中铁七局集团第二工程有限公司 辽宁沈阳
摘要：随着我国国民经济的快速发展，铁路运输建设规模和技术水平不断提高。中国铁路在进行新线建设的同时，还对既有线进行一系列技术改造，使主要运输通道实行电气化。在既有线改造过程中，既有隧道限界不足情况突显，因此对既有隧道扩挖换衬砌后，才能满足电气化铁路隧道限界条件，本文对既有铁路隧道扩挖改造技术进行研究探讨。
关键词：既有隧道改造；施工技术；方法对策
一、前言
目前，既有隧道改造施工应用愈加广泛，所以，为了能够提升既有隧道扩挖改造技术的应用效果，有必要再次深入分析应用的方法和对策，提高应用的水平。
二、工程概况
锦承线南岭隧道位于辽宁省朝阳市北票市，总体呈近东南至西北向展布，为改扩建隧道。既有南岭隧道建于1923年，根据收集到的既有线隧道历年大修和病害统计的资料可以看出，南岭隧道局部限界不足较严重，衬砌开裂、错动、腐蚀现象严重，漏水现象较严重，因此既有南岭隧道需扩挖换衬砌后才能满足电气化铁路隧道限界条件；该隧道起讫里程K85+696.5～K86+883.6，全长1187.10m，纵坡6‰、-3.0‰，最大埋深37.75m。
三、隧道结构
既有隧道扩挖改造结构：拱顶扩挖边界为从既有隧道衬砌向外75cm，边墙为125cm，仰拱为250cm。扩挖完成后，按照初期支护、防水层及二次衬砌结构进行改造后断面施工。
1、既有隧道断面与改建后隧道断面关系图
.png)
2、隧道衬砌背后脱空及围岩破碎情况检测情况：
根据对隧道既有二衬进行地质雷达扫描检测（拱顶1道测线，两边边墙各1道测线），检测结果情况如下。
拱顶雷达扫描检测结果显示：拱顶衬砌背后脱空23处，总长度352m，脱空厚度范围20-180cm；围岩破碎15处，总长度431m，围岩破碎厚度范围80-120cm。边墙衬砌背后脱空52处，总长度784m，脱空厚度范围13-120cm；围岩破碎36处，总长度786m，围岩破碎厚度范围21-86cm。
示意图如下：
.png)
四、施工技术要点
1、处理方案：
（1）首先对围岩扩挖面拱部和边墙喷射10cm厚C25喷射混凝土；拱部打设Φ25中空锚杆长度300cm；环向间距100cm×100cm；边墙打设Φ22砂浆锚杆长度300cm；环向间距100cm×100cm；拱墙挂设Φ6钢筋网片，网格尺寸20cm×20cm。
.png)
（2）架立型钢钢架，采用工16型钢钢架，钢架间距根据扩挖后回填范围的大小进行调整，即考虑拱顶脱空范围内回填材料的重力验算：
①拱顶脱空范围小于30cm段落，拱架间距1.2m，钢架外侧设置Φ6钢筋网片，网格间距20cm×20cm，采用C25喷射混凝土进行喷锚填充。
②拱顶脱空范围大于30cm小于50cm段落，钢架间距1.0m，钢架外侧设置Φ6钢筋网片，网格间距20cm×20cm，并附挂钢丝密网（0.6cm×0.6cm）；喷射C25混凝土，厚度23cm。预埋Φ42注浆管及排气管，每2-3米一组，每组按空腔断面对应至高点数埋设，注浆管顶伸至距围岩喷设混凝土面5cm，排气管距围岩喷设混凝土面3cm，注浆口端外露10cm以便接注浆管止浆阀。
③拱顶脱空范围大于50-200cm段落，钢架间距0.75m，钢架外侧设置Φ6钢筋网片，网格间距20cm×20cm，并附挂钢丝密网（0.6cm×0.6cm）；喷射C25混凝土，厚度23cm。预埋Φ42注浆管排气管，每2-3米一组，每组按空腔断面对应至高点数埋设，注浆管顶伸至距围岩喷设混凝土面5cm，排气管距围岩喷设混凝土面3cm，注浆口端外露10cm以便接注浆管止浆阀。
2、脱空回填材料比选：
脱空回填材料拟采用：混凝土、砂浆或轻质混凝土，根据回填材料的流动性、和易性、填充效果以及可操作性，并且分析经济价值，选用轻质混凝土为脱空回填材料。
3、回填轻质混凝土：
待初期支护闭合，其强度达到设计值90%且支护闭合面距离掌子面大于50m时，进行拱顶回填注浆。
（1）轻质混凝土回填采用制备泡沫砼自动化机械一套，主要设备为泵送机、搅拌机、上料机。浆液采用泡沫混凝土（密度600-900kg/m³），输送管接预埋在初支上Φ42注浆管口。为避免局部承载过大，注浆分两次到三次进行，先注浆1.5h，后移至第二个孔注浆，依此类 推。待第一个注浆孔初凝后有一定强度时，再进行二次注浆，最后一次进行补注砂浆至空腔密实。脱空较小部位，可以一次连续注浆完成。
（2）注意事项
①材料配比：
②检测事项：
质量检验应以连续分布的成型浇筑体为基本单位：施工中对现浇泡沫混凝土的气泡容重、湿容重、流值严格控制，确保工程质量。在灌注过程中，当每个单元灌注完毕后，采用雷达扫描检查是否灌满，防止出现空洞现象。
五、隧道扩挖及塌腔、脱空处理工序
根据既有隧道衬砌拆除及围岩扩挖的特点，按照隧道围岩情况分段分步进行拆除扩挖的施工方案，施工中采用短进尺光面爆破技术，并配合人工及机械对欠挖部位进行凿除。进行爆破作业时，采用微量、多孔、多次、多步爆破法。减少每次齐发爆破药量，减轻爆破对围岩的扰动及对支护结构的不利影响，同时也减轻对既有构筑物的震动破坏，满足《爆破安全规程》对振速的控制要求。根据主爆破体的爆破情况和岩石的形质更准确选择爆破参数，从而提高爆破效果。
1、施工工艺流程如下图：
.png)
2、施工注意事项：脱空及塌腔回填过程中，测量人员使用全站仪对隧道拱顶下沉及初期支护变形监控量测进行监控，加强安全盯控及防范措施。
六、结束语
总而言之，既有隧道扩挖改造施工必须要采取有效的施工方法，在施工的过程中，要合理结合实际情况制定处理方案，将其功效真正发挥出来，提高隧道施工的质量保障。
参考文献：
[1]朱祥勇 某既有铁路隧道改扩建施工方法探讨［J］工程建设，2009，（3）：65-72。
[2]谭仪忠，刘元雪，周结中 隧道扩建合理开挖步序的研究［J］后勤工程学院学报，2011，（5）：12-16。