談隧道鋼拱架加固施工

周尚貴

（蘭州鐵路局嘉峪關(guān)工務(wù)段，甘肅　蘭州　730000）

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談隧道鋼拱架加固施工

周尚貴

（蘭州鐵路局嘉峪關(guān)工務(wù)段，甘肅蘭州730000）

摘要：嘉鏡線大青羊隧道K46+929，全長2 592 m。該隧道由于施工質(zhì)量滲漏水腐蝕等原因，致使混凝土襯砌出現(xiàn)開裂、錯臺，拱部、邊墻出現(xiàn)不同程度裂縫、隧道邊墻漏水加劇，采用隧道襯砌結(jié)構(gòu)加固補強安裝鋼拱架、錨噴、注漿加固施工。根據(jù)實際情況，合理安排各工序同步進(jìn)行施工，每日180 min天窗，洞內(nèi)接觸網(wǎng)采取同步停電作業(yè)，確保運營行車安全和施工人員的人身安全。

關(guān)鍵詞：安裝鋼拱架、錨噴、注漿加固

DOI10.3969/j.issn.1672-6375.2016.01.019

1　工程概況

嘉鏡線大青羊隧道，該隧道K45+800-K45+960區(qū)段內(nèi)經(jīng)檢查認(rèn)定存在下列病害情況：其中拱頂多處有裂縫，拱部邊墻身既有襯砌砼嚴(yán)重剝落深度達(dá)20 cm，并產(chǎn)生不規(guī)則縱、橫及環(huán)向裂縫，裂縫寬大部分在8～40 mm，已喪失建筑物整體穩(wěn)定性，危及行車安全，應(yīng)先對以上地段進(jìn)行加固處理，形成整體受力環(huán)。

本工程施工，屬既有電力運營線路施工，為確保本隧道病害整治工程安全、優(yōu)質(zhì)、快速完成，根據(jù)隧道工程整治量的實際情況、工程特點、封閉清點操作的特殊性及以往封閉時間慣例，每日180 min。針對以上病害類型及嚴(yán)重程度提出以下整治方案：

（1）裂縫密度大、開裂寬（＞8～40mm）、錯臺掉塊嚴(yán)重地段，采取掛網(wǎng)、噴漿、打錨桿，鋼拱架加固處理方案；

（2）襯砌背后空洞壓注水泥砂漿和摻有粉煤灰的水泥漿液回填密實；

（3）對襯砌裂縫便面進(jìn)行鑿槽封堵。

嚴(yán)重病害段采取結(jié)構(gòu)加固補強措施，結(jié)構(gòu)加固補強結(jié)合病害嚴(yán)重程度區(qū)別處理，并根據(jù)隧道凈空是否富裕，設(shè)計為直接補強和鑿除部分拱部既有襯砌后再進(jìn)行補強兩種方式，施工對隧道凈空進(jìn)行實測后選用。

2　H125　型鋼拱墻架技術(shù)要求

2.1鋼架安設(shè)時的注意事項

（1）分榀鋼架用人工在作業(yè)平臺組裝成整榀鋼架，聯(lián)接螺栓緊固后焊接；

（2）鋼架安裝后中線允許誤差±3 cm，高程允許誤差±3 cm，鋼架垂直度隨既有隧道邊墻密貼；

（3）兩排鋼架之間沿鋼架周邊每隔1 m用Φ22圓鋼焊接，達(dá)到規(guī)范要求。

2.2鋼架制作

（1）鋼架外輪廓線尺寸等于開挖外輪廓尺寸減去鋼架與襯砌間預(yù)留的5 cm空隙；

（2）型鋼彎制鋼架，按鋼架設(shè)計尺寸下料；

（3）鋼架在胎膜內(nèi)焊接時，應(yīng)控制變形；

（4）鋼架制作后應(yīng)進(jìn)行試拼。檢查鋼架尺寸、輪廓是否合格；

（5）鋼架的彎制工藝（見圖1所示）：

圖1　鋼回繞彎制工藝流程圖

2.3H125型鋼拱墻架施工方法

（1）鋼架采用H125型鋼，對型鋼計算切割下料，鋼拱架分5節(jié)用機械冷彎加工，將加工好的型鋼放大樣在1∶1胎模上制作成型。鋼架成型后在樣臺上進(jìn)行試拼校正，輪廓誤差不大于2 cm，各單元用4副δ10鋼夾板和M20高強度螺栓連接，鋼拱架平放時，平面翹曲應(yīng)小于±2 cm。

（2）封閉點下達(dá)后利用平板車將鋼架運至施工現(xiàn)場，利用人力腳手架作業(yè)平臺人工安裝鋼拱架，單元間用鋼夾板和高強度螺栓連接，鋼拱架間距1～1.2 m，在拱架腳用32 t千斤頂提升就位。鋼架間用Φ20圓鋼連接筋縱向連接，環(huán)向間距1.0 m，并與鋼架內(nèi)翼焊接牢固。

（3）錨固件采用Φ22L型螺紋鋼與襯砌圍巖固定，風(fēng)鉆鉆眼，藥包錨固，與鋼架焊接牢固。

（4）鋼架安裝好后，鋼拱架與原襯砌不密貼處用微膨脹性砂漿填塞，拱部掛鋼筋網(wǎng)噴C25鋼纖維鋼筋混凝土。鋼架底部（邊墻腳）錨入Φ22鎖腳錨桿固定，每排架4根。

（5）對鋼架及所有鋼件涂防銹底漆后，再涂刷灰色防銹面漆。型鋼拱架必須滿足限界要求和接觸網(wǎng)安全距離要求“型鋼拱架底至接觸網(wǎng)線的間距≥40 cm以上，至回流線的間距≥15 cm以上”。

（6）見圖2鋼拱架安裝示意圖。

圖2　鋼拱架安裝示意圖

3　噴錨施工

3.1鋼筋網(wǎng)片制作

鋼筋網(wǎng)片一般是在施工前預(yù)先做好后運到工作面架設(shè)的。具體制作：用Φ8圓鋼事先點焊加工成150mm× 150 mm的片狀網(wǎng)格，鋼筋網(wǎng)片一般1 m×2 m。

3.2鋼筋網(wǎng)片的鋪設(shè)

（1）鋼筋網(wǎng)片應(yīng)與錨桿、鋼拱架聯(lián)結(jié)牢固。（2）片狀鋼筋網(wǎng)的搭接長度不小于200 mm。（3）鋼筋網(wǎng)片必須用素噴混凝土封閉，至少有10mm的保護層。

（4）噴射混凝土一般采用425#普通硅酸鹽水泥，細(xì)集料按噴射混凝土通常要求，粗集料最大粒徑為10～15mm；噴射混凝土的配合比為1∶2∶2（水泥∶砂∶石子）。

（5）施工過程中，為了不致反彈，要將鋼筋網(wǎng)用L 型Φ20釬釘固定，間距1 m，錨桿釬釘長1 m（錨桿材料采用Φ22熱軋螺旋鋼筋制成）。其端頭機械加工螺紋，螺帽墊圈固定在隧道上。

（6）采用先注后插法施工，砂漿的配合比宜為水泥∶砂＝1∶1，水灰比一般為0.45～0.5；注漿后應(yīng)立即插入桿體，位置居中，孔口可用木楔臨時固定，鋼筋尾端外漏不宜過長；砂漿達(dá)到強度后，及時安裝墊板和螺帽，墊板應(yīng)密貼砼面，安裝好后不得敲擊和碰撞。

（7）錨桿砂漿和錨固劑錨固，必須作拉拔試驗，每300根錨桿抽檢一組，每組3根，每根錨桿的施工必須符合《鐵路隧道噴錨構(gòu)筑法施工規(guī)范》要求。

4　拱部回填注漿施工方法

由于襯砌與圍巖之間存在有空隙，采用回填注漿的水泥漿液并摻有粉煤灰進(jìn)行充填加固，一般充填在拱部120°范圍以內(nèi)，見圖3。

（1）回填注漿工序

隧道回填注漿工序一般包括鉆孔、注漿、封孔三道工序，安排在封閉點內(nèi)施工。

（2）布孔鉆眼

首先在隧道輪廓準(zhǔn)確布孔（縱距4 m），并用紅油漆標(biāo)注，利用軌道車平板作業(yè)平臺，人工用風(fēng)鉆鉆孔，鉆孔過程中，保證鉆孔方向和角度滿足要求，并及時對偏斜進(jìn)行修正。

（3）封孔注漿

壓漿孔鉆好后進(jìn)行孔口處設(shè)置漿塞，安設(shè)L=3 m 的Φ25注漿鋼管，注漿采用高壓注漿機，注摻有粉煤灰的水泥漿液，注漿壓力嚴(yán)格控制在2 MPa以下，水泥粉煤灰漿配合比為C∶S＝1∶0.6。注漿時先注無水孔，后注有水孔，從拱頂向拱腳方向灌注。遇竄漿或跑漿時，則采用間隔一孔或幾孔灌注的方法施工，并嚴(yán)格控制注漿壓力，發(fā)現(xiàn)問題及時停止壓漿。

圖3　拱部回填注漿孔布置圖

5　襯砌裂縫整治

（1）對于襯砌裂紋的整治，首先采取鑿槽嵌補化學(xué)注漿予以加固，以恢復(fù)砼的整體性和承載能力。具體方法為：沿裂縫延伸方向鑿寬5 cm，深5 cm的溝槽，槽長度由裂縫起止點向外各延伸10 cm。用高壓風(fēng)吹凈或用毛刷刷凈浮塵，然后每隔0.5～0.8 m設(shè)置1根注漿管。待槽嵌補環(huán)氧樹脂砂漿達(dá)到80%強度后，通過注漿管壓注環(huán)氧樹脂漿液，注漿壓力一般為0.20～5 MPa。注漿后，隔掉注漿管外露部分，涂抹砂漿恢復(fù)原貌。

（2）壓漿孔鉆好后進(jìn)行孔口處設(shè)置漿塞，安設(shè)Φ42注漿鋼管，注漿采用高壓注漿機，注20號水泥砂漿，注漿壓力嚴(yán)格控制在0.5 MPa以下,水泥砂漿配合比為C∶S＝0.8∶1，砂率200%。

6　結(jié)束語

通過對隧道襯砌鋼拱架加固施工得以下結(jié)論：

（1）采用剛性的鋼拱架可以有效控制襯砌的變形位移、開裂。鋼架間用Φ20圓鋼連接筋縱向連接，環(huán)向間距1.0 m，承受因土體失穩(wěn)而導(dǎo)致的土壓力。

（2）徑向注漿錨桿作為剛性體外巖土層的固化和連接體,起到的作用是使剛性體與巖土連接成為一體,限制巖土的變形,以形成新的穩(wěn)定應(yīng)力場。

（3）鋼拱架結(jié)構(gòu)支護是對襯砌加固較為可靠和常用的支護方式。

（4）本工程襯砌表面清理，采用人工或其他方法費時費工，工作效率較低。因此，我們使用鋼梁除銹用的噴砂機進(jìn)行噴砂處理，提高工效，保證了施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

［1］中國人民共和國鐵道部.鐵路橋隧建筑物修理規(guī)則［S］.北京：中國鐵道出版社，2014.

［2］郭學(xué)平.大斷面隧道施工方法研究［J］.山西建筑,2006，32 （10）：114-115.

［3］閆莫明,徐禎祥,蘇自趵.巖土錨固技術(shù)手冊［M］.北京:交通出版社，2004.

［4］錢大桐.雙連拱隧道施工技術(shù)［J］.山西建筑，2006，32（9）：125-126.

［5］劉維寧.鐵路隧道［M］.北京：中國鐵道出版社，2011.

［6］張鐘祺.橋隧施工及養(yǎng)護［M］.北京：國鐵道出版社，2002.

作者簡介：周尚貴（1987-），男，漢族，甘肅白銀人，大學(xué)本科，助理工程師，主要從事橋隧維修、大修工作。

收稿日期：2015-12-18

中圖分類號：TU746.3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A