鐵路專用線設(shè)計(jì)方案優(yōu)化

林 治

(中國(guó)石化潤(rùn)滑油有限公司合成油脂分公司，重慶 400039)

1 項(xiàng)目概況

為某項(xiàng)目配套需新建一條鐵路專用線，其位于重慶市伏牛溪火車站重慶端既有線路左側(cè)，線路右側(cè)緊鄰長(zhǎng)江，場(chǎng)地內(nèi)有鄉(xiāng)村公路通過(guò)，擬建專用線場(chǎng)地交通極為方便；場(chǎng)所附近村莊民舍密布。鐵路區(qū)域?qū)匍L(zhǎng)江岸邊的高階地侵蝕、剝蝕地貌，地面高程183.81～234.61 m，最大高差約50.8 m，植被較發(fā)育，坡面多辟為旱地；溝槽較為平坦開(kāi)闊，溝槽大部為水田、魚(yú)塘，專用線靠近現(xiàn)有生產(chǎn)區(qū)域?yàn)槿斯せ靥顝?qiáng)夯施工場(chǎng)地。專用線行走線右側(cè)設(shè)盡頭式固體貨物裝卸線1條(潤(rùn)1)，有效長(zhǎng)度351 m，設(shè)貨物站臺(tái)1座(168×155×1.05 m)，一次可滿足12輛車裝卸作業(yè)。鐵路專用線走行線與固體貨物裝卸線間設(shè)渡線連通，尾部作機(jī)車折返線(潤(rùn)5)，有效長(zhǎng)度50 m，走行線作存車線(潤(rùn)Ⅱ)有效長(zhǎng)度246 m，新鋪軌1 925 m。專用線設(shè)計(jì)運(yùn)量44.24×104t/a，其中到達(dá)28.24×104t/a，發(fā)送16×104t/a。專用線出岔后以R-300反向曲線向西南方向延伸入新廠區(qū)，鐵路專用線全長(zhǎng)0.702 km。專用線走行線左側(cè)設(shè)盡頭式液體罐車卸車線2條(潤(rùn)3、潤(rùn)4)，有效長(zhǎng)度293 m，間距6 m，中間設(shè)棧橋一座，每條線一次可卸罐車12輛(表1)。

表1 鐵路專用線主要技術(shù)指標(biāo)[1]

2 原設(shè)計(jì)施工面臨的難題

由于我公司新建鐵路專用線與現(xiàn)有伏牛溪火車站正線之間被山坡地貌阻擋，接軌前必須對(duì)現(xiàn)有山體放坡開(kāi)挖。按原設(shè)計(jì)思路施工存在如下難題。

2.1 土石方開(kāi)挖量大

根據(jù)地勘資料顯示，阻擋我公司鐵路區(qū)域與正線接軌處山體系第四系沖積層卵石土、基巖為侏羅系沙溪廟地層，各地層巖性分述如下：

卵石土：黃色，稍濕～濕，中密，主要由砂、卵石及少量黏土組成，卵石含量約占60 %，泥砂含量約占40 %。卵石主要成份為花崗巖、石英巖、輝長(zhǎng)巖及閃長(zhǎng)巖等。磨圓度較好，呈亞圓～圓形，粒徑一般為10～150 mm，厚2～24 m不等，該層在場(chǎng)地分布較廣，屬Ⅲ級(jí)硬土，屬B級(jí)填料。

粉質(zhì)黏土：淺黃色、灰褐色等，硬塑，夾少量細(xì)砂，一般分布基巖面上或卵石層中，呈透鏡狀產(chǎn)出，厚0～3 m，屬I(mǎi)I級(jí)普通土。屬D級(jí)填料。

泥巖夾砂巖：紫紅色泥巖夾中薄層的紫紅色、灰白色砂巖地層。泥巖強(qiáng)風(fēng)化層風(fēng)化節(jié)理較發(fā)育,風(fēng)化程度較高,巖芯較破碎,巖芯風(fēng)化呈碎塊狀、餅狀和少量短柱狀，石質(zhì)較軟，強(qiáng)度較低；該層厚度一般在1.0～2.0 m間；該層屬I(mǎi)V級(jí)土，D級(jí)填料；泥巖弱風(fēng)化層巖體較完整，強(qiáng)度較高，在場(chǎng)地均有分布，該層IV級(jí)土，C級(jí)填料。

專用線設(shè)計(jì)高程為198.4 m，而原始山體最高處高程為234.61 m，山體平均高差約20 m，土石方開(kāi)挖約30.8×104m3，填方約12×104m3，圬工1.5×104m3。

2.2 邊坡治理成本高

土石方開(kāi)挖后形成的高邊坡必須采用砼格構(gòu)錨固山體進(jìn)行治理，否則邊坡垮塌會(huì)危急專用線行車安全。邊坡越高治理難度越大，費(fèi)用越高。即便在對(duì)邊坡進(jìn)行錨固加固處理后，遇雨季仍會(huì)有表面浮土滑落，雖不會(huì)危及行車安全但必須派專人對(duì)邊坡進(jìn)行維護(hù)。

2.3 其它不利因素

為了滿足規(guī)范要求，在山體開(kāi)挖過(guò)程中必須分三級(jí)進(jìn)行放坡，放坡頂線已超出現(xiàn)有園區(qū)征地范圍，坡頂還有民房?jī)蓱簦栊伦庥猛恋夭?duì)民房進(jìn)行搬遷安置。經(jīng)與當(dāng)?shù)卮迕駵贤?，新租用土地合同每年一簽，這無(wú)疑為今后鐵路正常營(yíng)運(yùn)帶來(lái)非常大的經(jīng)濟(jì)隱患。

3 修建明洞

3.1 方案提出

經(jīng)過(guò)反復(fù)商討并與設(shè)計(jì)院進(jìn)行交流，我們提出在鐵路場(chǎng)站接原有成渝正線間新建一條鋼筋混凝土棚洞的想法，經(jīng)設(shè)計(jì)院論證方案可行。

3.1.1 新增棚洞后主要優(yōu)點(diǎn)

(1)由于棚洞所建區(qū)域處主要為石方區(qū)，因此放坡系數(shù)小，土石方開(kāi)挖量相應(yīng)減少。

(2)棚洞建好后其表面形成回填平臺(tái)，可消化主平面施工時(shí)產(chǎn)生的大量土石方。

(3)棚洞表面回填后降低了原有邊坡高度，開(kāi)挖前只需對(duì)原邊坡進(jìn)行臨時(shí)噴漿護(hù)而不需做錨固加固。

(4)所有施工范圍均可控制在原有征地紅線內(nèi)，無(wú)需新租用土地及搬遷現(xiàn)有民房。

3.1.2 新增棚洞后主要缺點(diǎn)

(1)工程直接費(fèi)用增加約1 200萬(wàn)元。

(2)由于棚洞施工工藝復(fù)雜，增加了施工難度，工期相應(yīng)延長(zhǎng)約半年時(shí)間。

3.2 棚洞(隧道)主要參數(shù)

根據(jù)現(xiàn)有地形條件我們按照明挖法進(jìn)行施工，當(dāng)混凝土棚洞施工完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后回填土石方形成暗隧的施工方法。該隧道經(jīng)成都鐵路局命名為伏牛溪隧道。隧道位于成渝既有線左側(cè)，進(jìn)口里程為D1K0+126，出口里程為D1K0+320，中心里程D1K0+223，全長(zhǎng)194 m，最大埋深14 m，結(jié)構(gòu)采用明洞形式。地下水化學(xué)侵蝕類型為CO2侵蝕，環(huán)境作用等級(jí)為H1型，隧道縱坡為平坡。隧道最大設(shè)計(jì)行車時(shí)速120 km/h，按次重型軌道和鋪設(shè)區(qū)間有縫線路設(shè)計(jì)。襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限級(jí)別為一級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限為100 a。

3.3 明洞修建的施工控制要點(diǎn)

(1)根據(jù)隧道開(kāi)挖區(qū)域的地質(zhì)特點(diǎn)，結(jié)合專用線所處位置以及附近民房距離較近等因素綜合考慮，對(duì)隧道采用機(jī)械明挖法施工。為了確保開(kāi)挖過(guò)程中的安全，首先對(duì)既有高邊坡進(jìn)行混凝土噴錨加固處理。邊坡及馬道均用C20細(xì)石混凝土(100 mm厚)噴錨加固。當(dāng)開(kāi)挖深度達(dá)到隧道主體部分后發(fā)現(xiàn)地質(zhì)情況較好，中風(fēng)化分界限以下采用1∶0.25放坡開(kāi)挖至仰拱底面。

(2)建筑限界最高處10 m，腳手架采用φ48.3×3.6鋼管扣件式滿堂支架系統(tǒng)。正洞襯砌段頂模、邊模均采用定制襯砌模板。側(cè)墻及拱面安設(shè)對(duì)拉螺栓，縱橫向間距500 mm梅花型布置，且用斜撐撐穩(wěn)頂板用100 mm×100 mm方木，縱橫向頂托模板。設(shè)專用混凝土灌注窗口，自下而上，從已灌段接頭處向未灌方向澆筑，水平分層對(duì)稱澆灌，邊澆邊搗，層厚不超過(guò)40 cm，相鄰兩層澆注時(shí)間不超過(guò)1.5 h。確保上下層混凝土在初凝前結(jié)合好，不形成施工冷縫，垂直自由下落高度控制不超過(guò)2 m，搗固采用插入式振搗器，安排專人負(fù)責(zé)，保證混凝土襯砌內(nèi)實(shí)外光。

(3)隧道防水對(duì)結(jié)構(gòu)安全以及建成后的適用性都有至關(guān)重要的作用。全隧采用鋼柔結(jié)合的防水設(shè)計(jì)，隧道襯砌拱部、邊墻及仰拱混凝土抗?jié)B等級(jí)為C35P12。由于設(shè)計(jì)對(duì)混凝土防滲等級(jí)要求很高，普通商品混凝土攪拌站無(wú)法提供混凝土級(jí)配數(shù)據(jù)。在簽訂商品混凝土供應(yīng)合同前，特別要求施工單位在重慶市建筑科學(xué)研究院對(duì)C35P12混凝土進(jìn)行了級(jí)配試驗(yàn)?；炷良?jí)配資料交混凝土攪拌站試配合格后方能用于現(xiàn)場(chǎng)施工。明洞襯砌外緣涂一層瀝青面層，設(shè)防水板加土工布，并于土工布外涂5 cm厚水泥砂漿保護(hù)層。要求水泥砂漿保護(hù)層均覆蓋防水層使得防水卷材緊貼在混凝土面上，防止脫空。隧道環(huán)向鋪設(shè)盲溝(φ50 mm打孔波紋管)將水引入邊墻兩側(cè)縱向盲溝(φ100 mm打孔波紋管)，再經(jīng)橫向排水管(φ100 mm無(wú)孔波紋管)流入矩形排水暗溝排出洞外。

明洞建好后，將隧道開(kāi)挖以及主平面房建施工時(shí)產(chǎn)生的大量土石方按1∶0.75的安全放坡系數(shù)，分層碾壓回填至洞頂并形成穩(wěn)定坡體。原有坡頂建構(gòu)筑物未發(fā)生任何改變。

4 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)及價(jià)值工程分析

新增隧道施工后直接投資雖然有所增加，但由于隧道回填后頂部形成了天然的料場(chǎng)，多消化了房建施工時(shí)產(chǎn)生的約2×104m3棄渣。棄渣回填后又使高邊坡高度降低，除了隧道進(jìn)、出口部分路段對(duì)邊坡進(jìn)行了加固處理外，隧道主體上方邊坡未做加固處理。減少了邊坡支護(hù)費(fèi)用且工程用地范圍不再突破征地紅線。對(duì)附近民房也不用進(jìn)行拆遷處理根除了與附近村民的經(jīng)濟(jì)糾紛后患(表2)。

表2 新舊方案費(fèi)用增減對(duì)比 萬(wàn)元

5 結(jié)束語(yǔ)

伏牛溪隧道施工是我公司搬遷擴(kuò)能改造項(xiàng)目關(guān)鍵線路上的重點(diǎn)控制工程。通過(guò)對(duì)隧道施工過(guò)程中的土石方開(kāi)挖、襯砌支模和防水等關(guān)鍵工作的有效控制，隧道順利貫通。隧道建好后為接下來(lái)的接軌通車打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，也為整個(gè)項(xiàng)目建成投產(chǎn)起到了決定性的作用。