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 ,铁,道,建,筑

2018年第58卷第X期                             Railway Engineering

运营隧道临时加固施工工艺介绍

岳峰   刘昕  王明智

大秦铁路股份有限公司太原南工务段，山西省晋中市030600

摘要  本文结合运营隧道衬砌病害整治工程，详细介绍了“钢拱架+锁脚锚杆”实用临时加固施工工艺，该工艺可有效防止隧道衬砌结构受力持续恶化，切实提高衬砌病害处所的承载力，杜绝病害发展导致的行车事故，为永久加固提供时间保障，是一种有效的隧道应急加固手段。

关键词 ①铁路隧道；②临时加固；③现场试验；④衬砌；⑤应急。

中图分类号U25 文献标识码：ADOI：

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铁 道 建 筑

2018年第58卷第X期                             Railway Engineering

我国已成为世界上隧道建设数量最多、运营里程最长的国家[1]。部分铁路隧道因施工技术和质量水平差异，经过运营实践衬砌已出现裂损、渗漏水、背后空洞、衬砌腐蚀等病害。上述衬砌病害将直接影响隧道的耐久性和承载能力，导致服役时间缩短，由运营隧道衬砌病害导致的行车事故屡见不鲜[2]。刘德军等人[3]仅仅对运营隧道衬砌病害诊治进展进行了总述，其他文献对运营隧道衬砌病害临时加固施工工艺阐述较少，本文结合1座运营隧道衬砌病害整治工程详细阐述了运营铁路隧道衬砌病害临时加固方案，为铁路运营隧道的应急加固提供了一种切实可行的施工工艺。

1  工程概况

1.1隧道概况

某隧道起止里程为K13+818.95-K25+636.95，全长11815m，最大埋深约285m。自K24+388.95～K25+636.95长1248m为双线，其余地段为单线。隧道采用60kg/m无缝线路、双块式无碴轨道，轨道结构高度0.515m。

隧道进口至K14+400位于半径为800的左偏曲线上，K14+400-K20+253.91位于直线上，K20+253.91至K21+116.78位于半径为1200的左偏曲线上，K21+116.78至隧道出口位于直线上。

隧道进口至K15+292.95为6‰的下坡，K15+292.95至隧道出口为3‰的下坡。

隧道共设置4座斜井。

1.2隧道病害情况

隧道K20+115～K20+185段7组衬砌双侧边墙均为纵向连续张开裂缝，局部地段错台明显，有脱空现象，裂缝宽度范2mm～20mm，病害情况如图1所示：

      图1 隧道衬砌边墙裂缝、脱空

2  临时加固方案及工艺

2.1临时加固方案

1)在隧道K20+118~K20+121小避车洞处架设钢架4榀、K20+142~K20+148段架设钢架7榀；K20+177大避车洞处架设钢架3榀，共计架设钢架14榀。

2)钢架采用I16型钢钢架，为镀锌钢架，热镀锌应符合JT/T281规定，镀锌层厚度不应小于0.061mm.施工完成后，对孔口部位的螺栓及锚杆头采用环氧富锌防锈漆进行防锈处理，防锈漆含锌量不小于65%,防锈漆干膜厚度不小于250um;调色环氧磁漆为面漆，干膜厚度不小于150um。

3)钢架纵向间距1.0m;相邻钢架采用Φ22HRB400钢筋连接，环向间距1.0m,相邻两榀钢架连接筋交错布置；钢架背后与衬砌间铺设钢筋网，钢筋网采用Φ8钢筋，间距20cmx20cm(环x纵）；与钢架焊接牢固。

4)钢架脚必须放在牢固的基础上，钢架脚部可适当凿除既有衬砌，保证钢架施作，钢架A结点可适当加长，根据现场实际沟槽位置调整长度。

5)钢架安装好后及早施作锁脚锚杆，锚杆与钢架焊接牢固。

6)架设拱架时注意避开接触网吊柱、网线等设施，确保接触网设施稳定；钢架采用施作的锚杆进行接地。

2.1.1 主要作业内容

改移漏缆、设备保护、安装拱架14榀、安装拱架连接筋、铺设钢筋网、打设锁脚锚杆。

2.1.2 主要施工设备及机具表如表1所示。

表1 主要施工设备和机具配置表

2.1.3 主要施工材料配置如表2所示。

表2 主要施工材料配置表

2.1.4 人员、机具、设备及材料组织注意事项

1)机具设备及材料（表1、表2）进出线路，均采用人工搬卸，采用平板运输车将所有机具及施工用的材料（包括空压机、发电机、钢拱架、钢筋、水泥等）由作业们位置运至作业地点，天窗点结束后采用同样方式将机具及材料运出防护栅栏外。

2)因驻地距施工作业门较远，施工人员较多，为保证施工需要、确保人员安全，需保证常用车辆6台，天窗点另租用车辆3台运输作业工人。

2.1.5 施工计划及总进度

施工等级为Ⅲ级施工，需工务段、供电段、车务段配合封锁区间进行施工，停电范围以供电提供资料为准。以实际批复施工日计划为准进行施工，按照每个天窗时长180分钟，有效作业施工时间为85分钟，预计共需21个施工天窗（表3 天窗需求数量统计表），每个天窗180分钟分配如下：运送材料机具至作业地点：35分钟；接挂地线及搭设作业平台：30分钟；作业时间：85分钟；拆除作业架、现场清理及出网：30分钟。施工进度见图2 施工进度横道图。

表3 天窗需求数量统计表

 图2 施工进度横道图

2.2临时加固施工工艺

2.2.1 通道

1)施工人员进出：通过现有公路、便道运输至2号斜井，通过2号斜井作业门（K19+592.95）进出施工现场。栅栏门设专人进行管理，由施工负责人提前1天指定，开启、关闭栅栏门听从施工负责人的指挥，不得随意开启。

2)设备、材料运输、存储：所有设备、材料均须在施工前2天运至2号斜井内，码放整齐。接到给点调度命令后，机械设备及材料人工搬运上道，采用轨道平板车运至洞内施工地点；施工完成后，全部机械设备、剩余材料、施工垃圾采用轨道平板车从洞内施工点运输出隧道外。

2.2.2 通讯联系

施工期间，施工负责人、现场盯控人员、驻站联络员、防护员之间利用G网手机进行现场和车站驻站联络员，利用对讲机进行现场调度指挥。

2.2.3 供电电源及施工用水

隧道内施工所有用电均采用发电机提供电力，为确保施工安全，所有电力线缆必须保证胶套完整，接头处缠绕绝缘胶带，使用插座应符合要求。施工用水：本区段施工用水采用洞内排水沟排水。

2.2.4 既有设备的影响和保护

营业线施工必须把确保行车安全放在首位，坚持“安全第一，预防为主”的方针，建设、设计、施工、监理、行车组织、设备管理等部门和施工单位必须严格执行《中华人民共和国安全生产法》、《铁路运输安全保护条例》、《建设工程安全生产管理条例》等有关规定。影响营业线设备稳定、使用和行车安全的施工，必须在天窗时间要点施工。

1)供电设备

根据现场调查，施工涉及供电段设备主要为施工处接触网吊柱、承力索、接触线、电力缆线等。到达施工现场后，待停电作业完成，先用防护材料在供电段配合人员指导下对接触网线、承力索、电力缆线及拱墙上所有线路电缆等进行包裹，并对线缆连接阴角部位用橡塑海绵缠绕包裹并绑扎牢固。在作业平台高于接触网50cm加设防护栏杆，防止安装D单元时扎伤接触网，施工过程中如遇到吊柱时调整钢拱架立设间距，确保钢拱架与吊住的安全距离不少于50cm。对涉及影响的接触网吊柱等设备用橡塑海绵包裹绑扎，确保做到对电缆及接触网吊柱的全覆盖保护，并在每日封锁作业结束前拆除，并做好清理防尘措施。

2)钢轨保护：

施工前对作业范围及其前后一定段落，采用防水布进行全覆盖，避免污水、污泥污染道床及钢轨，每次施工结束后及时清理。

3)通讯漏缆

工艺流程：①施工准备→②作业架搭设→③L支架安装→④吊夹拆除→⑤线缆固定→⑥拆除作业架→⑦现场清理。

4)加固恢复：将钢拱架施工整治范围两侧外延5m范围内的吊夹拆除,采用20cm长的L字型钢筋临时固定，漏缆采用开口的PVC管进行包封，施工过程中不能有利器碰伤漏缆或有重物压砸漏缆，施工后按要求将线缆用钢制挂钩固定在既有高度位置，钢拱架两侧将临时固定的线缆按要求恢复。

5)作业平台搭设

根据需要每天需对作业平台进行搭设及拆除工作。作业平台选用：根据现场实际情况采用插入式门式脚手架及Φ48架子管（横向固定）进行搭设，面板采用脚手架踏板及木板。施工作业平台搭设：平台搭设由下向上分层进行，下层脚手架搭设稳定后方可搭设上层脚手架（台架搭设单侧横向宽度3m，顺线路纵向宽度1.8m，高度6.8m的施工作业平台，接触网下方脚手架断开，脚手架搭设不影响接触网），在第二层脚手架设置横向钢管加固，钢管与脚手架采用扣件连接。在第三层脚手架四周设置4根缆风绳，缆风绳固定于钢轨上捆绑牢固，设置醒目警示标志防止作业人员靠近碰触，防止台架发生侧翻。作业平台上的平台铺板采用厚4cm木板，宽度为30cm，并用铁丝绑扎牢固可靠。搭设的作业架必须严格控制距接触网的安全距离，并对接触网进行防护。

6)凿除衬砌混凝土

工艺流程：①施工准备→②电缆线路、照明灯及空压机风管布置→③凿除范围确定→④凿除范围切缝→⑤清凿衬砌混凝土→⑥采用电镐对凿除截面进行修整。

安装拱架前对衬砌混凝土进行凿除，确保拱脚落在牢固的混凝土基础之上。

7)拱架安装

工艺流程：①施工准备→②作业平台搭设→③线缆防护→④标记固定锚栓位置→⑤固定锚栓施工→⑥安装两侧D单元钢架及U型固定钢板→⑦重复⑥步骤，依次安装A、B、C、D单元钢架→⑧拆除作业架→⑨现场清理。

①钢拱架加工：按拱架大样图在钢结构工厂内加工，钢架采用I16工字钢冷弯加工，每榀共7个单元；单元间采用接头螺栓（M24）连接。垫板采用16mm厚A3钢板用于边墙底部支撑，尺寸16×26cm。

②拱架安装

因既有衬砌弧度不规则，设计拱架断面属拟合而成，在安装时首先安装合拢一环，分析改进拱架的贴合后，再进行下一步的流水拼装作业，有利于提高工效。

图3 拱架拼装示意图

按图3 拱架拼装图，两侧对称由边墙向拱部合拢，每安装节段垂直度满足后，采用20膨胀螺栓及自制U型卡（80mm宽3mm厚钢板压制而成）固定，施工完毕后将螺栓与U型卡焊死，防止脱落，为保证钢架与衬砌混凝土链接紧密，将钢架与衬砌混凝土链接面每100cm采用膨胀螺栓采+钢垫板块加固，具体加固细节见图4 钢架加固图和图5 钢架加固图（局部放大）。

图4 钢架加固图

图5 钢架加固图（局部放大）

8)锚杆施工

工艺流程：①施工准备→②作业平台搭设→③线缆防护→④锚杆钻孔→⑤锚杆安装→⑥锚杆连接→⑦拆除作业架→⑧现场清理。

每段拱架调整到位，拱部拱架合拢后，A单元拱脚位置设置锁脚锚杆，布置形式如图6 锁脚锚杆示意图所示，其中，锚杆加工成3.5m/根，全部14榀拱架锁脚锚杆工程数量1.5t。

图6 锁脚锚杆示意图

9)钢筋网、连接筋安装

工艺流程：①施工准备→②作业平台搭设→③线缆防护→④焊接钢筋网→⑤焊接纵向连接筋→⑥拆除作业架→⑦现场清理。

完成2榀拱架定位后进行钢筋网及纵向连接筋的安装，网片采用Φ8钢筋，间距20x20cm，每片加工成纵向98cm环向100cm的网片，与拱架焊接牢固。拱架纵向连接采用Φ22钢筋按环向100cm布置，加工成u型与拱架焊接，具体见图7 钢筋网及纵向连接筋布置图。

图7 钢筋网及纵向连接筋布置图

10)沟槽恢复

工艺流程：①施工准备→②掀开沟槽盖板→③沟槽内填砂防护→④沟槽清理→⑤盖板恢复。

施工机具及材料运至作业地点。采用撬棍诸块将沟槽盖板掀开，操作过程中注意不要破坏盖板，严禁暴力施工，损伤盖板，使其缺棱掉角。将电力电缆下放放置于电缆槽内，置于电缆槽内的电力线缆用细沙防护。所有施工均完成后，将沟槽内杂物及垃圾清理干净。所有垃圾及杂物装袋采用平板运输车运至洞外，并丢弃在制定地点，严禁随意丢弃造成环境污染。

将掀开盖板恢复，恢复标准：盖板放置牢固，严禁发生踩踏后掉落现象；盖板平整、不翘角；盖板线型与原有盖板顺接。

11)材料机具运输及存放

(1)运输:采用绝缘车轮的平板运输工具，平板车上严禁承载人员，对平板承重能力进行测试，禁止堆放物资超标。

(2)存放：当日施工结束后，所有机具、材料运至网外，存放于驻地仓库内，安排专人负责清点及保管。

(3)材料管理：每日设专人对进入防护栅栏的材料、工机具进行清点，天窗施工结束后，所有机具及材料必须运至防护栅栏外。

2.2.5 施工配合

由于隧道内供电线缆和轨旁设备较多，因此在施工期间需要供电进行全程重点盯控、配合，以确保既有设备安全或在出现险情时能够得到妥善的处理。

供电主要配合盯控隧道内现场施工期间接触网、馈线等设备安全，并检查各线缆之间、线缆与设备、线缆与加固措施间的安全距离；拱架施工还需要接触网停电并搭设地线，因此还需要供电配合搭设接触网的接地线，施工完毕负责对供电各类电缆及固定电缆的卡扣进行限界测量，确保设备不侵限。施工结束后，对接地进行测试，接地电阻达不到规范要求数值，需指导施工单位进一步采取其他接地措施。

3  临时加固效果

钢拱架+锁脚锚杆临时加固工艺可防止隧道衬砌结构受力持续恶化，提高病害处所承载力，杜绝因病害发展导致的行车事故，且可为永久加固提供牢靠的时间保障，是一种有效的隧道应急加固手段。

4  结语

通过优化施工工艺及安全保障措施，能有效消除既有线施工安全隐患，提升施工质量，确保了隧道临时应急加固措施落实到位。

参考文献

[1]赵勇,田四明. 截至2018年底中国铁路隧道情况统计[J].隧道建设(中英文),2019,39(02):324-335.

[2]关宝树．隧道工程维修管理要点集[M]．北京：人民交通出版社，2004．

[3]刘德军,仲飞,黄宏伟等. 运营隧道衬砌病害诊治的现状与发展[J]. 中国公路学报,2021,34(11):178-199.

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