一種隧道突水涌泥的快速封堵模板臺車及施工技術

蔣忠全，段平安，張國成，喬磊，趙榮立，李建高，向安平

（中鐵隧道集團三處有限公司，廣東 深圳 518048）

1 立項背景

目前隧道穿越富水地層施工是家常便飯，施工過程中易引起掌子面涌水、涌沙、泥石流等現象發生，對已完隧道以及施工人員、設備、物資的安全都有傷害很大，會產生不可逆轉性災難。

2 創新主要思路

當隧道發生施工過程中易引起掌子面涌水、涌沙、泥石流等現象發生，為了保護已完隧道，快速行成封堵，切斷其危害通道，同時對故障段隧道能進行下一步更好的處理、施工，建立快速一堵臨時封堵墻是一個很好的選擇手段。

3 創新原理

一種隧道突水涌泥的快速封堵模板臺車，包括能夠呈旋轉式打開及旋轉式關閉的前封閉模板和后封閉模板，前、后封閉模板之間通過拉桿連接，前、后封閉模板均是由中心模板、旋轉模板和折疊旋轉模板連接組成的三層結構，（中心模板為旋轉依托，旋轉模板和折疊旋轉模板，通過在中心模板上設立旋轉軸完成模板打開與關閉，形成一個整體圓形模板封閉整個原型隧道），在中心模板的中心位置處設有供人員進、出的通道，進出通道貫穿前、后封閉模板，在進出通道的兩端口均設置有能夠開啟和關閉的封閉門。

在兩層模板之間灌注砂漿，形成一段封閉墻。

4 創新做法

新型模板臺車設計如下。

（1）按照隧道內靜空尺寸進行快速封閉模板臺車的設計，使旋轉式模板，打開時能完全封堵其隧道斷面、并作為應急搶險物資設備貯備，見圖1～4。

（2）隧道施工中掌子面突發涌水、涌沙，不可控風險時，快速將風險應急模板臺車運輸、牽引至封閉段。

圖1 風險應急模板臺車模板關閉示意圖

圖2 風險應急模板臺車模板打開示意圖

圖3 風險應急模板臺車灌注臨時封堵墻示意圖

（3）臨時封閉段需提前拆除軌道、電纜線、照明線、水管、通風管、高壓風管、人行走道板等所有設施。

（4）風險應急模板臺車通過外在牽引力就位封閉段，啟動發電機，對洞內封閉段進行緊急照明和排水等措施。

（5）通過旋轉桿對兩組旋轉式模板打開，封閉隧道斷面。旋轉式模板以軸心為中心進行分塊，進行旋轉打開或關閉。

（6）封閉模板由前、后兩組旋轉式模板組成，每組模板由三層旋轉式模板旋及中心模板、旋轉模板、折疊旋轉模板轉組成。

（7）模板就位后，用定位卡快速進行對模板定位、密封。

（8）前、后兩組模板就位后，用拉桿進行連接。

（9）模板就位后，安裝注漿口、排水口、進水口、電纜口、低壓電線口密封法蘭。

（10）模板與隧道砼壁之間縫隙用小塊模板進行封閉。

（11）模板臺車的車架上設有沙漿罐、砂漿泵，通過砂漿泵對兩組模板之間泵送砂漿進行填充，完成臨時封閉墻。

（12）模板旋轉關閉功能，為了模板臺車在隧道行走過程中，避開施工隧道中相關設施。

（13）中心模板中心位置留有一個通道，作為施救人員臨時進、出觀察使用，通道兩端設計封閉門。

（14）兩組模板之間為封閉墻，并留有進水管、進氣管、排水管、電纜通道、低壓線以及備用管道。

（15）通過功能管道對故障段進行必要的觀察、干預、施救等措施。如加高壓氣體、高壓水，使故障段達到穩定，控制其事態發展。

（16）故障段隧道險情排除后，開啟排水口，排空故障段流動性物資。

（17）開啟人員通道。注意隧道故障段里面的情況變化，防止風險再次發生。

（18）人員進入故障段進入一步處理。

5 產品驗收

圖4 風險應急模板臺車行進、就位示意圖

本產品經過天津市地下隧道集團有限公司、中鐵隧道集團3處有限公司以及中鐵隧道集團3處天津地鐵5、6號線文化中心1標項目經理部等專家論證認定。加工組裝完成，專家們進行了工廠功能性驗收，并進行了功能演示，能滿足基本功能需要。見圖5～10。

圖5 產品工廠驗收1

圖6 產品工廠驗收2

圖7 產品專家驗收3

圖8 產品功能演示1

圖9 產品功能演示2

圖10 產品功能演示3

6 效益分析

由于采用了上述技術方案，本發明具有如下有益效果：是對已完隧道的一種保護措施；對隧道施工中掌子面突發涌水、涌沙事故時，能及時、快速控制；隔離故障段與已完隧道段，避免已完隧道傷害或報廢；同時對施工人員、設備、物資是一種安全保護；是一種改革性隧道保護措施，具有重大意義。

7 獲獎

此技術國家級專利（專利號：ZL2016 1 0129244.9）。