见图2)。

图2DK73+038.84～DK72+998.92段洞身衬砌横断面

4 桥梁架设

该桥为1×32 m简支T梁桥，每片梁长32.6m，梁宽2.4 m，重约140t。桥梁位于尺=800m圆曲线上，衬砌按Ⅳ加强加宽60 cm设计，线路纵坡1.2％；由于铺设时间紧迫，如采用人工架梁，无法满足工期要求，拟采用现有的JQl60单臂梁架桥机进行架梁。在曲线半径R=800m的单线铁路隧道内使用架桥机架设32m跨度桥梁，面临诸多难题，在全国尚属首次。下面介绍隧道内架桥机架梁面临的问题及应对措施。

(1)架梁机作业高度受限时，采取以下措施：

①隧道二衬、仰拱填充先不施工，为架梁提供更大的空间。

②使用无碴矮轨轨道，比普通轨道降低60 cm。矮轨轨道使用厚钢板为底板，其上使用焊接方钢作为列车走行轨道，每节矮轨轨节长2m。铺设时应每5m放设中线控制轨道走向，并精确控制内轨距在l435(+6，一2)mm以内。

③架梁机低位架梁可降低架梁高度要求。

(2)隧道内曲线梁架设架桥机大臂伸臂受限时，采取以下措施：

①将线路预先向曲线内侧拨道其拨道量大小应根据曲线半径架桥机伸臂时最大偏离量、隧道半宽、架桥机大臂前端宽度等条件计算确定，一般拨道后使架桥机能顺利伸臂并有15cm富余即可，拨道量过大可能会使大臂后端碰到隧道外侧侧壁或使1号车车体碰到隧道内侧侧壁。如在架设尺=800m的32梁时可将线路内拔45cm。

②低位伸臂降低伸臂时大臂的高度，以使大臂在隧道较宽位置完成伸臂。

5 隧道二衬施工

由于铺架时间异常紧迫，而百布隧中桥距离铺架末端仅余3 km，所以采用“先铺架，再封锁施工二衬”的方案，即：完成架梁后先不施作二衬，而是让铺架机继续向前完成所有铺架任务后，再对线路进行封锁施工二衬。二衬台车从洞口推到隧中桥时，经反复论证采用跨轨枕方式推行而不必全部拆除沿途轨道，二衬砼采用高压泵从洞外泵送方式浇筑，取得成功，节约大量时间和成本。桥梁范围内二衬施工时，二衬台车需在桥梁上行走和支撑浇筑砼，其行走和支撑部位均位于桥梁翼缘板悬臂上，因此必须对桥梁翼缘板进行受力检算，并进行相应加固。本工程经检算桥梁缘板结构满足受力要求，同时在桥梁翼缘板底部按每米l根圆木顶撑保险，经实际检验翼缘板完好无损，方案取得成功。

6 结束语

在该铁路百布隧道隧中桥施工中，合理利用有限空间进行场地布置，桩基施

工采用多种方法穿越岩溶地质，对跨越拱实施精细化施工，组织攻关解决单线铁路隧道中架设32m跨度曲线梁的难题，使得该隧中桥施工安全、质量和工期目标顺利实现，并取得良好的经济效益，可为类似工程施工提供借鉴。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。