低凈空隧道弓形腕臂施工方法

暢洪亮

1 概述

既有鐵路電氣化改造能夠極大的提高既有鐵路的運營能力，同時又減少了基礎建設的投資和對環境的破壞，既有鐵路的電氣化改造對我國的鐵路事業有著重大的意義。但是既有鐵路隧道凈空普遍較低，對接觸網的安裝影響很大，為了克服這一難題和保證接觸網運行的安全性和穩定性，弓形腕臂廣泛應用于既有鐵路的電氣化改造施工中。黔桂鐵路是全國第一條應用國內技術進行生產、安裝隧道弓形腕臂的線路，從設計到施工均無相關成熟的技術數據和施工工藝可以參考，六沾復線隧道施工中，我們再次碰到隧道弓形腕臂施工這種問題，通過兩條線路施工經驗的總結，我們編寫了140 km/h隧道弓形腕臂施工方法，希望能對鐵路低凈空隧道內接觸網施工有很好的借鑒作用。

2 工藝原理

利用工序間影響最終質量的主要因素加以分析整理，實行提前控制和優化。據此對影響隧道內絕緣距離、拉出值、導高、結構高度、側面限界各數據中可變化的部分，通過現場實測取得每一個實際數據，輸入計算機，根據編制的應用軟件計算出實際的安裝高度、凈空高度，實現測量、計算、預配準確，一次安裝成型的優化工藝。

2.1 工藝流程

弓形腕臂施工方法見圖1。

2.2 施工操作要點

2.2.1 設計的核對優化

施工前應對以下內容進行核對優化:定位點分布是否合理，能否滿足拉出值要求;隧道凈空、凈寬、總長是否滿足設計要求;隧道內曲線要素是否與設計相符;外軌超高設計值是否與鋪架單位實際施工相符。

2.2.2 施工定測

施工定測是隧道弓形腕臂施工的重中之重，直接決定了安裝后的弓形腕臂能否滿足隧道凈空與定位結構。施工測量遵循“由整體到局部的原則”，先確定定位點，再通過投影法確定可調腕臂底座的錨栓位置。下面以馬噶隧道11號定位點為例(直線段)，對弓形腕臂測量方法進行敘述。

2.2.3 弓形腕臂尺寸確定

首先，按設計給定的腕臂底座下排螺栓安裝高度h3=5600mm，確定腕臂底座的安裝位置。然后利用線墜，測量出底座下排螺栓距線路中心的距離L=2270mm(見圖2，圖3)。承力索設計高度為6400mm，承力索座高度按80mm考慮，可知平腕臂的高度為6320mm，平腕臂與腕臂底座下排螺栓的高差為6320－5600=720mm，按照設計給定的弓形腕臂與水平線的夾角32°，由此可推算出弓形腕臂轉角處在水平線上的投影與腕臂底座下排螺栓之間的水平距離為720×ctg32°=1152 mm，弓形腕臂轉角處與腕臂底座下排螺栓之間的直線距離為720/sin32°=1359 mm;經過對廠家加工的弓形腕臂底座、硅橡膠絕緣子進行實測，得出弓形腕臂下排螺栓與硅橡膠絕緣子露頭處的直線距離為1100mm，可知弓形腕臂斜邊長度L1=1359－1100=259 mm;弓形腕臂轉角處與線路中心的距離為2270(L)－1152=1118 mm，與定位點的距離為1118－200(拉出值)=918 mm，可知弓形腕臂直邊的長度為918+200(腕臂露頭長度)=1118 mm。

2.2.4 定位器尺寸確定

前面已推出弓形腕臂轉角處與定位點之間的距離為918 mm，設計給定的導線高度為5800mm，平腕臂高度先前已推出為6320mm，則平腕臂與導線的高差為520mm。按照直線段定位器坡度為250mm，定位支座高度按50mm考慮，則平腕臂與定位支座安裝位置的高差為520－250－50=220mm，弓形腕臂轉角處與定位支座的水平距離為220/tan32°=352 mm，由此得出定位器長度應為918+352－50(定位座投影長度)=1220mm。由于隧道內可調定位器的調節范圍為0mm～+200mm，所以此處宜采用1100mm型可調定位器(見圖4)。

曲線區段與直線區段測量與計算方法大同小異，只需在計算導線高度時考慮外軌超高值和在計算拉出值時考慮受電弓偏移量。

最后應特別注意的是，在弓形腕臂定測前應準確測量單線隧道的凈空高度，即圖3中所標注的h1值。設計給定的承力索高度為6400mm，隧道內凈空絕緣距離應至少保證350mm，所以隧道凈空高度應至少為6750mm(距軌面)。若無法保證此數據，則應及時向站前單位提出整改。

2.2.5 化學錨栓打孔、預埋

在前面的施工定測中已經畫出弓形腕臂底座的下排螺栓連線，打孔前只需將模板的下排螺栓孔固定在連線上，用記號筆在隧道壁上標記出孔位，即可進行打孔(模板尺寸見圖5)。在施工同一組孔位時隨時根據第一個孔調整其他孔位位置，以免打偏或孔距不夠。預埋前再次復核孔距孔深，一定要保證孔距及深度。

1)清孔。先用氣筒吹出(或吸塵器吸出)孔內灰塵兩次后用鋼絲刷清孔兩次，然后再用氣筒吹出(或吸塵器吸出)孔內灰塵兩次，清至無粉塵逸出為止。孔壁可以潮濕，但必須保證孔內無明水。2)錨栓準備。必須看清楚錨栓的錨固長度標記。未注膠之前，先將錨栓插入孔中，檢查孔內的暢通程度和鉆孔深度。3)注膠。將安裝好混合管的料罐置入注射槍中，將混合管插入至孔底，由孔底往外均勻注入膠體，注入量可參考刻度計。注膠同時均勻外移注射槍。第一次從新的混合管中打出的膠體不用，因為此時可能沒有混合均勻(可目測膠體顏色)。注射時，料罐的溫度必須在+5℃～+25℃之間。當建筑部件的溫度高于+30℃時，需將料罐冷卻至+15℃～+20℃之間。4)插入錨栓。根據事先標好的記號可以檢測是否達到所需的錨固深度。注入膠后，應立即將錨栓慢慢旋轉壓至孔底，保證膠體分布均勻，目視表面有少量膠體外溢。5)注意事項。鉆孔時須保證鉆機、鉆頭與植入錨栓的受拉方向一致。保證孔徑與孔深尺寸準確。鉆孔應避開原結構內鋼筋，特別是預應力筋和主受力筋。

3 結語

由于以上討論的弓形腕臂各部位尺寸均為理論數據，在現場實際施工中，鋪架施工單位在鋪架過程中軌面高程、線路中心也難以避免的要產生誤差，所以，特別需要注意的一點是，在定位器長度的確定中，定位器坡度按250mm考慮，實際施工中，按實際軌面與線路中心將拉出值、導高調整到位之后，經常產生定位器坡度小于200mm的情況。而且，受到隧道凈空限制，弓形腕臂抬頭又不能過高。所以，在施工中，可以考慮將曲線、直線定位器全部采用曲線用可調特型定位器，并且，可以將隧道定位環安裝到弓形腕臂直邊之上，經過六沾復線的實際運營經驗，定位環安裝到弓形腕臂的直邊或者斜邊之上，都能夠很好的滿足定位器坡度以及保證良好的弓網關系。

［1］惠彬永，劉建鎖.特殊地段隧道開挖施工技術研究［J］.山西建筑，2010，36(7):323-324.