重载铁路长段落仰拱快速施工技术

王平

（中铁十七局集团第五工程有限公司，太原030000）

1 工程概况及特性

浩吉铁路站前4 标一工区段地处毛乌素沙漠和黄土高原过渡区，地质以风积沙和全风化的白垩系砂岩为主，地貌以沟、壑、峁、梁为主，施工难度较大。洞身围岩为砂质、黏质新黄土交错、层状结构，整体结构松散，触变性强，并且全风化白垩系砂岩遇水软化成泥，自身承载能力差。常规一次性仰拱施作8m，施工缝多，不利于整体受力，容易引起仰拱不均匀沉降。基于该隧道工程的地质特性，施工减少仰拱施工缝，提高仰拱整体承载能力是解决仰拱不均匀沉降的关键。

2 总体技术方案

长段落仰拱快速施工技术主要是采用全液压自行式仰拱栈桥，单次有效施工长度为24m。仰拱栈桥作为掘进、衬砌工作面的过渡段，栈桥下进行下台阶施作、初支仰拱施作、仰拱钢筋绑扎、仰拱及填充混凝土浇筑等作业时，对掌子面施工的机械和人员通行基本不受影响，解决了隧道掌子面施工与仰拱施工的相互干扰问题，仰拱整体承载能力也得到了保证[1]。

3 关键施工技术

关键施工技术包括以下几方面：

1）开挖段轮廓测量。

2）自行式移动液压栈桥就位后，移至即将开挖的仰拱一侧，挖掘机开挖另一侧半幅仰拱，一次开挖长度不小于24m，开挖完成后栈桥移动至另一侧进行剩余半幅仰拱开挖。

3）仰拱及填充与掌子面交叉作业互不干扰。

4）仰拱及填充施工：（1）对隧底滤渣进行人工清理，仰拱初支表面干净、无积水；（2）对前段已施作的仰拱端头混凝土进行凿毛处理，水枪冲洗干净后，按设计规范安装中埋式止水带、背贴式止水带、仰拱钢筋等其他工序；（3）安装仰拱端头模板；（4）仰拱钢筋、止水带及端头模板安装完毕验收合格后，混凝土运输车运输混凝土至现场，仰拱栈桥作为混凝土施工平台配合预制好的溜槽进行仰拱混凝土快速浇筑；（5）待仰拱混凝土处理后，继续仰拱填充混凝土浇筑。

5）仰拱及填充混凝土强度达到设计要求后进行下一循环仰拱施工。

4 技术创新点

技术创新点包括以下几方面：

1）相对于常规仰拱施工来说（常规一次性施作有效长度一般为6～8m），重载铁路长段落仰拱快速施工技术，一次有效施工长度可控制不小于24m，与常规仰拱施工相比，大大减少了仰拱施工缝数量，结构整体性得到了提高，降低了隧底软弱围岩不均匀沉降对仰拱的影响，推进了隧道仰拱安全和快速施工。

2）相比传统简易式栈桥，自行式移动液压栈桥自行就位，不需要机械吊装，减少了机械尾气的排放，改善了作业环境。

3）掌子面开挖、支护不受仰拱施工影响，保证了隧道施工进度。

4）相比传统简易式栈桥拆卸、运输不便的情况，自行式移动液压栈桥主体结构为模块化拼装型式，具有适于变跨、方便运输、快速拼装等特点，便于从一个工点转移到下一个工点继续使用，避免了反复加工栈桥，减少材料损耗[2]。

多年来，中心还担负着“国家农副加工产品质量监督检验中心（宁夏）”“国家清真食品质量监督检验中心” “自治区枸杞产品检验检测中心”“自治区葡萄酒检验检测中心”的职能和任务；在国家能力验证、盲样考核, 新开检验方法及飞行检查等考核中均得到了满意结果；出具的检验数据经得起各种考验，特别是在重大突发食品安全事件中为食品安全执法提供了强有力的技术支持。

5）长段落仰拱快速施工，减少了仰拱施工缝的数量，注浆管、背贴式橡胶止水带与中埋式橡胶止水带用量减少，节约了材料。

6）长段落仰拱快速施工每循环需要时间为4～5d，其中，隧底虚渣清理至少2d，仰拱初支表面干净、不积水，保证了仰拱混凝土与仰拱初支混凝土结合的密实度。

5 实施效果及结论

自行式移动液压栈桥改善了洞内施工环境，利用自行式移动液压栈桥自身优势，可反复周转使用，减少材料损耗，长段落仰拱施工，节约了止水带、注浆管等材料，降低了施工成本。

长段落仰拱快速施工技术一次性施作24m 仰拱，减少了仰拱施工缝的数量，有效提高了仰拱的整体性和防水性能。

长段落仰拱快速施工技术能够确保仰拱施工配合初期支护及时封闭成环，有效防止了隧道关门塌方，大大提高了隧道施工安全。长段落仰拱快速施工工法采用的自行式移动液压栈桥支架系统安全可靠,主桁架结构坚固，可兼作护栏使用，防止了人员、车辆从两侧掉落；中间行走结构配合钢板覆盖空隙，防止了掌子面出碴、喷射混凝土运输、进料时机械车辆在栈桥上行走危机栈桥下面作业人员的生命安全。

施工进度方面，长段落仰拱快速施工技术有以下3 方面优势：

1）仰拱栈桥作为掘进工作面和衬砌工作面的过渡段，其主要作用在于保证仰拱施工时掌子面的临时交通。常规仰拱施工技术中所采用的栈桥只能是利用隧道开挖钻眼时才能正常施工，出碴、喷混凝土、进料与仰拱平行作业存在较大的安全隐患。长段落仰拱快速施工技术所采用的自行式移动液压栈桥可以很好地解决仰拱清碴、混凝土浇筑与其他工序平行作业的安全问题，掌子面所有施工机械、人员通行在仰拱施工时基本不受影响，有效减少了仰拱施工给隧道掘进造成的干扰。

2）作为混凝土施工平台。长段落仰拱快速施工使用的自行式移动液压栈桥能够承载60t，满足仰拱、仰拱填充及边墙混凝土浇筑过程中混凝土运输车辆荷重。利用栈桥无死角施工平台，可实现仰拱、仰拱填充及矮边墙混凝土直接入模，实现快速浇筑，据现场实际统计，利用栈桥平台浇筑混凝土平均可达到65m3/h。

3）长段落仰拱快速施工进度可达到常规仰拱施工进度的1.2～1.5 倍。现以隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩钢筋混凝土仰拱衬砌为例，原施工组织进度安排的施工任务为：Ⅳ级围岩掌子面掘进进尺为70～90m/月, 仰拱及填充施工90m/月；V 级围岩掌子面掘进进尺为50～60m/月，仰拱及填充施工90m/月。长段落仰拱快速施工进度为:Ⅳ级围岩掌子面掘进进尺平均为110m/月,仰拱及填充施工120m/月；V 级围岩掌子面掘进进尺平均为75m/月，仰拱及填充施工120m/月。

6 结语

重载铁路长段落仰拱快速施工技术在软岩、砂质黄土等不良地质中的应用，提高了结构的整体承载能力，解决了仰拱不均匀沉降的问题，确保CPⅢ测量成果一次性通过评估。