淺談型鋼拱架加固既有隧道施工工法

李華

1　工程概況

陽平關(guān)至安康鐵路增建第二線站前工程，新分水嶺隧道起訖里程GDyk30+334～GDyk33+860，全長(zhǎng)3526m。根據(jù)設(shè)計(jì)文新分水嶺隧道在進(jìn)口GDyK30+382-470段與既有分水嶺隧道線間距為34～42m，新建隧道控制爆破開挖時(shí)需對(duì)既有分水嶺隧道K30+382-470段根據(jù)襯砌內(nèi)輪廓制作H125型鋼鋼架，按1榀/m架設(shè)進(jìn)行加固，長(zhǎng)度88m。新建新分水嶺隧道采用控制爆破的方法進(jìn)行開挖，控制爆破最大震速應(yīng)控制5cm/s內(nèi)。

2　既有分水隧道加固施工方案

施工前組織設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理單位與漢中工務(wù)段在開工前現(xiàn)場(chǎng)對(duì)既有隧道現(xiàn)狀及病害情況進(jìn)行勘察、留影、確認(rèn)，并對(duì)隧道現(xiàn)有病害設(shè)置觀測(cè)標(biāo)志，共同做好施工期間的觀測(cè)、記錄工作。

因既有隧道臨時(shí)拱架加固涉及到隧道限界尺寸發(fā)生變化，組織施工單位與設(shè)備管理單位漢中工務(wù)段按照鐵路隧道建筑限界管理辦法提前做好臨時(shí)拱架安設(shè)后的隧道限界尺寸變化的測(cè)算、報(bào)批工作。在經(jīng)貨運(yùn)處報(bào)請(qǐng)總公司批復(fù)同意后，方可實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)拱架安設(shè)施工。

既有隧道臨時(shí)加固前，組織設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理單位和各設(shè)備管理單位現(xiàn)場(chǎng)踏勘確定加固施工影響的既有行車設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)制定既有設(shè)備遷改或防護(hù)措施，并組織施工單位及時(shí)實(shí)施到位。

既有隧道加固施工的所有施工內(nèi)容均須納入施工天窗點(diǎn)內(nèi)實(shí)施。制定供電段配合作業(yè)的施工流程及相應(yīng)安全措施，掛設(shè)接地線由供電段工作人員配合完成。

施工影響范圍內(nèi)的隧道電纜溝應(yīng)提前用砂填滿，防止加固施工期間損傷或污損光電纜。據(jù)設(shè)計(jì)文件要求既有分水嶺隧道加固里程為K30+382-470段加固長(zhǎng)度88m，加固方案為襯砌內(nèi)輪廓制作H125型鋼鋼架，按1榀/m架設(shè)。鋼拱架、錨桿等位置應(yīng)保證距接觸網(wǎng)定位、懸掛和承力索等既有行車設(shè)備最小距離不小于500mm。同時(shí)要適當(dāng)調(diào)整拱頂接觸網(wǎng)設(shè)備上方錨桿位置，以防止鉆孔漏水或漏漿對(duì)接觸網(wǎng)設(shè)備造成影響。施工前對(duì)影響范圍內(nèi)的回流線、架空地線須加裝絕緣護(hù)套，絕緣護(hù)套材質(zhì)應(yīng)經(jīng)供電段驗(yàn)收確認(rèn)。

3　型鋼拱架加固隧道施工工藝及流程

3.1　施工工藝流程

接觸網(wǎng)及回流線、架空地線、通信及信號(hào)電纜防護(hù)→拱架拼裝→錨桿加固→檢查驗(yàn)收→逐日填寫拱架尺寸檢查表→施工完成后拆除拱架。

3.2　施工工藝流程控制要點(diǎn)

（1）H125型鋼鋼架由場(chǎng)外加工，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝；鋼架分A、B、C三種類型。

（2）每榀鋼架在拱腳及拱腰處設(shè)置φ22鋼筋錨桿進(jìn)行加固，錨桿鋼筋錨入襯砌深度40cm。鋼架底腳焊接擴(kuò)大鋼板，并支墊枕木頭，枕木頭不得橫跨相鄰蓋板。架設(shè)的鋼架應(yīng)保證距接觸網(wǎng)定位、懸掛和承力索的最小安全距離500mm。若拱頂鋼架內(nèi)緣距接觸網(wǎng)承力索距離不能滿足最小距離500mm，并且接觸網(wǎng)導(dǎo)高為最低導(dǎo)高，無法調(diào)整，必須在拱頂鋼架內(nèi)緣設(shè)置防電絕緣板。相鄰鋼架間采用φ22連接鋼筋連接，連接鋼筋間距2m。

（3）每榀鋼架安裝完成后，與設(shè)備管理單位人員共同檢查，填寫尺寸檢查表。因加固區(qū)段位于既有隧道洞口端，材料及加固設(shè)備運(yùn)輸距離較短，施工期間不在既有隧道避車洞內(nèi)存放任何施工材料及機(jī)具，施工完畢后清理好施工現(xiàn)場(chǎng)，做到工完料盡。施工過程中減少揚(yáng)塵對(duì)隧道內(nèi)環(huán)境的污染。

（4）要點(diǎn)停電拆除拱架，運(yùn)輸至隧道洞外儲(chǔ)存場(chǎng)地，將錨桿切割至于隧道襯砌平齊。施工現(xiàn)場(chǎng)做到工完料盡。

3.3　隧道內(nèi)既有“四電”設(shè)備防護(hù)措施

（1）設(shè)置鋼架加固區(qū)段對(duì)施工影響范圍內(nèi)的接觸網(wǎng)回流線、架空地線安裝絕緣護(hù)套。

（2）通信、信號(hào)電纜位于隧道內(nèi)左右兩側(cè)電纜溝內(nèi)，施工前要點(diǎn)在通信、電務(wù)、工務(wù)人員配合下，利用天窗點(diǎn)，打開電纜溝蓋板、用細(xì)砂將電纜溝填滿，起到保護(hù)電纜的作用。

4　型鋼拱架加固隧道施工

4.1　“天窗點(diǎn)”施工工序節(jié)點(diǎn)時(shí)間計(jì)劃

鋼架安裝要點(diǎn)時(shí)間計(jì)劃：采用現(xiàn)場(chǎng)拼裝作業(yè)臺(tái)架，進(jìn)出隧道按10min計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)安、拆作業(yè)臺(tái)架時(shí)長(zhǎng)20min，施工作業(yè)安裝每榀鋼架60min（其中包括安裝完成后場(chǎng)地的清理工作），安裝鋼架與打設(shè)錨桿平行作業(yè)，因此每次天窗時(shí)間90min。

表1　每次施工作業(yè)時(shí)間統(tǒng)計(jì)表

4.2　加固施工

4.2.1施工工藝流程

施工工藝流程：召開施工點(diǎn)前會(huì)，明確施工及防護(hù)作業(yè)內(nèi)容，進(jìn)行施工安全交底→車站運(yùn)統(tǒng)46登記要點(diǎn)→行調(diào)、電調(diào)下令給點(diǎn)→駐站聯(lián)絡(luò)員通知現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人→掛設(shè)接地線→進(jìn)行鋼架安裝及回流線、架空線絕緣護(hù)套安裝→檢查驗(yàn)收→驗(yàn)收合格→機(jī)具人員撤離施工現(xiàn)場(chǎng)→取消接地線防護(hù)→恢復(fù)接觸網(wǎng)供電，取消封鎖，登記開通線路。

4.2.2各分項(xiàng)施工工序

（1）施工臺(tái)車支架

采用組合式腳手架，隧道內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)拼裝，高度6m共3層。

（2）鋼架制作及加工

鋼架加工在遠(yuǎn)離既有線的加工場(chǎng)集中加工，不對(duì)既有線運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生任何影響。每榀拱架的制作必須按照提前定位量測(cè)得既有隧道二襯輪廓測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行加工。定位量測(cè)作業(yè)在天窗點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行。

為便于現(xiàn)場(chǎng)操作，每榀鋼架根據(jù)斷面尺寸分5段加工。設(shè)10mm厚連接鋼板，鋼板與鋼架焊接，為便于施工鋼架采用M20×70螺栓連接。

鋼架加工分段如圖1，為便于施工及襯砌半徑，鋼架分A、B、C三種類型，相同類型鋼架半徑、長(zhǎng)度均相同。

圖1　鋼架架立及加固示意圖

（3）鋼架運(yùn)輸

按施工天窗時(shí)間，結(jié)合每榀鋼架安裝時(shí)間確定每次安裝任務(wù)，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)。運(yùn)輸時(shí)必須施工負(fù)責(zé)人、安全防護(hù)員到場(chǎng)，嚴(yán)禁在天窗點(diǎn)外時(shí)間進(jìn)行運(yùn)輸作業(yè)。

（4）鋼架安裝

鋼架安裝在天窗點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行作業(yè)，必須在斷電情況下且必須在行調(diào)令和電調(diào)令全部收到后進(jìn)行。現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人、技術(shù)員、安全員、監(jiān)理員等必須到場(chǎng)。

安裝前，必須對(duì)每榀鋼架位置進(jìn)行放樣標(biāo)識(shí)，施工人員根據(jù)標(biāo)識(shí)位置先進(jìn)行錨桿孔施工，再安裝邊墻鋼架，最后安裝拱部鋼架，并快速進(jìn)行拼裝連接。鋼架安裝必須保證鋼架密貼襯砌面，如有空隙采用鋼板填塞。鋼架安裝不得侵入行車限界。鋼架安裝完成后，聯(lián)合供電、工務(wù)配合人員進(jìn)行檢查，填寫檢查登記表。

（5）鋼架固定

鋼架與鋼架間連接采用φ22鋼筋連接，錨桿采用φ22鋼筋，每榀鋼架在拱腰及拱腳各設(shè)置一處鎖腳錨桿進(jìn)行固定，錨桿與鋼架焊接牢固。錨桿錨入襯砌深度為40cm。鎖腳錨桿長(zhǎng)度55cm。

注意事項(xiàng)：鉆孔及打入錨桿、焊接施工時(shí)應(yīng)對(duì)附近設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，嚴(yán)禁風(fēng)槍、焊渣等與設(shè)備（主要是接觸網(wǎng)）接觸及碰撞，防止破壞設(shè)備。

（6）檢查和觀測(cè)

每榀鋼架加固完成后，聯(lián)合工務(wù)、供電、通信、電務(wù)等設(shè)備管理單位人員進(jìn)行進(jìn)行聯(lián)合檢查并填寫檢查登記表。每日安排專人設(shè)置好駐站防護(hù)后利用列車間隔時(shí)間進(jìn)行進(jìn)行檢查和觀測(cè)。每日檢查和觀測(cè)頻次為3次。白天兩次，夜間一次。每周利用天窗點(diǎn)聯(lián)合工務(wù)、供電等設(shè)備管理單位綜合檢查一次，共同現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)臨時(shí)拱架限界尺寸，確保臨時(shí)拱架不超限，始終不影響列車運(yùn)行安全。

（7）現(xiàn)場(chǎng)清理

鋼架安裝加固后，及時(shí)清理現(xiàn)場(chǎng)，小型機(jī)具及剩余材料及時(shí)清理出隧道?，F(xiàn)場(chǎng)安全員、設(shè)備部門配合人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)及設(shè)備進(jìn)行檢查確認(rèn)，所有人員退出洞外，并通知恢復(fù)供電，開通線路。

（8）鋼架拆除

新分水嶺隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后，在“天窗”時(shí)間內(nèi)拆除。拆除前先申報(bào)“要點(diǎn)”計(jì)劃；拆除時(shí)逐榀拆除，拆除鋼架必須在天窗內(nèi)整榀拆除，防止拆除不徹底對(duì)行車造成隱患。

拆除作業(yè)必須在斷電情況下進(jìn)行，其施工防護(hù)要求與加固施工一致。拆除作業(yè)，嚴(yán)禁碰撞接觸網(wǎng)等設(shè)備，拆除物品及時(shí)清理出現(xiàn)場(chǎng)。

（9）施工注意事項(xiàng)

①鋼架施工時(shí)，必須等接觸網(wǎng)斷電后，接地線掛設(shè)完成后方可施工；同時(shí)將掛設(shè)接地線納入施工流程，并請(qǐng)供電段工作人員配合完成。

②鋼架安裝前，必須對(duì)每榀鋼架位置進(jìn)行放樣標(biāo)識(shí)，保證架設(shè)的鋼拱架距接觸網(wǎng)定位懸掛和承力索的最小距離不小于500mm。

③鋼架安裝應(yīng)穩(wěn)固，安裝過程中不得碰撞接觸網(wǎng)等設(shè)備，不得侵入行車限界，每次鋼架架設(shè)前與架設(shè)后均向工務(wù)段提報(bào)限界材料。對(duì)已施工完拱架在工務(wù)人員的配合下每天對(duì)已架設(shè)的拱架進(jìn)行查看。

④拱架每次拼裝必須成環(huán)，形成整體，鋼架拆除前，須經(jīng)站段檢查確認(rèn)隧道狀態(tài)同意后方可拆除。

⑤既有隧道加固，每次做到工完料盡，嚴(yán)禁任何材料、機(jī)具遺留在洞內(nèi)。

5　結(jié)束語

既有隧道隨著時(shí)間的推移逐漸老化，部分新建隧道施工時(shí)對(duì)既有隧道存在影響，需要加固處理，由此可見，型鋼拱架加固工法具有施工簡(jiǎn)單，施工速度快等特點(diǎn)，解決了在確保既有隧道安全的前提下，并提出新建隧道控制爆破施工相關(guān)難點(diǎn)和重點(diǎn)，對(duì)同類型工程具有一定的借鑒意義。