浅谈型钢拱架加固既有隧道施工工法

李华

1　工程概况

阳平关至安康铁路增建第二线站前工程，新分水岭隧道起讫里程GDyk30+334～GDyk33+860，全长3526m。根据设计文新分水岭隧道在进口GDyK30+382-470段与既有分水岭隧道线间距为34～42m，新建隧道控制爆破开挖时需对既有分水岭隧道K30+382-470段根据衬砌内轮廓制作H125型钢钢架，按1榀/m架设进行加固，长度88m。新建新分水岭隧道采用控制爆破的方法进行开挖，控制爆破最大震速应控制5cm/s内。

2　既有分水隧道加固施工方案

施工前组织设计、施工、监理单位与汉中工务段在开工前现场对既有隧道现状及病害情况进行勘察、留影、确认，并对隧道现有病害设置观测标志，共同做好施工期间的观测、记录工作。

因既有隧道临时拱架加固涉及到隧道限界尺寸发生变化，组织施工单位与设备管理单位汉中工务段按照铁路隧道建筑限界管理办法提前做好临时拱架安设后的隧道限界尺寸变化的测算、报批工作。在经货运处报请总公司批复同意后，方可实施现场临时拱架安设施工。

既有隧道临时加固前，组织设计、施工、监理单位和各设备管理单位现场踏勘确定加固施工影响的既有行车设备，现场制定既有设备迁改或防护措施，并组织施工单位及时实施到位。

既有隧道加固施工的所有施工内容均须纳入施工天窗点内实施。制定供电段配合作业的施工流程及相应安全措施，挂设接地线由供电段工作人员配合完成。

施工影响范围内的隧道电缆沟应提前用砂填满，防止加固施工期间损伤或污损光电缆。据设计文件要求既有分水岭隧道加固里程为K30+382-470段加固长度88m，加固方案为衬砌内轮廓制作H125型钢钢架，按1榀/m架设。钢拱架、锚杆等位置应保证距接触网定位、悬挂和承力索等既有行车设备最小距离不小于500mm。同时要适当调整拱顶接触网设备上方锚杆位置，以防止钻孔漏水或漏浆对接触网设备造成影响。施工前对影响范围内的回流线、架空地线须加装绝缘护套，绝缘护套材质应经供电段验收确认。

3　型钢拱架加固隧道施工工艺及流程

3.1　施工工艺流程

接触网及回流线、架空地线、通信及信号电缆防护→拱架拼装→锚杆加固→检查验收→逐日填写拱架尺寸检查表→施工完成后拆除拱架。

3.2　施工工艺流程控制要点

（1）H125型钢钢架由场外加工，运至现场安装；钢架分A、B、C三种类型。

（2）每榀钢架在拱脚及拱腰处设置φ22钢筋锚杆进行加固，锚杆钢筋锚入衬砌深度40cm。钢架底脚焊接扩大钢板，并支垫枕木头，枕木头不得横跨相邻盖板。架设的钢架应保证距接触网定位、悬挂和承力索的最小安全距离500mm。若拱顶钢架内缘距接触网承力索距离不能满足最小距离500mm，并且接触网导高为最低导高，无法调整，必须在拱顶钢架内缘设置防电绝缘板。相邻钢架间采用φ22连接钢筋连接，连接钢筋间距2m。

（3）每榀钢架安装完成后，与设备管理单位人员共同检查，填写尺寸检查表。因加固区段位于既有隧道洞口端，材料及加固设备运输距离较短，施工期间不在既有隧道避车洞内存放任何施工材料及机具，施工完毕后清理好施工现场，做到工完料尽。施工过程中减少扬尘对隧道内环境的污染。

（4）要点停电拆除拱架，运输至隧道洞外储存场地，将锚杆切割至于隧道衬砌平齐。施工现场做到工完料尽。

3.3　隧道内既有“四电”设备防护措施

（1）设置钢架加固区段对施工影响范围内的接触网回流线、架空地线安装绝缘护套。

（2）通信、信号电缆位于隧道内左右两侧电缆沟内，施工前要点在通信、电务、工务人员配合下，利用天窗点，打开电缆沟盖板、用细砂将电缆沟填满，起到保护电缆的作用。

4　型钢拱架加固隧道施工

4.1　“天窗点”施工工序节点时间计划

钢架安装要点时间计划：采用现场拼装作业台架，进出隧道按10min计，现场安、拆作业台架时长20min，施工作业安装每榀钢架60min（其中包括安装完成后场地的清理工作），安装钢架与打设锚杆平行作业，因此每次天窗时间90min。

表1　每次施工作业时间统计表

4.2　加固施工

4.2.1施工工艺流程

施工工艺流程：召开施工点前会，明确施工及防护作业内容，进行施工安全交底→车站运统46登记要点→行调、电调下令给点→驻站联络员通知现场负责人→挂设接地线→进行钢架安装及回流线、架空线绝缘护套安装→检查验收→验收合格→机具人员撤离施工现场→取消接地线防护→恢复接触网供电，取消封锁，登记开通线路。

4.2.2各分项施工工序

（1）施工台车支架

采用组合式脚手架，隧道内现场拼装，高度6m共3层。

（2）钢架制作及加工

钢架加工在远离既有线的加工场集中加工，不对既有线运营产生任何影响。每榀拱架的制作必须按照提前定位量测得既有隧道二衬轮廓测量数据进行加工。定位量测作业在天窗点内进行。

为便于现场操作，每榀钢架根据断面尺寸分5段加工。设10mm厚连接钢板，钢板与钢架焊接，为便于施工钢架采用M20×70螺栓连接。

钢架加工分段如图1，为便于施工及衬砌半径，钢架分A、B、C三种类型，相同类型钢架半径、长度均相同。

图1　钢架架立及加固示意图

（3）钢架运输

按施工天窗时间，结合每榀钢架安装时间确定每次安装任务，运至现场。运输时必须施工负责人、安全防护员到场，严禁在天窗点外时间进行运输作业。

（4）钢架安装

钢架安装在天窗点内进行作业，必须在断电情况下且必须在行调令和电调令全部收到后进行。现场负责人、技术员、安全员、监理员等必须到场。

安装前，必须对每榀钢架位置进行放样标识，施工人员根据标识位置先进行锚杆孔施工，再安装边墙钢架，最后安装拱部钢架，并快速进行拼装连接。钢架安装必须保证钢架密贴衬砌面，如有空隙采用钢板填塞。钢架安装不得侵入行车限界。钢架安装完成后，联合供电、工务配合人员进行检查，填写检查登记表。

（5）钢架固定

钢架与钢架间连接采用φ22钢筋连接，锚杆采用φ22钢筋，每榀钢架在拱腰及拱脚各设置一处锁脚锚杆进行固定，锚杆与钢架焊接牢固。锚杆锚入衬砌深度为40cm。锁脚锚杆长度55cm。

注意事项：钻孔及打入锚杆、焊接施工时应对附近设备进行保护，严禁风枪、焊渣等与设备（主要是接触网）接触及碰撞，防止破坏设备。

（6）检查和观测

每榀钢架加固完成后，联合工务、供电、通信、电务等设备管理单位人员进行进行联合检查并填写检查登记表。每日安排专人设置好驻站防护后利用列车间隔时间进行进行检查和观测。每日检查和观测频次为3次。白天两次，夜间一次。每周利用天窗点联合工务、供电等设备管理单位综合检查一次，共同现场量测临时拱架限界尺寸，确保临时拱架不超限，始终不影响列车运行安全。

（7）现场清理

钢架安装加固后，及时清理现场，小型机具及剩余材料及时清理出隧道。现场安全员、设备部门配合人员对现场及设备进行检查确认，所有人员退出洞外，并通知恢复供电，开通线路。

（8）钢架拆除

新分水岭隧道结构稳定后，在“天窗”时间内拆除。拆除前先申报“要点”计划；拆除时逐榀拆除，拆除钢架必须在天窗内整榀拆除，防止拆除不彻底对行车造成隐患。

拆除作业必须在断电情况下进行，其施工防护要求与加固施工一致。拆除作业，严禁碰撞接触网等设备，拆除物品及时清理出现场。

（9）施工注意事项

①钢架施工时，必须等接触网断电后，接地线挂设完成后方可施工；同时将挂设接地线纳入施工流程，并请供电段工作人员配合完成。

②钢架安装前，必须对每榀钢架位置进行放样标识，保证架设的钢拱架距接触网定位悬挂和承力索的最小距离不小于500mm。

③钢架安装应稳固，安装过程中不得碰撞接触网等设备，不得侵入行车限界，每次钢架架设前与架设后均向工务段提报限界材料。对已施工完拱架在工务人员的配合下每天对已架设的拱架进行查看。

④拱架每次拼装必须成环，形成整体，钢架拆除前，须经站段检查确认隧道状态同意后方可拆除。

⑤既有隧道加固，每次做到工完料尽，严禁任何材料、机具遗留在洞内。

5　结束语

既有隧道随着时间的推移逐渐老化，部分新建隧道施工时对既有隧道存在影响，需要加固处理，由此可见，型钢拱架加固工法具有施工简单，施工速度快等特点，解决了在确保既有隧道安全的前提下，并提出新建隧道控制爆破施工相关难点和重点，对同类型工程具有一定的借鉴意义。