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3526m。根據設計文新分水嶺隧道在進口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需對既有分水嶺隧道K30+382-470段根據襯砌內輪廓制作H125型鋼鋼架，按1榀/m架設進行加固，長度88m。新建新分水嶺隧道采用控制爆破的方法進行開挖，控制爆破最大震速應控制5cm/s內。

2　既有分水隧道加固施工方案

施工前組織設計、施工、監理單位與漢中工務段在開工前現場對既有隧道現狀及病害情況進行勘察、留影、確認，并對隧道現有病害設置觀測標志，共同做好施工期間的觀測、記錄工作。

因既有隧道臨時拱架加固涉及到隧道限界尺寸發生變化，組織施工單位與設備管理單位漢中工務段按照鐵路隧道建筑限界管理辦法提前做好臨時拱架安設后的隧道限界尺寸變化的測算、報批工作。在經貨運處報請總公司批復同意后，方可實施現場臨時拱架安設施工。

既有隧道臨時加固前，組織設計、施工、監理單位和各設備管理單位現場踏勘確定加固施工影響的既有行車設備，現場制定既有設備遷改或防護措施，并組織施工單位及時實施到位。

既有隧道加固施工的所有施工內容均須納入施工天窗點內實施。制定供電段配合作業的施工流程及相應安全措施，掛設接地線由供電段工作人員配合完成。

施工影響范圍內的隧道電纜溝應提前用砂填滿，防止加固施工期間損傷或污損光電纜。據設計文件要求既有分水嶺隧道加固里程為K30+382-470段加固長度88m，加固方案為襯砌內輪廓制作H125型鋼鋼架，按1榀/m架設。鋼拱架、錨桿等位置應保證距接觸網定位、懸掛和承力索等既有行車設備最小距離不小于500mm。同時要適當調整拱頂接觸網設備上方錨桿位置，以防止鉆孔漏水或漏漿對接觸網設備造成影響。施工前對影響范圍內的回流線、架空地線須加裝絕緣護套，絕緣護套材質應經供電段驗收確認。

3　型鋼拱架加固隧道施工工藝及流程

3.1　施工工藝流程

接觸網及回流線、架空地線、通信及信號電纜防護→拱架拼裝→錨桿加固→檢查驗收→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

（1）H125型鋼鋼架由場外加工，運至現場安裝；鋼架分A、B、C三種類型。

（2）每榀鋼架在拱腳及拱腰處設置φ22鋼筋錨桿進行加固，錨桿鋼筋錨入襯砌深度40cm。鋼架底腳焊接擴大鋼板，并支墊枕木頭，枕木頭不得橫跨相鄰蓋板。架設的鋼架應保證距接觸網定位、懸掛和承力索的最小安全距離500mm。若拱頂鋼架內緣距接觸網承力索距離不能滿足最小距離500mm，并且接觸網導高為最低導高，無法調整，必須在拱頂鋼架內緣設置防電絕緣板。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，與設備管理單位人員共同檢查，填寫尺寸檢查表。因加固區段位于既有隧道洞口端，材料及加固設備運輸距離較短，施工期間不在既有隧道避車洞內存放任何施工材料及機具，施工完畢后清理好施工現場，做到工完料盡。施工過程中減少揚塵對隧道內環境的污染。

（4）要點停電拆除拱架，運輸至隧道洞外儲存場地，將錨桿切割至于隧道襯砌平齊。施工現場做到工完料盡。

3.3　隧道內既有“四電”設備防護措施

（1）設置鋼架加固區段對施工影響范圍內的接觸網回流線、架空地線安裝絕緣護套。

（2）通信、信號電纜位于隧道內左右兩側電纜溝內，施工前要點在通信、電務、工務人員配合下，利用天窗點，打開電纜溝蓋板、用細砂將電纜溝填滿，起到保護電纜的作用。

4　型鋼拱架加固隧道施工

4.1　“天窗點”施工工序節點時間計劃

鋼架安裝要點時間計劃：采用現場拼裝作業臺架，進出隧道按10min計，現場安、拆作業臺架時長20min，施工作業安裝每榀鋼架60min（其中包括安裝完成后場地的清理工作），安裝鋼架與打設錨桿平行作業，因此每次天窗時間90min。

表1　每次施工作業時間統計表

4.2　加固施工

4.2.1施工工藝流程

施工工藝流程：召開施工點前會，明確施工及防護作業內容，進行施工安全交底→車站運統46登記要點→行調、電調下令給點→駐站聯絡員通知現場負責人→掛設接地線→進行鋼架安裝及回流線、架空線絕緣護套安裝→檢查驗收→驗收合格→機具人員撤離施工現場→取消接地線防護→恢復接觸網供電，取消封鎖，登記開通線路。

4.2.2各分項施工工序

（1）施工臺車支架

采用組合式腳手架，隧道內現場拼裝，高度6m共3層。

（2）鋼架制作及加工

鋼架加工在遠離既有線的加工場集中加工，不對既有線運營產生任何影響。每榀拱架的制作必須按照提前定位量測得既有隧道二襯輪廓測量數據進行加工。定位量測作業在天窗點內進行。

為便于現場操作，每榀鋼架根據斷面尺寸分5段加工。設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、長度均相同。

圖1　鋼架架立及加固示意圖

（3）鋼架運輸

按施工天窗時間，結合每榀鋼架安裝時間確定每次安裝任務，運至現場。運輸時必須施工負責人、安全防護員到場，嚴禁在天窗點外時間進行運輸作業。

（4）鋼架安裝

鋼架安裝在天窗點內進行作業，必須在斷電情況下且必須在行調令和電調令全部收到后進行。現場負責人、技術員、安全員、監理員等必須到場。

安裝前，必須對每榀鋼架位置進行放樣標識，施工人員根據標識位置先進行錨桿孔施工，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，聯合供電、工務配合人員進行檢查，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置一處鎖腳錨桿進行固定，錨桿與鋼架焊接牢固。錨桿錨入襯砌深度為40cm。鎖腳錨桿長度55cm。

注意事項：鉆孔及打入錨桿、焊接施工時應對附近設備進行保護，嚴禁風槍、焊渣等與設備（主要是接觸網）接觸及碰撞，防止破壞設備。

（6）檢查和觀測

每榀鋼架加固完成后，聯合工務、供電、通信、電務等設備管理單位人員進行進行聯合檢查并填寫檢查登記表。每日安排專人設置好駐站防護后利用列車間隔時間進行進行檢查和觀測。每日檢查和觀測頻次為3次。白天兩次，夜間一次。每周利用天窗點聯合工務、供電等設備管理單位綜合檢查一次，共同現場量測臨時拱架限界尺寸，確保臨時拱架不超限，始終不影響列車運行安全。

（7）現場清理

鋼架安裝加固后，及時清理現場，小型機具及剩余材料及時清理出隧道。現場安全員、設備部門配合人員對現場及設備進行檢查確認，所有人員退出洞外，并通知恢復供電，開通線路。

（8）鋼架拆除

新分水嶺隧道結構穩定后，在“天窗”時間內拆除。拆除前先申報“要點”計劃；拆除時逐榀拆除，拆除鋼架必須在天窗內整榀拆除，防止拆除不徹底對行車造成隱患。

拆除作業必須在斷電情況下進行，其施工防護要求與加固施工一致。拆除作業，嚴禁碰撞接觸網等設備，拆除物品及時清理出現場。

（9）施工注意事項

①鋼架施工時，必須等接觸網斷電后，接地線掛設完成后方可施工；同時將掛設接地線納入施工流程，并請供電段工作人員配合完成。

②鋼架安裝前，必須對每榀鋼架位置進行放樣標識，保證架設的鋼拱架距接觸網定位懸掛和承力索的最小距離不小于500mm。

③鋼架安裝應穩固，安裝過程中不得碰撞接觸網等設備，不得侵入行車限界，每次鋼架架設前與架設后均向工務段提報限界材料。對已施工完拱架在工務人員的配合下每天對已架設的拱架進行查看。

④拱架每次拼裝必須成環，形成整體，鋼架拆除前，須經站段檢查確認隧道狀態同意后方可拆除。

⑤既有隧道加固，每次做到工完料盡，嚴禁任何材料、機具遺留在洞內。

5　結束語

既有隧道隨著時間的推移逐漸老化，部分新建隧道施工時對既有隧道存在影響，需要加固處理，由此可見，型鋼拱架加固工法具有施工簡單，施工速度快等特點，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難點和重點，對同類型工程具有一定的借鑒意義。