下穿既有铁路双线隧道盖挖施工方法
阅读说明：本技术 下穿既有铁路双线隧道盖挖施工方法 (Under wear existing railway double track tunnel cover and cut construction method ) 是由 刘晓欢 路遥 张志恒 谢兴 王玉伟 高志平 高新刚 段英杰 武泽帆 李军 张永超 于 2019-08-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种下穿既有铁路双线隧道盖挖施工方法,包括如下步骤：(1)、钻孔桩施工：1.1、机械就位、护筒埋设,1.2、泥浆制备；(2)、土方施工：2.1、基坑开挖,2.2、护拱“土模”施工；(3)冠梁及护拱施工：3.1、施工准备,3.2、基槽开挖,3.3、钢筋绑扎,3.4、支模,3.5、砼浇筑；(4)、土方回填施工。本方法通过“土模”代替传统工艺中的“支架+模板”模式,并通过“冠梁+护拱”混凝土一次浇筑的工艺,有效减少基坑暴露时间,完善明挖隧道施工方案,快速、安全的完成盖挖护拱的施工,及时恢复既有铁路,减少既有铁路停运时间,节约施工成本。(The invention discloses existing railway double track tunnel cover and cut construction method is worn under one kind, include the following steps: (1), drilled pile construction: 1.1, mechanical in place, shield-tube embedment, 1.2, slurrying；(2), earthwork construction: 2.1, excavation of foundation pit, 2.2, shield arch " clay model " construction；(3) crown beam and shield arch construction: 3.1, preparation of construction, 3.2, foundation trench excavation, 3.3, reinforcing bar binding, 3.4, formwork, 3.5, concrete placings；(4), backfilling of earthwork is constructed.This method replaces " bracket+template " mode in traditional handicraft by " clay model ", and pass through the technique of " crown beam+shield arch " concrete one-time-concreting, effectively reduce foundation pit exposure duration, improve open trench tunnel arrangement and method for construction, quickly, safe completion lid digs the construction of shield arch, restore existing railway in time, reduce existing railway idle time, saves construction cost.)
技术领域
本发明属于隧道建筑施工领域，具体为一种下穿既有铁路双线隧道盖挖施工方法，适用于公路、铁路、市政的明挖隧道下穿既有铁路及道路的施工。
背景技术
随着我国城市地下交通的快速发展，城市明挖隧道与既有铁路及道路发生立体交叉的情况越来越多，如何安全、快速的穿过既有道路是明挖隧道施工中的重点和难点。
发明内容
本发明目的是提供一种下穿既有铁路双线隧道盖挖施工方法，形成一整套完善的下穿既有铁路双线隧道盖挖施工工艺，通过优化各工序衔接，保证了明挖基坑及护拱的施工安全。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种下穿既有铁路双线隧道盖挖施工方法，包括如下步骤：
（1）、钻孔桩施工
1.1、机械就位、护筒埋设
施工场地平整处理，保证旋挖钻机底座场地应平整、夯实，经过测量放线桩位确定后，利用十字线放出四个控制桩位，并以四个控制桩为基准进行埋设护筒。
1.2、泥浆制备
1.2.1、选用膨润土制备泥浆，根据地质情况调整膨润土掺入量，总体掺入量控制在5%~12%之间。
1.2.2、泥浆配合比
待膨润土、添加剂进场后，立即用现场施工用水调配试验泥浆，明确配合比中各材料用量，并详细记录，通过实验确定最终配合比。
1.2.3、钻机就位
钻机为旋挖钻机，当钻头对准桩位中心十字线时，各项数据即可锁定，钻机就位后钻头中心和桩中心对正准确，误差控制在1cm内。
1.2.4、钻进、成孔
成孔施工中采用泥浆护壁。
1.2.5、成孔检验、清孔
成孔后立即进行清孔，清孔采用反循环置换泥浆方式，泥浆置换时间不少于15min，在孔内泥浆指标达到要求后停止；
换浆清孔时泥浆指标和孔底沉淀物均达到验收标准，拆除泥浆置换导管后，用超声波检测仪检查成孔的孔径和倾斜度是否符合验收标准，若超标，根据情况进行处理，直至达到验收标准。
1.2.6、钢筋笼制作与吊装
钢筋加工严格按照设计图纸进行施工，主筋采用搭接焊，单面搭接焊焊缝长度为10d，双面搭接焊焊缝长度为5d，搭接区域进行预弯曲，弯曲角度3°，保证主筋上力的直线传递，质量必须符合设计及规范要求，35d范围内接头数不得超过钢筋总数的50%；主筋与箍筋采用点焊；施工中按照以下规定加工钢筋笼：先制作钢筋的加强箍，加强箍先根据设计长度下料并在平台上弯制而成，加强箍制作完成后，在加强箍上准确的放样出钢筋每一根主筋的确切位置并做出标记，根据标记位置，准确焊接每一根主筋，螺旋箍筋缠绕于钢筋笼主筋上，箍筋与主筋采用帮扎连接。
1.2.7、导管安装
导管长度按孔深和工作平台高度确定，导管底部距孔底250～400mm，导管顶端超出地面，上端接下料漏斗；
混凝土浇筑支架用型钢制作，用于支撑悬吊导管，上部放置混凝土漏斗。
1.2.8、混凝土灌注
1.2.8.1、灌注水下混凝土采用竖向导管法，混凝土采用商品混凝土，由混凝土罐车运输运至灌注地点时，在混凝土灌注前，须查看其开盘鉴定，检查混凝土标号、水泥品种、集料规格以及外加剂是否与混凝土的配合比相符，并检查流动性和坍落度，如不符合要求时，应进行二次拌和，仍不符合要求时，不得使用。
1.2.8.2、水下混凝土要连续浇筑，中途不得停顿，保证混凝土连续入孔，导管在混凝土中的埋置深度控制在2~6m。
1.2.8.3、在浇筑混凝土过程中，随时测量混凝土面的高度，正确计算导管埋入混凝土的深度，浇筑前，根据实际成孔孔径情况，计算出混凝土用量，混凝土通过导管一次性灌入，然后用测绳测量混凝土面，混凝土面超过设计混凝土面0.3~0.5m时，完成灌注，提出导管，拆除立柱桩的固定。
（2）、土方施工
2.1、基坑开挖
2.1.1、基坑开挖时，冠梁以上土方按设计要求1:0.75~1:1放坡，每层开挖深度控制在3米，挖完后及时喷锚。
2.1.2、纵向放坡开挖时，应在坡顶外设置截水沟或挡水土堤。
2.1.3、基坑开挖后，应设置坑内排水沟和集水井，防止坑底积水。
2.1.4、机械挖土时，坑底保留200~300mm厚土层用人工挖除整平，防止坑底土扰动。
2.2、护拱“土模”施工
2.2.1、技术人员按照护拱设计弧度将线型放样至现场，并对挖掘机司机进行测量技术交底。
2.2.2、冠梁和护拱一起施工
护拱“土模”完成后，采用喷射混凝土方式进行施工垫层混凝土。
（3）冠梁及护拱施工
3.1、施工准备
冠梁及护拱施工之前，首先进行测量放线，确定出冠梁及护拱的轮廓线，钻孔桩要凿除多余的桩头部分。
3.2、基槽开挖
冠梁及护拱基槽以挖掘机开挖为主，并用人工和风镐挖除基坑侧孔壁钢筋砼。
3.3、钢筋绑扎
冠梁及护拱钢筋按设计要求在制作场下料加工，运到现场绑扎，绑扎时注意钢筋间距及排距，并将桩内预留钢筋伸入冠梁钢筋骨架内。
3.4、支模
冠梁及护拱模板采用木模，模板要平整，并涂抹脱模剂，保证支撑牢固。
3.5、砼浇筑
冠梁及护拱砼由砼拌合站集中供应，砼运输车运到现场，直接送入模板内，用***式振捣棒分层振捣密实。
（4）、土方回填施工
4.1、回填在护拱施作完毕且混凝土强度达到设计强度后进行；拱部回填两侧对称进行，分层夯实，每层厚度不大于0.3m，两侧回填土高度差不得大于0.5m，回填与拱顶齐平后，再分层满铺填筑至设计标高；采用机械回填时，应在人工夯实填筑高度大于1.0m以上后进行。
4.2、回填过程中护拱顶部100cm范围内使用电动打夯机夯填。
4.3、基坑分段回填接茬处，已填土坡挖成台阶，台阶宽度不小于1.0m，高度不大于0.5m；机械碾压时的搭接宽度不小于20cm，人工夯填时夯与夯之间重叠不小于1/3夯底宽度。
4.4、回填碾压过程中，取样检查回填密实度，基坑回填碾压密实度应满足有关规范要求。
本发明方法具有如下优点：
1、本方法通过“土模”代替传统工艺中的“支架+模板”模式，并通过“冠梁+护拱”混凝土一次浇筑的工艺，有效减少基坑暴露时间，完善明挖隧道施工方案，快速、安全的完成盖挖护拱的施工，及时恢复既有铁路，减少既有铁路停运时间，节约施工成本。
2、本方法保证了在施工过程中周围房屋、明挖隧道基坑的安全稳定，高效、快速、安全的完成了明挖隧道的施工，提前完成了既有重机线的恢复时间，减少了对重机厂生产的影响，同时施工过程中，现场基本无扬尘，污水排放少，噪声排放符合相关法规规定，取得了良好的社会效益。
3、本方法针对性强，操作简单，易于作业人员掌握。
本发明方法设计合理，成功应用于太原铁路枢纽新建西南环线东晋隧道明挖段工程，经济、社会效益明显，具有较好的推广应用价值。
附图说明
图1表示本发明工艺流程图。
图2表示钻孔桩施工工艺流程图。
具体实施方式
下面以东晋隧道明挖工程下穿既有重机线施工为例，介绍明挖隧道下穿既有铁路双线隧道盖挖的施工方法。
一种下穿既有铁路双线隧道盖挖施工方法，包括如下步骤：
1、钻孔桩施工
1.1、机械就位、护筒埋设
施工场地平整处理，保证旋挖钻机底座场地应平整、夯实，避免在钻进过程中钻机产生沉陷。经过测量放线桩位确定后，利用十字线放出四个控制桩位，并以四个控制桩为基准进行埋设护筒。
1.2、泥浆制备
1.2.1、选用优质膨润土制备泥浆。一般膨润土的掺入量为8%，也就是说每100L水中掺入8kg膨润土，可根据地质情况调整膨润土掺入量，总体掺入量一般在5%~12%之间。
1.2.2、泥浆配合比
待膨润土、添加剂进场后，立即用现场施工用水调配试验泥浆，明确配合比中各材料用量，并详细记录。通过实验确定最终配合比。
1.2.3、钻机就位
钻机为旋挖钻机，采用液压履带式伸缩底盘、自行起落可折叠钻桅、伸缩式钻杆、带有垂直度自动检测调整、孔深数码显示等，整机操纵一般采用液压先导控制、负荷传感，具有操作轻便、舒适等特点。主、副两个卷扬可适用于工地多种情况的需要。当钻头对准桩位中心十字线时，各项数据即可锁定，勿需再作调整。钻机就位后钻头中心和桩中心应对正准确，误差控制在1cm内。钻孔桩施工期间组织专用车辆清运钻渣，保持施工场地整洁畅通。
1.2.4、钻进、成孔
成孔施工中采用泥浆护壁。
1.2.5、成孔检验、清孔
成孔后立即进行清孔，清孔采用反循环置换泥浆方式，泥浆置换时间不少于15min，在孔内泥浆指标达到要求后方可停止。清孔后及时测量沉渣厚度，积极组织下步工序。
换浆清孔时泥浆指标和孔底沉淀物均达到验收标准，拆除泥浆置换导管后，用超声波检测仪检查成孔的孔径和倾斜度是否符合验收标准，若超标，根据情况进行处理，直至达到验收标准。
1.2.6、钢筋笼制作与吊装
钢筋加工严格按照设计图纸进行施工，钢筋笼的主筋为HRB400φ25mm，加强箍筋为HRB400φ20mm，螺旋筋为HPB300φ10mm。主筋采用搭接焊，单面搭接焊焊缝长度为10d，双面搭接焊焊缝长度为5d，搭接区域需要预弯曲，弯曲角度3°，保证主筋上力的直线传递，质量必须符合设计及规范要求，35d范围内接头数不得超过钢筋总数的50%。加强箍筋为[email protected]，主筋与箍筋采用点焊，施工中按照以下规定加工钢筋笼：先制作钢筋的加强箍，加强箍先根据设计长度下料并在特制平台上弯制而成，加强箍制作完成后，在加强箍上准确的放样出钢筋每一根主筋的确切位置并做出标记，根据标记位置，准确焊接每一根主筋。螺旋箍筋缠绕于钢筋笼主筋上，箍筋与主筋可采用帮扎连接。
1.2.7、导管安装
导管长度按孔深和工作平台高度确定，导管底部距孔底250~400mm，导管顶端超出地面，上端便于接下料漏斗。导管接头法兰盘加锥形活套，底节导管下端不得有法兰盘。采用螺旋丝扣型接头，设防松装置。
混凝土浇筑支架用型钢制作，用于支撑悬吊导管，上部放置混凝土漏斗。导管安装后其底部距孔底有250~400mm的空间。
1.2.8、混凝土灌注
1.2.8.1、灌注水下混凝土采用竖向导管法，混凝土采用商品混凝土，由混凝土罐车运输运至灌注地点时，在混凝土灌注前，须查看其开盘鉴定，检查混凝土标号（C30）、水泥品种、集料规格以及外加剂是否与混凝土的配合比相符，并检查流动性和坍落度，如不符合要求时，应进行二次拌和，仍不符合要求时，不得使用。
1.2.8.2、水下混凝土要连续浇筑，中途不得停顿，保证混凝土连续入孔，如中间需要拆除导管，尽量缩短拆除导管的间断时间。导管在混凝土中的埋置深度宜控制在2~6m。
1.2.8.3、在浇筑混凝土过程中，随时测量混凝土面的高度，正确计算导管埋入混凝土的深度，浇筑前，根据实际成孔孔径情况，计算出需用混凝土量，并考虑一定的扩孔系数，考虑超灌0.3~0.5m的混凝土量。混凝土通过导管一次性灌入，然后用测绳测量混凝土面，混凝土面超过设计混凝土面0.3~0.5m时，可完成灌注，提出导管，拆除立柱桩的固定。如果测量出混凝土面达不到要求，需继续浇筑混凝土，直至混凝土面达到设计面以上0.5m为止。
2、土方施工
基坑开挖遵循“由上而下、竖向分层、纵向分段、及时支撑、网喷砼后开挖”的原则，每个工作面从上到下分层开挖。
2.1、基坑开挖原则
2.1.1、基坑开挖施工以保证施工和周围环境安全及节点工期为原则。土方开挖的顺序方法必须与设计工况相一致，并遵循“竖向分层、水平分段、对称、平衡、快速开挖、快速支撑、开槽支撑、先撑后挖、严禁超挖、确保工程安全质量前提下快速施工”的原则，充分利用“时空效应”，减小变形量。
2.1.2、基坑开挖时，冠梁以上土方按设计要求1:0.75~1:1放坡。每层开挖深度控制在3米，挖完后及时喷锚。严禁在一个工况条件下，一次开挖到底。弃土堆放应远离基坑顶边线20米以外。
2.1.3、纵向放坡开挖时，应在坡顶外设置截水沟或挡水土堤，防止地表水冲刷坡面和基坑外排水再回流渗入坑内。
2.1.4、基坑开挖后，应及时设置坑内排水沟和集水井，防止坑底积水。
2.1.5、机械挖土时，坑底应保留200~300mm厚土层用人工挖除整平，防止坑底土扰动。挖土机械和车辆严禁碰撞支撑，钢支撑顶面严禁堆放杂物。
2.2、护拱“土模”施工
2.2.1、技术人员按照护拱设计弧度将线型放样至现场，并对挖掘机司机进行测量技术交底。经过现场调查，若冠梁和护拱分开施工，考虑到护拱钢筋的预埋及冠梁混凝土养护等，施工工期较长，所以决定冠梁和护拱一起施工。
2.2.2、护拱“土模”完成后，施工垫层混凝土，考虑到护拱弧形较小，采用传统浇筑混凝土模式，护拱的1/4处不能很好的保证垫层混凝土厚度，决定采用喷射混凝土方式进行垫层混凝土施工。垫层混凝土施工完成后，在后期土方及主体施工时，垫层混凝土容易与护拱混凝土粘连，后期施工时的震动或上方火车通过时的震动容易造成部分垫层混凝土块掉落，造成砸伤施工人员的隐患，决定在垫层混凝土和护拱混凝土间铺设一层塑料布，使垫层混凝土与护拱混凝土很好的剥离，消除安全隐患。
3、冠梁及护拱施工
3.1、施工准备
冠梁及护拱施工之前，首先进行测量放线，确定出冠梁及护拱的轮廓线，钻孔桩要凿除多余的桩头部分。并做好施工机具配备和***。
3.2、基槽开挖
冠梁及护拱基槽以挖掘机开挖为主，并用人工和风镐挖除基坑侧孔壁钢筋砼。挖除护壁时注意保护预埋在桩身内的各种监测元件和预留筋。
3.3、钢筋绑扎
冠梁及护拱钢筋按设计要求在制作场下料加工，人工配合小平板车运到现场绑扎，绑扎时注意钢筋间距及排距，并将桩内预留钢筋伸入冠梁钢筋骨架内。
3.4、支模
冠梁及护拱模板采用木模，模板要平整，并涂抹脱模剂，保证支撑牢固。
3.5、砼浇筑
冠梁及护拱砼由砼拌合站集中供应，砼运输车运到现场，直接送入模板内，用***式振捣棒分层振捣密实。混凝土浇筑完成后要及时洒水养护。
4、土方回填施工
4.1、回填在护拱施作完毕且混凝土强度达到设计强度后进行。拱部回填应两侧对称进行，分层夯实，每层厚度不大于0.3m，两侧回填土高度差不得大于0.5m，回填与拱顶齐平后，再分层满铺填筑至设计标高。采用机械回填时，应在人工夯实填筑高度大于1.0m以上后进行。
4.2、回填过程中机械或机具不得碰撞结构，护拱顶部100cm范围内使用电动打夯机夯填。
4.3、基坑分段回填接茬处，已填土坡挖成台阶，台阶宽度不小于1.0m，高度不大于0.5m。机械碾压时的搭接宽度不小于20cm，人工夯填时夯与夯之间重叠不小于1/3夯底宽度。
4.4、回填碾压过程中，取样检查回填密实度，基坑回填碾压密实度应满足有关规范要求。
4.5、在雨季回填时，抓住晴天，集中力量，分段施工，工序紧凑，取、运、填、平、压各环节紧跟作业。
本施工方法应用于东晋隧道明挖段下穿既有重机线，该段场地狭小，既有重机线停运时间短，工期紧张，紧邻窊流村，周围房屋较多，安全生产压力大。在下穿既有铁路双线隧道盖挖施工中运用此种施工方法，合理安排组织，既保证了施工人员、机械、财产的安全，且快捷，经济实用，成本低，保证了施工质量，加快了施工进度，比计划提前20天完成该段施工，获得了业主、监理的认可和好评，取得了良好的社会和经济效益。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的技术方案的精神和范围，其均应涵盖于本发明权利要求书的保护范围中。