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談高速鐵路隧道施工優(yōu)化改造技術(shù)

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談高速鐵路隧道施工優(yōu)化改造技術(shù)

摘要:結(jié)合漢十高鐵武當(dāng)山隧道群施工項目,對高鐵隧道施工過程中的成套化機(jī)械設(shè)備、施工工裝優(yōu)化改造展開技術(shù)研究。研究主要針對隧道開挖支護(hù)臺架、仰拱臺車、二襯臺車、槽道組裝定位臺架等。通過對以上施工工裝優(yōu)化改造的研究和工程實(shí)踐,有效提高了施工效率和施工質(zhì)量,并為后期鐵路運(yùn)營提供了安全保障。

關(guān)鍵詞:工裝設(shè)備;優(yōu)化改造;鐵路隧道

我國高鐵經(jīng)過近年來的飛速發(fā)展,現(xiàn)階段隧道施工機(jī)械化設(shè)備基本齊全。隨著施工標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高和施工技術(shù)的不斷完善,現(xiàn)有的工裝設(shè)備在施工過程中逐漸暴露出生產(chǎn)效率低下、施工精度不足、適應(yīng)性差等問題[1-2]。如何通過對現(xiàn)有工裝設(shè)備的優(yōu)化改造,使其能適應(yīng)施工現(xiàn)場使用需求,成為高鐵隧道施工工程中亟待解決的一個難題[3]。在漢十高鐵武當(dāng)山隧道群項目施工過程中,對相關(guān)機(jī)械設(shè)備施工工裝優(yōu)化改造進(jìn)行了研究與應(yīng)用,取得了良好的效果。

1工程概況

漢十高鐵武當(dāng)山隧道群項目位于十堰市武當(dāng)山特區(qū)和丹江口市六里坪鎮(zhèn)境內(nèi),主要包括肖家溝隧道、胡家隧道、鐵家溝隧道三座隧道,是全線的重點(diǎn)工程和控制性工程;隧道群地層分區(qū)隸屬昆侖秦嶺區(qū)武當(dāng)山區(qū),下伏基巖為元古界武當(dāng)山群云母石英片巖,隧道區(qū)域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育,局部存在斷層;三座隧道全長8.81km,設(shè)置平行導(dǎo)坑輔助進(jìn)行施工。

2開挖支護(hù)臺架優(yōu)化改造

本工程隧道正洞開挖工作面通過平導(dǎo)展開,為保證正洞的掘進(jìn)速度,需要加快平導(dǎo)施工進(jìn)度。以鐵家溝隧道平導(dǎo)施工中發(fā)現(xiàn)由于鐵家溝平導(dǎo)Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖交錯布置,不同等級圍巖相互穿插。在圍巖變化時,施工工法需要進(jìn)行轉(zhuǎn)變,區(qū)別于正洞大斷面,平導(dǎo)斷面較小,臺階轉(zhuǎn)換速度較快。原有的施工臺架采用工字鋼進(jìn)行焊接連接,在轉(zhuǎn)變臺階時改裝時間過長,影響平導(dǎo)的正常掘進(jìn)。為加快臺階轉(zhuǎn)變時施工臺架的拼裝效率,對平導(dǎo)施工臺架進(jìn)行改裝:(1)根據(jù)平導(dǎo)施工臺階高度將臺架分為上、下兩個組成部分,上、下之間采用法蘭連接。(2)門架采用I18型鋼焊接成門型臺架,共4排,同時采用2根I18工字鋼雙拼焊接作底縱梁,橫梁與其兩側(cè)縱梁之間設(shè)有用于傾斜支撐的斜撐梁,側(cè)翼分兩層,上下兩層用三角形鋼板加固。(3)臺階法施工時采用下部臺架作業(yè),工法變換為全斷面后將上、下臺階拼裝螺栓連接,既節(jié)省了臺架改裝時間,又減少了臺架頻繁改裝對材料的浪費(fèi)。經(jīng)過改裝的隧道多功能拼裝臺架是一種多功能隧道開挖作業(yè)臺架,制作簡單、使用靈活方便、剛度大、炮眼位置及方向容易控制,可以同時滿足16臺以上風(fēng)動鑿巖機(jī)同時作業(yè)。改造后的臺架能夠適應(yīng)快速施工的要求,有效地解決了隧道洞身開挖頻繁轉(zhuǎn)換工法中存在的問題,其操作簡單、快速,轉(zhuǎn)換工法時只需將上門架拆除,不需暫停掌子面進(jìn)行工法轉(zhuǎn)換,不需要再次更換臺架,減少了人工消耗。隧道開挖臺架組裝示意圖如圖1所示。

3仰拱臺車優(yōu)化改造

隧道仰拱施工過程中頂層鋼筋的安裝質(zhì)量依賴于底層鋼筋安裝位置的準(zhǔn)確性和精度;仰拱鋼筋安裝間距和排距難度大,簡易定位的鋼筋安裝不牢固,易在混凝土澆筑過程中擾動變形,影響施工質(zhì)量[4]。隧道仰拱鋼筋安裝,對原有的仰拱臺車進(jìn)行優(yōu)化改造,增加仰拱鋼筋定位卡槽裝置:(1)該裝置由絲桿、12m槽鋼、翻轉(zhuǎn)裝置和底板組成。(2)在外側(cè)槽鋼中孔設(shè)置可拉伸絲桿,絲桿下穿外側(cè)槽鋼,內(nèi)側(cè)槽鋼用鋼筋連接焊接在絲桿上,通過絲桿移動,控制內(nèi)側(cè)鋼筋卡槽位置,并可翻轉(zhuǎn)過來。(3)內(nèi)側(cè)槽鋼上分別設(shè)置有多個橫向鋼筋卡槽,相鄰橫向鋼筋卡槽之間的間距與仰拱鋼筋間距一致。(4)底板通過螺帽和翻轉(zhuǎn)裝置與仰拱臺車和外側(cè)鋼筋卡槽連接,可翻轉(zhuǎn)。如圖2所示,仰拱鋼筋定位卡槽三維示意圖如圖2所示。與現(xiàn)有隧道仰拱臺車相比,改造后的仰拱臺車有如下優(yōu)點(diǎn):(1)結(jié)構(gòu)簡單,能快速、準(zhǔn)確定位仰換鋼筋,確保鋼筋間距、排距滿足設(shè)計要求;(2)可一次對仰拱頂層鋼筋和底層鋼筋同時定位,與傳統(tǒng)施工方法相比較,施工速度快,能大大縮短施工時間,提高施工效率;(3)卡槽可翻轉(zhuǎn),安拆方便。

4二襯臺車優(yōu)化改造

傳統(tǒng)的隧道二襯臺車在進(jìn)行二襯混凝土澆筑時,需要來回倒管,依次進(jìn)行兩側(cè)混凝土澆筑,倒管需要時間較長,施工人員工作量較大,且由于倒管過程中送料停頓,易造成堵管現(xiàn)象;由于兩側(cè)混凝土注入量不同,存在偏差,易造成臺車位移導(dǎo)致二襯錯臺。針對傳統(tǒng)的隧道二襯臺車存在的不足,對隧道施工二襯臺車進(jìn)行優(yōu)化改造:(1)配置了混凝土分層逐窗澆筑裝置,設(shè)置三通分料和滑槽設(shè)施,頂部布設(shè)主料斗2個,分料斗4個,泵管采用三通結(jié)構(gòu)滿足2個主料斗同時進(jìn)料。(2)澆筑窗口數(shù)量、位置及層高根據(jù)臺車長度及高度確定,一般情況縱向間距≤3m,層高≤2m,梅花形布設(shè)。(3)通過主料斗、主溜槽、“三通”分流槽、分流串筒和入窗溜槽結(jié)合的方式,簡單操作相應(yīng)的插板閥門,使混凝土流向各工作窗口,實(shí)現(xiàn)二次襯砌拱墻混凝土的逐窗進(jìn)料澆筑。優(yōu)化改造后的二襯臺車具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)與來回倒管相比,可同時向臺車兩側(cè)送料,避免臺車偏壓,大大減少了襯砌錯臺現(xiàn)象;(2)避免來回倒管(只需要倒一次管,即封頂時倒一次),較大地節(jié)約時間,提高襯砌進(jìn)度,減少冷縫現(xiàn)象,同時降低工人的勞動強(qiáng)度;(3)與原來的送料方式相比,減少了倒管造成的停頓時間及堵管現(xiàn)象。

5槽道組裝定位臺架優(yōu)化改造

高鐵隧道槽道組形式多樣,施工過程中,發(fā)現(xiàn)有以下問題:(1)槽道組裝時因人為操作及焊接易呈“八”字形;(2)人工反復(fù)復(fù)核耗時、耗力;(3)投入資源多,一組槽道焊接需三個人工配合。針對以上問題,項目部對槽道組定位工藝進(jìn)行了研究,并改裝制作了槽道組裝定位臺架:槽道組裝定位臺架采用線切割的方式加工而成,模具由底板(3根縱向槽鋼)、6個槽鋼支腿和撐板(3塊橫向支撐板和1塊擋板)組成,使用時用水平尺將四個角調(diào)至水平,保證整個臺架水平,然后把2根槽道安放到模具上,其中槽道的一端與模具的基準(zhǔn)面對齊,然后進(jìn)行焊接即可。槽道組裝定位臺架示意圖如圖3所示。槽道組裝定位臺架能夠保證兩根槽道安裝后是平行的,兩根槽道內(nèi)弧面與襯砌臺車面密貼無縫隙,兩根槽道端頭在同一個基面上,兩根槽道綜合接地扁鋼焊接質(zhì)量,解決了因人工焊接誤差造成的槽道組精度不足,減少了槽道組裝的人工投入、提高了施工效率。

6水溝電纜槽移動式鋼筋卡具優(yōu)化改造

現(xiàn)場水溝電纜槽施工過程中發(fā)現(xiàn),人工打眼植筋太費(fèi)時費(fèi)力,存在縱橫向鋼筋間距定位控制不標(biāo)準(zhǔn)、鋼筋保護(hù)層厚度控制不合格、綁扎鋼筋耗費(fèi)大量時間等問題。針對以上問題,項目部優(yōu)化改造出一種由角鋼、鋼管和鋼筋移動裝置焊接而成的移動式水溝電纜槽鋼筋卡具:(1)橫向角鋼用來控制縱向鋼筋間距,中間標(biāo)準(zhǔn)20cm一道開槽,開槽尺寸為16mm,保證鋼筋定位標(biāo)準(zhǔn)。(2)縱向槽鋼用來控制三根橫向鋼筋,距離頂口20cm往下開三道槽,開槽尺寸為16cm,角鋼在制作時精準(zhǔn)預(yù)留7cm鋼筋保護(hù)層。(3)整個裝置設(shè)置三排雙輪結(jié)構(gòu),內(nèi)側(cè)角鋼和外側(cè)鋼管下各設(shè)置直徑20cm的滑輪,用來快速移動。(4)內(nèi)側(cè)角鋼和外側(cè)鋼管之間距離50cm,利用C6鋼筋焊接牢固。移動式水溝電纜槽鋼筋卡具示意圖如圖4所示。

7結(jié)語

通過在漢十高鐵武當(dāng)山隧道施工中的隧道開挖支護(hù)臺架、仰拱臺車、二襯臺車、槽道組裝定位臺架、水溝電纜槽移動式鋼筋卡具等施工工裝的優(yōu)化改造,有效提高了施工效率,保證了施工質(zhì)量,也為后期鐵路運(yùn)營提供了安全保障,對于類似隧道施工工程具有良好的推廣應(yīng)用價值。隨著我國高速鐵路建設(shè)的不斷發(fā)展,新的機(jī)械設(shè)備不斷涌現(xiàn),只有不斷地實(shí)踐和創(chuàng)新,才能提高我國高速鐵路建設(shè)的施工水平。

參考文獻(xiàn)

[1]王志堅.鄭萬高鐵隧道大斷面機(jī)械化施工關(guān)鍵技術(shù)研究[J].隧道建設(shè)(中英文),2018(8):1257-1270.

[2]吳夢軍,吳慶良.山嶺公路隧道機(jī)械化施工現(xiàn)狀與展望[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2020(3):14-21.

[3]張新波.地鐵區(qū)間施工成套工裝研究[J].價值工程,2019(9):121-123.

[4]袁會勇.鐵路長大隧道施工機(jī)械配套技術(shù)[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,2019(14):112-113.

作者:孔軍豪 單位:中鐵七局集團(tuán)武漢工程有限公司