低净空隧道弓形腕臂施工方法

畅洪亮

1 概述

既有铁路电气化改造能够极大的提高既有铁路的运营能力，同时又减少了基础建设的投资和对环境的破坏，既有铁路的电气化改造对我国的铁路事业有着重大的意义。但是既有铁路隧道净空普遍较低，对接触网的安装影响很大，为了克服这一难题和保证接触网运行的安全性和稳定性，弓形腕臂广泛应用于既有铁路的电气化改造施工中。黔桂铁路是全国第一条应用国内技术进行生产、安装隧道弓形腕臂的线路，从设计到施工均无相关成熟的技术数据和施工工艺可以参考，六沾复线隧道施工中，我们再次碰到隧道弓形腕臂施工这种问题，通过两条线路施工经验的总结，我们编写了140 km/h隧道弓形腕臂施工方法，希望能对铁路低净空隧道内接触网施工有很好的借鉴作用。

2 工艺原理

利用工序间影响最终质量的主要因素加以分析整理，实行提前控制和优化。据此对影响隧道内绝缘距离、拉出值、导高、结构高度、侧面限界各数据中可变化的部分，通过现场实测取得每一个实际数据，输入计算机，根据编制的应用软件计算出实际的安装高度、净空高度，实现测量、计算、预配准确，一次安装成型的优化工艺。

2.1 工艺流程

弓形腕臂施工方法见图1。

2.2 施工操作要点

2.2.1 设计的核对优化

施工前应对以下内容进行核对优化:定位点分布是否合理，能否满足拉出值要求;隧道净空、净宽、总长是否满足设计要求;隧道内曲线要素是否与设计相符;外轨超高设计值是否与铺架单位实际施工相符。

2.2.2 施工定测

施工定测是隧道弓形腕臂施工的重中之重，直接决定了安装后的弓形腕臂能否满足隧道净空与定位结构。施工测量遵循“由整体到局部的原则”，先确定定位点，再通过投影法确定可调腕臂底座的锚栓位置。下面以马噶隧道11号定位点为例(直线段)，对弓形腕臂测量方法进行叙述。

2.2.3 弓形腕臂尺寸确定

首先，按设计给定的腕臂底座下排螺栓安装高度h3=5600mm，确定腕臂底座的安装位置。然后利用线坠，测量出底座下排螺栓距线路中心的距离L=2270mm(见图2，图3)。承力索设计高度为6400mm，承力索座高度按80mm考虑，可知平腕臂的高度为6320mm，平腕臂与腕臂底座下排螺栓的高差为6320－5600=720mm，按照设计给定的弓形腕臂与水平线的夹角32°，由此可推算出弓形腕臂转角处在水平线上的投影与腕臂底座下排螺栓之间的水平距离为720×ctg32°=1152 mm，弓形腕臂转角处与腕臂底座下排螺栓之间的直线距离为720/sin32°=1359 mm;经过对厂家加工的弓形腕臂底座、硅橡胶绝缘子进行实测，得出弓形腕臂下排螺栓与硅橡胶绝缘子露头处的直线距离为1100mm，可知弓形腕臂斜边长度L1=1359－1100=259 mm;弓形腕臂转角处与线路中心的距离为2270(L)－1152=1118 mm，与定位点的距离为1118－200(拉出值)=918 mm，可知弓形腕臂直边的长度为918+200(腕臂露头长度)=1118 mm。

2.2.4 定位器尺寸确定

前面已推出弓形腕臂转角处与定位点之间的距离为918 mm，设计给定的导线高度为5800mm，平腕臂高度先前已推出为6320mm，则平腕臂与导线的高差为520mm。按照直线段定位器坡度为250mm，定位支座高度按50mm考虑，则平腕臂与定位支座安装位置的高差为520－250－50=220mm，弓形腕臂转角处与定位支座的水平距离为220/tan32°=352 mm，由此得出定位器长度应为918+352－50(定位座投影长度)=1220mm。由于隧道内可调定位器的调节范围为0mm～+200mm，所以此处宜采用1100mm型可调定位器(见图4)。

曲线区段与直线区段测量与计算方法大同小异，只需在计算导线高度时考虑外轨超高值和在计算拉出值时考虑受电弓偏移量。

最后应特别注意的是，在弓形腕臂定测前应准确测量单线隧道的净空高度，即图3中所标注的h1值。设计给定的承力索高度为6400mm，隧道内净空绝缘距离应至少保证350mm，所以隧道净空高度应至少为6750mm(距轨面)。若无法保证此数据，则应及时向站前单位提出整改。

2.2.5 化学锚栓打孔、预埋

在前面的施工定测中已经画出弓形腕臂底座的下排螺栓连线，打孔前只需将模板的下排螺栓孔固定在连线上，用记号笔在隧道壁上标记出孔位，即可进行打孔(模板尺寸见图5)。在施工同一组孔位时随时根据第一个孔调整其他孔位位置，以免打偏或孔距不够。预埋前再次复核孔距孔深，一定要保证孔距及深度。

1)清孔。先用气筒吹出(或吸尘器吸出)孔内灰尘两次后用钢丝刷清孔两次，然后再用气筒吹出(或吸尘器吸出)孔内灰尘两次，清至无粉尘逸出为止。孔壁可以潮湿，但必须保证孔内无明水。2)锚栓准备。必须看清楚锚栓的锚固长度标记。未注胶之前，先将锚栓插入孔中，检查孔内的畅通程度和钻孔深度。3)注胶。将安装好混合管的料罐置入注射枪中，将混合管插入至孔底，由孔底往外均匀注入胶体，注入量可参考刻度计。注胶同时均匀外移注射枪。第一次从新的混合管中打出的胶体不用，因为此时可能没有混合均匀(可目测胶体颜色)。注射时，料罐的温度必须在+5℃～+25℃之间。当建筑部件的温度高于+30℃时，需将料罐冷却至+15℃～+20℃之间。4)插入锚栓。根据事先标好的记号可以检测是否达到所需的锚固深度。注入胶后，应立即将锚栓慢慢旋转压至孔底，保证胶体分布均匀，目视表面有少量胶体外溢。5)注意事项。钻孔时须保证钻机、钻头与植入锚栓的受拉方向一致。保证孔径与孔深尺寸准确。钻孔应避开原结构内钢筋，特别是预应力筋和主受力筋。

3 结语

由于以上讨论的弓形腕臂各部位尺寸均为理论数据，在现场实际施工中，铺架施工单位在铺架过程中轨面高程、线路中心也难以避免的要产生误差，所以，特别需要注意的一点是，在定位器长度的确定中，定位器坡度按250mm考虑，实际施工中，按实际轨面与线路中心将拉出值、导高调整到位之后，经常产生定位器坡度小于200mm的情况。而且，受到隧道净空限制，弓形腕臂抬头又不能过高。所以，在施工中，可以考虑将曲线、直线定位器全部采用曲线用可调特型定位器，并且，可以将隧道定位环安装到弓形腕臂直边之上，经过六沾复线的实际运营经验，定位环安装到弓形腕臂的直边或者斜边之上，都能够很好的满足定位器坡度以及保证良好的弓网关系。

［1］惠彬永，刘建锁.特殊地段隧道开挖施工技术研究［J］.山西建筑，2010，36(7):323-324.