液壓履帶式仰拱棧橋在軟弱圍巖仰拱施工中的研發(fā)及應用技術

李曉輝

中鐵隧道集團二處有限公司 河北三河 065200

隧道仰拱施工一直以來是影響隧道施工進度、質量控制的一個關鍵工序，隧道仰拱棧橋是隧道仰拱施工的關鍵設備，傳統(tǒng)隧道施工多采用簡易式棧橋[1-2]，隨著隧道標準化、機械化配套要求越來越高，安全、高效、便捷的自行式移動棧橋成為必然的發(fā)展趨勢。

文獻[3]《隧道仰拱全幅施工技術》，介紹了一種軌行式隧道仰拱棧橋的應用。相比簡易式棧橋，更加安全、可靠。但軌行式棧橋在進行縱向與橫向狀態(tài)轉換工序時，需要人工移動、鋪設鋼軌，投入人力多、花費時間長，且勞動強度大、施工效率低等問題，對地面工況要求較高，所以該形式棧橋應用具有一定局限性。

中鐵隧道集團二處有限公司制造公司一直致力于隧道自行式仰拱棧橋的研發(fā)設計，以期研發(fā)一種安全、可靠、移動便捷的多功能移動棧橋，更好的提高隧道標準化作業(yè)和機械化配套要求。

1 工程項目簡介

銀西高速鐵路，起自西安北客站，向西北經(jīng)咸陽機場、彬縣后進入甘肅境內，經(jīng)寧縣、環(huán)縣進入寧夏回族自治區(qū)，沿G211前行經(jīng)吳忠市跨黃河經(jīng)靈武市引入銀川樞紐銀川站。線路兩端連接省會城市，正線長度616.81km，其中陜西省境內163.21km，甘肅省境內271.85km，寧夏自治區(qū)境內181.75km。高鐵北端經(jīng)包蘭鐵路連通寧夏及蒙西地區(qū)，中部與太中銀鐵路、西平鐵路及規(guī)劃平?jīng)鲋翍c陽至黃陵鐵路相接，南端通過西安樞紐與隴海通道以及西成客專、西康鐵路、寧西鐵路等銜接，輻射華東、中南、西南等廣大地區(qū)。速度目標值為250km/h預留350km/h。

中鐵隧道集團二處有限公司承建新建銀川至西安鐵路（寧夏至甘肅段）先期開工工程YXXQ-SG2標段慶陽隧道位于慶陽站-慶城站之間，甘肅省慶陽市慶城縣境內，董志塬北緣。起訖里程為：DK259+300至DK273+254，全長13954m。慶陽隧道經(jīng)過甘肅省慶陽市慶城縣驛馬鎮(zhèn)及白馬鋪鄉(xiāng)，隧道進口位于慶陽西峰區(qū)與慶城縣界的驛馬溝支溝左岸，出口位于白馬鋪鄉(xiāng)教子川右岸，兩處洞口車輛無法到達，交通不便。洞身主要穿越黃土溝壑梁峁區(qū)，地面高程1164m-1482m，相對高差150-250m，南高北低，邊緣破碎。溝壑發(fā)育，支溝下切較深，多呈“V”字型，兩岸邊坡高陡，局部發(fā)育滑坡、錯落、溜坍和黃土陷穴等不良地質現(xiàn)象。

2 軟弱圍巖全液壓履帶式自行棧橋設計方案

YXXG-SG2標段多為IV，V級黃土軟弱圍巖，仰拱封閉步距要求高，采用三臺階法，挖掘機輔以人工開挖[4-6]。

下部仰拱一次開挖2榀拱架距離，仰拱開挖后，履帶式棧橋前移，在棧橋底部進行拱架支護、噴混等初支作業(yè)，及時封閉成環(huán)。工序流程及技術方案如下：

2.1 棧橋通車出渣狀態(tài)，見圖1

圖1

2.2 仰拱開挖狀態(tài)，見圖2

2.3 棧橋前移就位，見圖3

圖2

圖3

3 實際應用

3.1 應用初期存在的問題

YXXG-SG2標1工區(qū)于2016年9月開始拼裝使用設備，在棧橋使用初期，V級圍巖施工進度能夠達到60m，且存在棧橋應用時超步距，掌子面停工的情況，主要因素為：

（1）對設備不熟悉，操作不熟練。此棧橋是針對黃土隧道設計，在傳統(tǒng)黃土隧道施工中，施工工人未應用過此類設備，對設備的操作、使用需要一個熟悉的過程。

（2）施工組織調整問題。在開挖下臺階仰拱時，需要在斷路情況下，將下臺階仰拱渣土前翻至掌子面方向，此工序大約耗時1.5小時左右。在實施此道工序時，掌子面無法出渣。故此時掌子面可進行開挖、立拱、噴混等工作，提高了對現(xiàn)場施工組織的要求。

（3）棧橋前部支撐不到位。設備前部設計有輔助支撐，主要作用是減緩棧橋結構的受力和變形，在應用初期，施工人員存在不使用輔助支撐的現(xiàn)象，這樣會給設備應用與現(xiàn)場施工留下安全隱患，糾其根源是隧道施工人員對設備的設計未完全理解，故此類問題需要通過施工管理來管控。

3.2 目前應用效果

目前，通過適當調整現(xiàn)場施工組織，合理的操作使用設備，該棧橋應用成果比較理想，已解決了應用初期存在的步距超標問題，目前可以實現(xiàn)V級圍巖月進90m，IV級圍巖月進120m。通車時強度與剛度有保證，確保了棧橋上部通車出渣與底部仰拱施工平行作業(yè)。

4 棧橋優(yōu)點與應用前景展望

（1）安全：首先杜絕了棧橋過車的意外發(fā)生，強度、剛度、穩(wěn)定性均良好，不會發(fā)生側翻事故，避免了仰拱處車輛與人員發(fā)生安全事故造成的損失。

（2）高效：棧橋所有動作均通過液壓系統(tǒng)實現(xiàn)，每次的工作循環(huán)中，可以只使用少量的人員操作和觀察就能完成所有的棧橋動作，為施工現(xiàn)場節(jié)省大量人力和時間。

（3）經(jīng)濟性好：棧橋的設計壽命長，在長時間的使用后不會有結構性的變形，能多次利用，為隧道施工節(jié)約大量成本。

（4）提升施工形象、提高施工質量：該棧橋可實現(xiàn)仰拱一次12米施工，減少了仰拱施工縫，保證仰拱施工質量，提高生產(chǎn)效率。實現(xiàn)了仰拱施工與開挖、初支、襯砌立體交叉同步作業(yè)，安全可靠、提高了隧道施工效率，提升機械化配套水平。此棧橋的成功應用，標志著軟弱黃土圍巖隧道配備自行式仰拱棧橋已經(jīng)趨于成熟。