王 昭 晖
(兰州铁道设计院有限公司，甘肃 兰州 730000)
0 引言
在我国铁路建设早期，受当时设计理念影响和施工条件限制，常出现铁路依山傍河修建，导致隧道洞口高陡边坡基岩因长期风化剥落或出现卸荷裂隙而产生危岩落石，难以进行彻底清除或根治，严重影响运营安全。为确保安全，最为有效的办法是在高边坡隧道洞口增设拱形明洞。本文以陇海线鸡儿架隧道工程实例为背景，阐述了高行车密度既有线增建明洞工程的特点及设计思路，希望为今后的同类工程提供可借鉴依据。
1 工程概况
鸡儿架既有隧道位于天水市甘谷县陇海上行线渭南镇—新阳镇区间，本段线路穿越渭河峡谷区，地形复杂，河谷深切，狭窄而曲折，岸坡陡峭，地层岩性复杂，线路以半堤半堑形式通过，左侧紧靠渭河路基高20 m，右侧为深路堑，山体高150 m～200 m，起讫里程为K1434+797.7～K1454+970，全长172.3 m，该隧道已投入运营64年(既有隧道进、出口见图1,图2)。
受本段线路修建年代的条件限制，线路条件差，隧道出入口坡面风化严重，汛期极易发生崩塌落石、泥石流等严重灾害，极大地制约陇海线的运输能力，目前设为Ⅰ级防洪地点，需对隧道进出口进行接长明洞施工。隧道进口端接长明洞287.7 m，出口端接长明洞120 m。
2 工程地质条件
2.1 工程地质特征
根据现场勘察，工程涉及的主要地层为：第四系全新统人工填土，基岩主要为前震旦系(AnZ)大理岩。岩性特征详述如下：
2)大理岩(AnZ)：灰色、灰白色，结晶粒状结构，成分以大理石为主，纵向节理发育，产状为N30°E/20°N，间距0.2 m～0.5 m，微张～张开，泥钙质充填。表层岩体呈块状，层理产状不明显，强风化层厚约1 m～3 m，Ⅳ级软石，σ0=400 kPa，完整基岩，Ⅴ级次坚石σ0=800 kPa。
2.2 特殊岩土分布及特性
人工填土：主要分布于既有铁路路堤，成分主要为粗角砾土及碎石类土，右侧堆积废弃道砸压实不均衡，不宜直接作为基础持力层，工程涉及处应予以清除或换填处理。
3 明洞结构形式
3.1 建筑限界及明洞形式
隧道建筑限界按既有线标准，旅客列车最高速度120 km/h，隧道限界采用“隧限-2A”。明洞内轮廓考虑曲线加宽，按最高行车速度目标值，最大超高不大于150 mm设计，根据曲线半径对隧道断面进行加宽。
结合地形地质条件采用偏压式明洞形式，明洞拱圈采用50 cm厚C35钢筋混凝土结构，外边墙采用底宽3.5 m的C30混凝土大边墙结构，内边墙采用100 cm厚C30混凝土结构。明洞衬砌断面见图3。
3.2 明洞外边墙基础处理
根据地层情况，部分地段外边墙基础位于既有路基人工填土中，为保证外边墙地基承载力，采用挖孔桩+承台梁基础，其余地段采用承台梁基础。桩基按基础地层、明洞结构分段及人工挖孔桩施工安全为原则设计，避免桩基设于岩土层分界面或分段结构设于不同地层基础上，基础深入基岩未风化层不小于2 m。挖孔桩平面钢筋布置见图4。
3.3 防排水设计
明洞结构面被回填土石掩埋部分，均应铺设EVA防水板+无纺布，并设水泥砂浆保护层。回填土石坡面应铺设隔水层，在衬砌拱墙背后，以保护结构圬工免受水流侵蚀破坏，隔水层选用粘土层。明洞边墙顶、脚背后设置纵向φ80 HDPE打孔波纹管，边墙背后每隔5 m设置竖向φ50 HDPE打孔波纹管，衬砌外汇水通过竖向排水管和纵向排水管引入洞内侧沟。
4 明洞施工方法
明洞施工中应严格执行《铁路工程施工安全技术规程》《铁路营运线施工安全管理办法》等文件，施工在列车慢行的条件下进行，列车限速25 km/h，在隧道进、出口两端配置安全员进行巡视及预警。施工过程主要分为以下几个步骤。
4.1 基础开挖
在接长明洞段道床两侧平整出衬砌基础的场地，施工时避免左右侧基础同时开挖，每侧分段跳槽开挖，严格控制一次施工段落过长。基础开挖时应随挖随支撑，坑壁必须设挡土板、H型钢等横向临时支撑措施，防止因列车通过时震松坑壁使道碴发生溜坍造成线路下沉，影响行车安全。
4.2 施作两侧边墙
明洞衬砌施工结合既有线情况，使用先墙后拱法施作主体结构，在基础开挖完毕，且承载力满足要求的前提下即可施作明洞衬砌两侧边墙。边墙的施作采用简易组合钢模板立模灌注，施工期间采取安全可靠地防护措施，施工脚手架、器具、工具等必须在最大超限限界外加150 mm富余量，以确保施工及行车安全。在边墙顶部埋设80 cm长的Φ22 连接钢筋，钢筋嵌入边墙衬砌40 cm，露头40 cm，以连接拱部衬砌及边墙。连接筋详图见图5。
4.3 施作拱部钢筋混凝土衬砌
待边墙衬砌施作完毕并达到设计强度后，即可进行拱部衬砌施作，拱部衬砌采用C35钢筋混凝土。拱圈施作需在接触网断电封锁线路的条件下作业，钢筋净保护层厚度为50 mm，浇筑边墙时预留连接筋以连接钢筋混凝土拱圈与混凝土边墙，加强结构整体稳定性。
4.4 明洞防水层、明洞门及洞顶回填土施工
明洞拱圈施工完成并达到设计强度后方可进行防水层及洞顶回填施工。明洞拱背回填土石对称分层填筑和夯实，每层厚度不宜大于0.3 m，其两侧回填土面高差不宜大于0.5 m，回填至拱顶后，即应满铺，并分层向上填筑。洞门形式根据地形条件采用台阶式明洞门。
4.5 监控量测
监控量测内容包括：基坑边缘位移的监测、边坡分层竖向位移监测、轨面沉降监测。
施工监测测点布置：1)基坑边缘水平位移、竖向位移：沿两侧基坑边每5 m设一处；2)沿边坡横向设2处边坡岩体分层沉降观测点,纵向间距5 m；3)在内轨顶面设一处轨面沉降监测点，间距5 m。监控量测测点布置见图6。
至此整个隧道接长明洞施工全部完成。
5 结语
通过陇海线鸡儿架隧道明洞接长工程的实践证明，运营线铁路隧道接长明洞工程具有以下特点：1)需根据接长明洞段的地形地貌、地层岩性等特点选取经济、合理的明洞形式。2)综合考虑既有线运营情况、行车密度等因素，接长明洞段衬砌取消仰拱，采用内、外边墙分别浇筑施工，最后施作上部拱圈结构，将施工对行车的干扰降到最低。3)新增偏压式明洞外边墙采用挖孔桩+承台梁基础施工，在保证地基承载力的基础上，施工方便灵活，可形成平行作业，施工进度加快。4)既有运营线施工保证行车安全是重中之重，故施工中应重视监控量测，通过监测掌握支护结构、地表及建筑物的动态，及时预测和反馈，用其成果调整设计，指导施工。鸡儿架隧道接长明洞工程施工工法对运营线行车干扰小，施工风险低，建成之后可有效消除危岩落石对行车安全的影响。
