矿山法铁路隧道拱部衬砌预制及施工技术应用探析

常规矿山法铁路隧道衬砌施工拱部位置容易发生质量问题,如厚度不达标、密实度低、中空、脱落等[1]。以铁路隧道工程实例为依托,参考实际隧道空间环境、机械设备、工程质量需求等因素,建立行之有效的拱部衬砌预制结构工艺和装设方案,规范拱部预制衬砌安装施工过程,以有效避免衬砌拱部常见病害,确保铁路隧道拱部衬砌预制衬砌的施工效果和质量。

矿山法铁路隧道拱部衬砌预制及施工工艺研究

为解决传统矿山法铁路隧道衬砌拱部易出现的掉块、空洞、厚度不足、不密实等问题,以重庆铁路枢纽东环线铁路胡家沟隧道为例,对隧道拱部大尺寸预制衬砌施工工艺进行了总结,并通过对比分析,结合隧道内空间条件、设备条件、施工质量要求及施工进度要求,制定了切实可行的拱部预制衬砌安装方案,从而有效保证拱部预制衬砌平稳安装。结果表明:通过工厂化、标准化生产的大尺寸高精度拱部预制衬砌,可有效解决衬砌拱部质量病害;拱部预制衬砌设置间距4.5 m的2个吊装孔,保证了拱部预制衬砌吊装过程中结构安全性;先墙后拱,从掌子面纵向拼装方案满足现场预制衬砌安装需求,并顺利完成66片拱部预制衬砌的安装。

矿山法铁路隧道衬砌拱部预制拼装现场试验研究

针对矿山法施工铁路隧道衬砌拱部质量问题带来的巨大运营安全隐患,通过研究拱部预制衬砌的方式,探索一种从根本上解决矿山法施工的铁路隧道拱部质量缺陷问题,提高隧道工程质量,保证隧道内行车安全的新工艺、新技术,并依托重庆枢纽东环线胡家沟隧道工程,开展高速铁路隧道衬砌断面拱部预制拼装现场试验。研究结论:通过全纵向滑移拼装工艺,完成试验段66片拱部预制衬砌的拼装施工,表明矿山法施工铁路隧道通过拱部预制解决衬砌质量问题的思路,从理论到实践均是可行的;针对现浇边墙与拱部预制衬砌精度不匹配的问题,进行接头优化研究,提出优化L形接头和大球形接头,对比试验表明,大球形接头较L形接头更具优势。

矿山法铁路隧道拱部预制衬砌接头选型设计研究

铁路隧道整体现浇衬砌质量问题频发,难以满足高速度、高密度运营铁路的安全要求。结合矿山法施工与预制装配式衬砌的优势,探索一种拱部预制衬砌新技术,而接头是拱部预制衬砌的薄弱点与关键点。通过采用理论分析及数值计算对拱部预制衬砌接头选型与设计进行研究,结果表明:(1)环向L形榫接头更能适应现浇边墙与预制拱部衬砌之间施工精度差异较大的问题;(2)考虑不同受力状况、不同衬砌结构厚度、不同安全储备,提出L形榫接头最小抗压宽度与抗剪结构高度;(3)纵向斜螺栓接头能够提供一定纵向紧固力,所需纵向顶推行程小,符合拼装工艺要求;(4)综合构件环向尺寸,以预紧力需求确定需配置4套纵向斜螺栓。

新型装配式衬砌在矿山法施工铁路隧道中的应用研究

为解决矿山法施工铁路隧道二次衬砌拱顶易出现的空洞、厚度不足、裂缝、掉块等病害,以重庆铁路枢纽东环线胡家沟隧道为依托,采用拱部预制衬砌替换现浇衬砌的方法,研究拱部衬砌预制工艺、高精度悬臂侧墙施工工艺、拱部预制衬砌运输及拼装施工工艺和拼装配套设备,并阐述装配式衬砌在施工中需重点解决的技术难题及对策,如采用高精度衬砌模板台车解决接头直线度的问题、采用全环通长定位筋解决悬臂侧墙钢筋骨架稳固的问题等,形成一套完整的新型装配式衬砌拼装技术。经现场应用表明:1)采用“拱部预制衬砌+侧墙现浇”的装配式衬砌施工技术是可行的,可以有效解决矿山法施工隧道拱部质量缺陷问题,提高拱部衬砌质量;2)新型装配式衬砌采用“L”型榫接头及大球形接头,大球形接头较“L”型榫接头更易控制施工质量,更易于拼装;3)通过采用拱部预制衬砌高精度定制钢模、高精度悬臂模板台车、悬臂侧墙在混凝土浇筑过程中进行二次精调等关键技术,保证了接头施工精度,满足了拼装要求;4)通过分析衬砌结构受力变形监测数据,得出隧道衬砌结构内力的受力变形规律;5)新型装配式衬砌施工技术机械化程度高,施工过程中结构稳定可靠,安全性较高。

铁路隧道高精度悬臂边墙施工关键技术研究

采用矿山法施工时,隧道二次衬砌模筑混凝土在施工过程中易出现脱空、厚度不足、掉块等质量缺陷,对此,提出采用“拱部预制衬砌+悬臂现浇边墙”的新型装配式衬砌结构,以保证悬臂现浇边墙满足拼装要求。以重庆铁路枢纽东环线胡家沟隧道为依托,采用数值仿真+现场试验的方法,研究了悬臂边墙混凝土浇筑、边墙接头精度控制等工艺,形成了一套完整的高精度悬臂边墙施工技术。研究结果表明:1)通过“荷载+结构法计算模型”计算分析,悬臂边墙具备结构自稳定性;2)通过采用刚度大强度高的悬臂模板台车对称分次浇筑、台车二次精调、全过程监测等措施,保证了悬臂边墙的高精度和施工稳定性、安全性。