大嶺山隧道出口端埋設接觸網預埋槽道技術

秦志斌

1 槽道概況

1.1 預埋槽道簡介

廣深港客運專線所選用的槽道均為鑄入式槽道。其主要特點是不需用任何鉆孔螺栓或焊接方式就能把槽道連接至混凝土結構上的連接部件。槽道主要由滑槽、錨爪兩部分組成。它是依靠背部的錨爪和混凝土之間的握裹力為接觸網支柱提供一個持力平臺,起固定接觸網線的作用,并將包括接觸網,接觸柱由于自重而產生的靜載和列車行駛中與接觸網接觸摩擦產生的動載通過錨爪傳遞給混凝土。由此可見:1)預埋槽道的安裝位置必須準確,否則將導致接觸網支柱不能順利安裝;2)槽道錨爪作為重要持力構件,不得以任何理由割除。

1.2 選用材料

大嶺山隧道出口端隧道預埋槽道所選槽道材料的產品名稱:HTA-A52/34-Q(A為后部錨釘為Ⅰ型鋼,Q為允許使用于動荷載),截面尺寸:寬52 mm,高34 mm,錨爪高度為125 mm,槽道總高度159 mm。

1.3 槽道分類

1)A類(弧線,長度2 500 mm,每組中心間距 400 mm):垂直線路固定在隧道中心線位置,外側槽道距施工縫800 mm。2)G類(弧線,長度2 500 mm,每組中心間距600 mm):垂直線路固定在隧道中心線位置,外側槽道距施工縫800 mm。3)C類:在隧道左、右側對稱布置,每側分垂直、水平各兩組。第一組槽道單側由兩個預埋件組成,垂直線路固定在隧道側面位置,槽道頂端位置距隧道中心線為4 977 mm,下端為7 477 mm,弧形槽道,長度2 500 mm,中心間距600 mm,外側槽道距施工縫800 mm;第二組槽道單側由3個預埋件組成,平行線路固定在隧道側面并在第一組槽道之下,第一道中心距隧道中線為7 675 mm,第二道中心距隧道中線為10 075 mm,第三道中心距隧道中線為12 299 mm。4)D類(弧線,長度1 500 mm,每組中心間距600 mm):垂直線路對稱固定在隧道側面位置。槽道頂端位置距隧道中心線為4 455 mm,外側槽道距施工縫800 mm。5)F類(弧線,長度1 500 mm,每組中心間距400 mm):垂直線路固定在隧道中心線位置,外側槽道距施工縫800 mm,其中F1在隧道進洞方向偏左側,左端距隧道中心1 250 mm,右端距隧道中心250 mm,全線累計 48個;F3在隧道進洞方向偏右側,右端距隧道中心1 250 mm,左端距隧道中心250 mm。

2 安裝槽道

2.1 臺車割孔

割孔前必須明確隧道所涉及槽道的所有型號,根據上述的統計按照每種槽道型號的設計尺寸,在臺車上準確的割“T”形螺栓孔。切割工藝采用氧焊切割。但是這里還存在幾個問題:1)在模板臺車上割孔,一旦由于孔洞破壞了臺車原有的整體性臺車就會變形,并導致二襯混凝土外觀線形不合格甚至侵入凈空;2)如何割孔;3)如何快速、簡單的封堵孔洞,使其拆模后能保證混凝土的外觀質量,保證澆筑混凝土時不漏漿,保證孔洞下一循環能立即投入使用。以上問題的解決辦法分別詳述如下。

2.1.1 問題1)的解決方法

1)要使用牢固、質量好、未使用過的模板臺車。2)在割孔時會碰到孔位與臺車支撐梁的位置正好重合,如果割孔,也一并要割斷橫梁,這將大大破壞臺車的牢固性。此類情況又分為槽道和橫梁垂直與槽道和橫梁平行兩種。如果是碰到垂直的情況,那很好解決,只需要沿槽道稍微移動孔洞的位置,使其避開橫梁即可;如果碰到槽道和橫梁平行的情況,有兩種處理方法:a.直接割斷橫梁,再在附近另外補充加固一根橫梁。b.根據上面分析過的“預埋的里程位置可以依據現場情況適當調整,但是同組內兩個單元槽道的相對位置必須嚴格按設計要求”這一原則,將此組槽道整體由垂直槽道方向移動,直至避開橫梁。

2.1.2 問題2)的解決方法

1)孔洞面積的選擇。孔洞面積要適中。割孔截面選擇48 m×28 m。大嶺山隧道出口端經過試用,尺寸完全符合施工需要。2)孔數的確定。槽道的型號總數與隧道長度是成正比的。

以大嶺山為例,在臺車進洞前就要將10種類型的孔全部割好。需要我們優化割孔方案,盡量少開孔,遵循開孔公用的原則。

2.1.3 問題3)的解決方法

每循環二襯混凝土內安裝的槽道型號并不都相同,一定存在孔洞在本循環未被使用的情況,另外臺車進洞后,由于沒有操作空間,不可能再進行二次割孔。所以要在臺車進洞前將這些工作處理好,保證在二襯施工時,未使用的割孔點必須堵塞,保證二襯的外觀,對此問題的解決辦法為:用50 mm×50 mm×4 mm鋼板,在中心垂直點焊接一根螺栓,把螺栓插入孔洞內,鋼板與模板面接觸,內側上緊螺母,為防止螺母脫扣,可在中間墊木塊。用打磨機械將鋼板棱邊打磨光滑,使其與模板順接。在澆筑混凝土時,如果孔洞不用,就用此法封堵,如果用,就擰下螺母,拿掉封堵鋼板,簡單易行。

2.2 槽道的安裝與拆除

1)安裝槽道。a.在每模混凝土澆筑前,先在前面已完成的《隧道接觸網槽道預埋臺帳》內查出該循環設計預埋槽道的類型,并準備好相應的槽道材料。b.臺車收回油缸到最低點,為安裝槽道預留足夠的工作面,將槽道按照設計位置定在臺車模板面上,此時槽道下側槽口正好對應開孔的孔位,將孔上槽道滑槽內的泡沫材料剔除。c.用專用“T”形螺栓穿過臺車割孔至槽道滑槽內后旋轉90°,上緊螺栓。為避免螺栓脫扣還要墊上鋼墊板。d.施工綜合接地系統鋼筋。e.臺車就位,準備澆筑二襯混凝土。

2)拆除槽道。a.混凝土達到可以拆模條件后,先擰下“T”形螺栓。b.臺車收回油缸,移動臺車。

3 特殊問題的處理心得

3.1 槽道和二襯鋼筋網沖突問題的解決方法

槽道固定在臺車上后,在精確定位臺車時,槽道背后的錨爪存在和二襯鋼筋網沖突的可能,因為鋼筋保護層5 cm,槽道高16 cm。若強行移動臺車,必然導致或者破壞槽道錨爪或者扯壞鋼筋網。發生此類情況的條件是:已經將臺車的標高定位完畢而發現其水平位置不合適還需要左、右或前、后調整。因為此時錨爪已經深入到鋼筋網格內了,如果我們從定位模板臺車的順序入手,這個問題就迎刃而解了。一切準備就緒后,首先定位臺車水平位置,然后再垂直上移,直至達到設計標高。如果仍有少量干擾,只要人工微調即可。

3.2 垂直鉸縫處槽道的固定

從臺車圓心出發,與臺車斷面中線左、右各 50°的半徑與臺車模板面交點為臺車鉸縫處,這兩條線將臺車模板分為上、左、右三部分。此處C,D形槽道均有垂直于鉸縫的預埋件并橫跨鉸縫。如果在鉸縫左、右割孔定位,則將來臺車模板一旦移動必然破壞槽道。對此問題采取的解決辦法為:將孔割在鉸縫的同側,割孔的具體位置選擇在位于鉸縫側長的那一面。

3.3 槽道的接地問題

槽道是接觸網的基礎,是綜合接地系統的起始端。如果綜合接地系統在這一環節就操作失誤,那將導致這個循環二襯的接地系統失敗。槽道綜合接地鋼筋的施工時間在槽道定位后,臺車就位之前。問題是此時臺車頂距拱頂(二襯鋼筋網)最多30 cm,根本不可能去進行鋼筋焊接作業。

總的解決思路是在槽道安裝前,每根槽道就用一根特制的φ 16鋼筋與其背部的錨爪焊連,在臺車上定位好槽道后再將φ 16鋼筋的另一頭焊在上循環二襯混凝土施工縫最近的二襯環向鋼筋主筋上。φ 16鋼筋要事先做成“Z”形,這樣,一旦臺車位置不合適需要調整,仍然有足夠的伸縮長度,保證不會拉斷。

3.4 模板5 cm的放大對槽道的影響

為了確保二次襯砌不侵入凈空,模板臺車都擴大了5 cm,這導致臺車的外弧相應增長,而設計槽道的定位尺寸是以設計斷面度量的,如果按照設計的尺寸定位槽道,必然導致施工誤差,最大可達到9 cm,必須要進行換算調整。

比如:設計二襯凈空半徑 655 cm,臺車半徑660 cm。1/4圓弧長(臺車頂中心線到最大起拱線距離)的誤差為:9 cm。當我們安裝在側面的D,C槽道時,這個誤差是不能忽略的,必須調整。

3.5 臺車10 cm搭接帶來的影響

大嶺山隧道出口端每循環二襯的長度為12 m,但是模板臺車長12.1 m,增長的10 cm是為了和上模混凝土搭接,但是這10 cm將給槽道割孔帶來影響。因為設計槽道里程的確定參數是:外側槽道距離施工縫80 cm。如果掘進方向是從小里程往大里程方向,那每模二襯模板的搭接在小里程方向,我們在割小里程的Ⅱ類槽道孔時一定要從臺車邊緣量90 cm,大里程方向仍為80 cm;如果掘進方向是從大里程往小里程方向,那每模二襯模板的搭接在大里程方向,我們在割大里程的Ⅰ類槽道孔時一定要從臺車邊緣量90 cm,小里程方向仍為80 cm,大嶺山隧道出口端就是后面一種情況。

這一點至關重要,因為如果忽略了此點,那這10 cm的誤差將會在每個循環出現,也就是說該隧道將沒有一處正確的槽道預埋位置。