馬利
川藏鐵路東段于2018年底正式交付使用,當(dāng)年即通車運(yùn)行。川藏鐵路東段(成都至雅安段)于2018年12月28日開通運(yùn)營;西段(拉薩至林芝段于2014年12月19日開工建設(shè), 2021年6月25日開通運(yùn)營;中段(雅安至林芝段)是川藏鐵路建設(shè)最為困難的一段,隧線比高達(dá)83%共有隧道72座,長度約838km,堪稱“高原地鐵”。
川藏鐵路建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)嚴(yán)格的遵照“科學(xué)技術(shù)引領(lǐng)、重視環(huán)境持續(xù)發(fā)展、安全智能施工”,基于此原則開展現(xiàn)代化智能襯砌臺車在川藏鐵路建設(shè)工程項(xiàng)目中的研究分析。
盡可能避開不良地質(zhì)條件路段,降低對隧道施工的影響,以保證實(shí)際施工的質(zhì)量與安全性。
通過對國內(nèi)外大型隧道建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行分析,收集到228個(gè)既往施工案例,其中隧道長度超過10km的案例數(shù)量為191座;隧道長度保持在10~15km的隧道基本上都是以合修為主,該部分比例占比占調(diào)研總數(shù)量的94%。
結(jié)合川藏鐵路隧道建設(shè)工程的實(shí)際地質(zhì)條件與施工環(huán)境特點(diǎn)來看,結(jié)合實(shí)際情況提出了“超前維護(hù)、爆破開挖、高性能支護(hù)、安全儲備、控制變性”的設(shè)計(jì)理念,此外,還應(yīng)當(dāng)結(jié)合大型機(jī)械施工特點(diǎn),隧道工程的支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)與施工機(jī)械設(shè)備相互匹配協(xié)調(diào),以保證工程項(xiàng)目得以順利竣工。
(1)總體施工方案
應(yīng)當(dāng)對傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行優(yōu)化,將橫梁與縱梁設(shè)計(jì)為矩形桁架結(jié)構(gòu),以保證襯砌臺車的整體穩(wěn)定性與安全性。適當(dāng)拓寬作業(yè)空間,相較之傳統(tǒng)的襯砌臺車而言,無骨架臺車作業(yè)空間的實(shí)際使用率增長了60%,整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性提升了40%,原材料周轉(zhuǎn)率提升了40%。在滿足項(xiàng)目實(shí)際需求的前提下采用分層澆筑,頂柱部位應(yīng)該采用氣動式振搗、智能化控制,同時(shí)對澆筑作業(yè)完成以后的評估標(biāo)準(zhǔn)、拱頂部位的防脫空技術(shù)、施工過程檢測系統(tǒng)、質(zhì)量管控標(biāo)準(zhǔn)、混凝土澆筑的質(zhì)量缺陷進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。
(2)自動布料帶壓澆筑系統(tǒng)
利用先進(jìn)的自動化旋轉(zhuǎn)布料設(shè)備,借助輸送管道、輸送泵完成混凝土的分倉澆筑。可以有效地滿足分層澆筑的施工要求,自動化完成布料作業(yè),實(shí)現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)布料。澆筑系統(tǒng)使用的是液壓旋轉(zhuǎn)驅(qū)動,主管路直接與油缸進(jìn)行連接。
(1)拱頂澆筑設(shè)計(jì)
拱頂部位的混凝土可以直接利用灌注孔完成澆筑。為了確保拱頂部位混凝土澆筑部位的精準(zhǔn)性,一般都是將灌注孔設(shè)置在拱頂部位最高位置,兩側(cè)的頂板都存在灌注孔,可以有效地保證混凝土澆筑完成以后的飽滿度。
(2)帶模注漿施工
①安裝RPC管:從定位法蘭中試穿RPC注漿管,標(biāo)記和測量傳入的長度。
②RPC注漿管管口制作,切除RPC注漿管多余長度,并在端頭切割“十字”溢流槽,深度5mm,寬度3mm。
③安裝RPC注漿管,溢流槽端朝上,緊貼防水板或初支面,安裝RPC注漿管的固定法蘭。
④注漿:a.注漿順序?yàn)椋芍髯{孔(即靠近上一板二襯的注漿孔)向臺車端膜2號、3號注漿孔依次進(jìn)行注漿,4號孔為備用;b.當(dāng)下一個(gè)注漿孔出漿,且與制漿桶漿液密度一致時(shí),則更換至下一個(gè)注漿孔,依次類推;c.當(dāng)注漿壓力表達(dá)到1MPa時(shí),直接跳轉(zhuǎn)至下一個(gè)注漿孔;d.各孔注漿結(jié)束,當(dāng)臺車端膜最高處出漿,且與制漿桶液密度一致時(shí),則可結(jié)束帶模注漿;e.每孔結(jié)束注漿后,要關(guān)閉止?jié){閥門。
(3)振搗系統(tǒng)
拱頂部位的混凝土澆筑完成以后應(yīng)當(dāng)使用柱塞式振搗棒進(jìn)行振搗作業(yè),可以有效地實(shí)現(xiàn)自動化振搗作業(yè),在拱頂部位設(shè)置多排氣動式振搗裝置,結(jié)合施工需要合理地設(shè)置振搗時(shí)間,保證混凝土振搗密實(shí)。
(4)施工縫搭接研究
襯砌臺車接縫應(yīng)當(dāng)選擇使用V型零搭接方式進(jìn)行施工;V型領(lǐng)零搭設(shè)備施工較為簡單便捷,不需要在設(shè)置臨時(shí)模板搭接區(qū)域,可以有效地消除施工過程中的薄弱環(huán)節(jié),實(shí)際搭接過程中,可以使用V型橡膠條將施工縫壓成V型斜面,緩沖沖擊壓力,確保施工縫不會被壓毀,且還可以保證不會出現(xiàn)施工質(zhì)量缺陷。此外,能夠有效地保證搭接部位連接的密實(shí)性,混凝土澆筑過程中不會出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象,在一定程度上保證了混凝土的澆筑質(zhì)量。
(5)拱頂防脫空控制系統(tǒng)
拱頂部位的防脫空檢測是依靠裝置在防水板后側(cè)的傳感器來完成的,傳感器按照800m的間隔設(shè)置傳感帶,當(dāng)混凝土澆筑至最高節(jié)點(diǎn)時(shí),傳感器會在混凝土澆筑過程中受到擠壓而發(fā)出信號,一旦信號發(fā)出那么控制系統(tǒng)的顯示燈則會由紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色,當(dāng)指示燈轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色則可以判定出混凝土澆筑比較飽滿,達(dá)到規(guī)范要求。
(6)自動檢測系統(tǒng)研究
自動檢測系統(tǒng)是依靠PLC組件來完成控制,該系統(tǒng)集成了混凝土澆筑進(jìn)度檢測、混凝土澆筑狀況檢測、拱頂壓力加測、混凝土溫度檢測、拱頂防脫空檢測等功能。
(7)快速信息評估與控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)可以有效地改善傳統(tǒng)混凝土澆筑過度依賴施工經(jīng)驗(yàn)的弊端,借助拱頂部位預(yù)留的注漿孔對混凝土澆筑的狀況進(jìn)行判斷,假若注漿孔作業(yè)過程中,并未完全將巖壁封堵,那么則有一定的可能性會出現(xiàn)拱頂空洞現(xiàn)象。先進(jìn)的襯砌臺車使用的是信息化手段,第一次對拱頂部位混凝土澆筑完成的控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化。
針對于襯砌拱頂部位的壓力、混凝土澆筑的實(shí)際狀況、布料情況、混凝土的溫度、液壓控制系統(tǒng)、臺車行走系統(tǒng)估測,可以利用檢測到的數(shù)據(jù)作為估測混凝土澆筑完成的依據(jù)。
利用反斜向孔完成對拱頂部位混凝土的灌注作業(yè),混凝土灌注部位應(yīng)當(dāng)是在接近搭接部位設(shè)置一個(gè)60°傾角,通過輸送泵完成一次性灌注。確?;炷脸蚨骂^部位流動。借助混凝土的流動性以及帶壓澆筑確?;炷量梢赃M(jìn)行回流,從而達(dá)到減低壓力的效果,保證拱頂空間充滿混凝土,然后使用振搗器進(jìn)行振搗,保證拱頂部位的空氣全部排出。
智能襯砌臺車可以利用自身信息化實(shí)現(xiàn)對混凝土澆筑完成的控制。拱頂部位受到的壓力標(biāo)準(zhǔn)為:混凝土自身的強(qiáng)度達(dá)到0.3MPa后,應(yīng)該停止?jié)仓炷?,促使已?jīng)澆筑的混凝土穩(wěn)定3~5min。拱頂防脫空預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)為,在土工布與防水板之間設(shè)置15個(gè)傳感器;當(dāng)傳感器亮綠燈時(shí),說明拱頂混凝土澆筑完成。
(1)實(shí)際搭接過程中,可以使用V型橡膠條將施工縫壓成V型斜面,緩沖沖擊壓力,確保施工縫不會被壓毀,且還可以保證不會出現(xiàn)施工質(zhì)量缺陷。
(2)拱頂部位的混凝土澆筑完成以后應(yīng)該使用柱塞式振搗棒進(jìn)行振搗作業(yè),可以有效地實(shí)現(xiàn)自動化振搗作業(yè),在拱頂部位設(shè)置多排氣動式振搗裝置,結(jié)合施工需要合理地設(shè)置振搗時(shí)間,保證混凝土振搗密實(shí)。
(3)利用先進(jìn)的自動化旋轉(zhuǎn)布料設(shè)備,借助輸送管道、輸送泵完成混凝土的分倉澆筑。相較之傳統(tǒng)的澆筑方法而言,這種方法的作業(yè)效率大幅度提升,混凝土澆筑的時(shí)間有效縮短,減少作業(yè)人員的數(shù)量,降低施工成本,保證了混凝土澆筑的質(zhì)量。可以在一定程度上降低施工成本,且可以有效地保證混凝土澆筑的質(zhì)量。
本文主要是針對于現(xiàn)代化智能襯砌臺車在鐵路建設(shè)工程項(xiàng)目中的運(yùn)用情況進(jìn)行研究分析。結(jié)合項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)際需求,設(shè)計(jì)出自動鋪料澆筑管理系統(tǒng)、自動振搗管理系統(tǒng),端部搭接采用的是V型搭接方式,配備智能化信息采集控制系統(tǒng)。研究結(jié)果表明,隧道工程施工過程中的施工縫質(zhì)量可以妥善得到處理,襯氣質(zhì)量缺陷可以被全部消除,從而有效提高施工質(zhì)量。