CN102345461A - 一种长距离铁路隧道后续工程与盾构掘进平行施工的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及盾构隧道施工技术领域，具体为一种长距离铁路隧道后续工程与盾构掘进平行施工的方法，解决了现有铁路盾构隧道掘进中与二衬、隧道底纵梁、电缆沟槽、联络通道等后续工程不能平行施工、工期长、成本高等技术难题，包括盾构隧道掘进时进行盾构后配套与施工运输电瓶车轨道优化以及盾构施工各种管路延伸；同时进行隧道底纵梁施工、软岩段二衬施工，在隧底和二衬均不浇筑时进行沟槽施工，换刀时拆除轨枕后在隧底铺设轨道进入下一循环，可同时进行联络通道施工、嵌缝施工和接触网滑槽施工，具有工艺简单、施工工期短、施工成本低、推广前景好等优点，经过实践验证，取得了良好的经济效益和社会效益。

Description

一种长距离铁路隧道后续工程与盾构掘进平行施工的方法

技术领域

本发明涉及盾构隧道施工技术领域，具体为一种长距离铁路隧道后续工程与盾构掘进平行施工的方法。

背景技术

随着我国高速铁路建设的发展，采用盾构施工铁路隧道的工程日益增多，盾构法已大量运用在各种隧道中，并向长距离发展，隧道距离一般都大于5公里以上。盾构法修建隧道只能是隧道一次成型，但是，铁路隧道还有隧道底纵梁、电缆沟槽、联络通道、接触网等许多后续工程，到目前为止，传统的施工方法只能是盾构隧道成型后，再修建后续工程，无法同时进行，这样存在施工工序复杂、工期长、成本高等缺点。特别是穿江越洋的铁路盾构隧道未增设二衬结构，大大增加了过江盾构隧道运营的安全隐患。

发明内容

本发明为了解决了现有铁路盾构隧道掘进中与二衬、隧道底纵梁、电缆沟槽、联络通道等后续工程不能平行施工、工期长、成本高等技术难题，提供一种新的长距离铁路隧道后续工程与盾构掘进平行施工的方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种长距离铁路隧道后续工程与盾构掘进平行施工的方法，包括以下步骤：

步骤一、盾构隧道掘进

⑴盾构后配套与施工运输电瓶车轨道优化

根据隧道底纵梁结构，盾构制造时对后配套拖车进行优化，把后配套拖车轨枕抬高到隧底纵梁顶30cm，采用H型钢作共用轨枕，并在其上钻孔固定钢轨，一边掘进一边铺设轨枕，并及时安设轨道；

⑵盾构施工各种管路延伸

盾构始发时，确定进出泥浆管、循环水管延伸标高，使其最低点要离沟槽顶20cm，循环水管每隔100m预留一个球阀接水，在通道开口位置从底部绕过；在掘进电缆布设过程中，每隔40m预留一个三项插头接口，并用支架固定高压电缆接头，使其处于沟槽之上，当遇到通道开口位置时，电线从通道上方绕过；

步骤二、隧道底纵梁施工

⑴钢筋与模板安设

盾构掘进后，提前把加工好钢筋运输到轨道两侧，当后配套隧道超过60m，立即在轨道下进行钢筋绑扎和模板安设；

⑵混凝土浇筑

检查模板标高、强度、刚度、预埋件位置满足设计要求后，采用一车挂两个有轨罐车跟随在盾构掘进车后面直接浇筑；

⑶平行作业工序转换

待隧道底纵梁混凝土强度达到设计50%时拆除轨枕，利用盾构换刀期间，用电瓶车作牵引力把楔形轨枕整体前移后恢复轨道，确保盾构掘进和隧道底纵梁进入下一循环作业；

⑷预留汇水坑处理

在联络通道下游用工字钢作轨枕预留汇水坑，当通道施工完后，立即拆除抽水设备和清理汇水坑，最后把工字钢轨枕用混凝土一起浇筑成隧底；

步骤三、软岩段二衬施工

⑴台车优化

⑵轨道铺设与掘进泥浆管改移

在隧底浇筑时，根据隧道内结构优化轨道与泥浆管位置，即保证在需要二衬段重叠铺设泥浆管能过车，又要保证二衬后能施工沟槽，并且利用换刀期间进行连接过渡，再利用空余时间把原泥浆管吊出；

⑶矮边墙施工

隧道底两侧嵌缝施工后，从洞口进行钢筋安设，并采用钢模板进行矮边墙浇筑；

⑷二衬钢筋与滑槽安设

矮边墙施工完后，采用简易台车进行钢筋绑扎，并采用测量定位安设滑槽；

⑸台车组装与就位

把台车整体吊入工作井，并对风管进行过渡连接后驱动前进到洞口进行就位；

⑹混凝土浇筑

把输送泵与电瓶车相连后通过轨道移动到二衬位置，接好泵管后采用有轨混凝土罐车运输混凝土，利用软管进行左右对称分层浇筑；

⑺脱模与养护

步骤四、沟槽施工

⑴模板的优化设计

模板设计要满足竖向通过螺杆升降、横向通过卡槽横梁伸缩来实现断面的变化，整体模板组合时与螺杆顶面、卡槽横梁最外段相对固定；

⑵钢筋与预埋件安设

沟槽竖向钢筋在隧道底纵梁施工时进行预埋，在底纵梁施工完后，立即完成横向钢筋安设，同时根据设计进行相应综合接地电阻预埋；

⑶组合模板的安设

通过测量放出沟槽标高和断面，先在隧底每隔2米钻孔锚固竖向螺杆和在对应里程管片上进行钻孔锚固卡槽横梁，然后调整螺杆和横梁使满足设计要求，其次用模板组合固定在相应位置，最后采用胶合板进行端模安设和加固；

⑷混凝土浇筑

盾构掘进时，采用电瓶车挂两个混凝土罐车跟随盾构掘进车后面，运输到浇注地点用溜槽直接进行沟槽混凝土浇注，边浇筑边振捣，最后收面成型；

步骤五、联络通道施工

隧道底纵梁施工时，需要在隧底预埋工字钢便于通道开口施工前受力转换，需要在联络通道前方隧底预留汇水坑，轨道恢复时需要设计道岔；然后再进行通道施工；

步骤六、嵌缝施工

⑴施工安排

根据隧道断面，在二衬或沟槽施工前从洞口开始采用分次施工嵌缝，首先采用矮楼梯施工隧道底两侧2m高的部分，然后利用简易台车进行剩余部分；

⑵施工工序

按照先用高压风清洗，进行PE海面条填塞，在嵌缝两侧贴美工纸，用注射枪注入密封胶，最后用刀刮平，去除美工纸则可；

步骤七、非二衬段接触网滑槽施工。

采用上述方法一边进行盾构隧道掘进，一边进行隧底填充、软岩段二衬施工、联络通道、沟槽、嵌缝、接触网等后续工程施工，与原有方法相比的优势是缩短建设工期，大大减少施工成本，特别是软岩段盾构隧道增设二衬，大大减少了高铁开通运营的安全隐患。

所述的盾构掘进与后续工程同步施工，就是通过盾构后配套拖车的优化，使拖车与施工运输电瓶车共轨，确保在盾构掘进同时在轨道下进行底纵梁钢筋和模板施工，然后采用有轨运输车挂两个罐车直接浇筑，待混凝土强度到达设计50%时，同时盾构进行换刀作业时，拆除底纵梁上面轨枕后利用电瓶车把整体楔形轨枕前移，恢复轨道使之进入下一循环。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、优化盾构后配套拖车，使后配套与施工运输车共轨，实现底纵梁与盾构平行施工，不仅大大缩短了施工工期和大大减少钢材使用，而且为二衬、沟槽施工提供施工条件，该技术在国内外具有领先水平；

2、通过对二衬台车进行优化，使盾构进排泥浆管和盾构掘进车辆相互不影响，并在地面组装后采用200T龙门吊把台车整体吊入工作井预先铺设的轨道上，钢筋安设采用简易台车超前施工，台车就位后，在输送泵下加焊轨轮移动到最近道岔上，当盾构掘进需要延伸管路时把输送泵与电瓶车相连后通过轨道移动到二衬位置，接好泵管后采用有轨混凝土罐车运输混凝土，利用软管进行左右对称分层浇筑，确保浇筑时间小于盾构掘进时间；

3、采用可移动、可变断面组合沟槽模板，竖向每2m架设一个螺杆，底部用膨胀螺栓固定在隧底，上部通过丝螺杆旋转可调20cm高度，外侧模板整体固定高1m，下部设一个可移动挡板；横向通过横梁滑槽来回移动来调整，并采用插销固定，横梁一端与竖向螺杆用螺栓连接，另一端用膨胀螺栓固定在管片上，并采用溜槽进行混凝土浇筑，确保与其它工序同步而互不影响，技术先进、方便、无干扰；

4、在二衬段铺设轨道时，充分考虑左右沟槽的断面和进排浆管位置，把轨道设在最小间距结构物中间，确保二衬段沟槽不需要拆除泥浆管就与掘进平行施工，并在每个联络通道处设置单向道岔，确保掘进车辆行走直线轨，加快掘进速度，利用道岔弯轨施工联络通道和运输车辆会车；

5、在联络通道处设道岔和汇水坑，科学合理，解决了长距离掘进运输难题，功效高；

总之，采用本发明所述的盾构掘进与后续工程平行施工，具有工艺简单、施工工期短、施工成本低、推广前景好等优点，经过实践验证，取得了良好的经济效益和社会效益。

具体实施方式

一种长距离铁路隧道后续工程与盾构掘进平行施工的方法，包括以下步骤：

步骤一、盾构隧道掘进

⑴盾构后配套与施工运输电瓶车轨道优化

根据隧道底纵梁结构，盾构制造时对后配套拖车进行优化，把后配套拖车轨枕抬高到隧底纵梁顶30cm，采用H型钢作共用轨枕，并在其上钻孔固定钢轨，一边掘进一边铺设轨枕，并及时安设轨道。

⑵盾构施工各种管路延伸

盾构始发时，就要确定进出泥浆管、循环水管延伸标高，使其最低点要离沟槽顶20cm。循环水管每隔100m预留一个球阀接水，在通道开口位置从底部绕过。在掘进电缆布设过程中，每隔40m预留一个三项插头接口，并用支架固定高压电缆接头，使其处于沟槽之上，当遇到通道开口位置时，电线从通道上方绕过。

步骤二、隧道底纵梁施工

⑴钢筋与模板安设

盾构掘进后，提前把加工好钢筋运输到轨道两侧，当后配套隧道超过60m，立即在轨道下进行钢筋绑扎和模板安设。

⑵混凝土浇筑

检查模板标高、强度、刚度、预埋件位置满足设计要求后，采用一车挂两个有轨罐车跟随在盾构掘进车后面直接浇筑；

⑶平行作业工序转换

隧底混凝土强度达到设计50%时拆除轨枕，利用盾构换刀期间，用电瓶车作牵引力把楔形轨枕整体前移后恢复轨道，确保了盾构掘进和隧道底纵梁进入下一循环作业。

⑷预留汇水坑处理

在联络通道下游用工字钢作轨枕预留汇水坑，当通道施工完后，立即拆除抽水设备和清理汇水坑，最后把工字钢轨枕用混凝土一起浇筑成隧底。

步骤三、软岩段二衬施工

⑴台车优化

通过受力计算使台车门架高度、宽度最大，通过横梁设置液压弧形抗浮装置，整机采用电机驱动行走、模板采用全液压操纵、液压缸支（收）模机械锁定。

⑵轨道铺设与掘进泥浆管改移

在隧底浇筑时，根据隧道内结构优化轨道与泥浆管位置，即保证在需要二衬段重叠铺设泥浆管能过车，又要保证二衬后能施工沟槽。而且要利用换刀期间进行连接过渡，保证新接管正常使用，再采用特制小吊机利用空余时间把原泥浆管吊出。

⑶矮边墙施工

隧道底两侧嵌缝施工后，从洞口进行钢筋安设，并采用钢模板进行矮边墙浇筑。

⑷二衬钢筋与滑槽安设

矮边墙施工完后，采用简易台车进行钢筋绑扎，并采用测量定位安设滑槽。

⑸台车组装与就位

台车加工完成后，利用汽车吊在地面组装调试好后，采用龙门吊把台车整体吊入工作井，并对风管进行过渡连接后驱动前进到洞口进行就位。

⑹混凝土浇筑

把改造过的输送泵与电瓶车相连后通过轨道移动到二衬位置，接好泵管后采用有轨混凝土罐车运输混凝土，利用软管进行左右对称分层浇筑。

⑺脱模与养护

混凝土终凝2个小时后开始拆除堵头板和支撑，启动液压油泵，操纵侧模手动换向阀手柄使油缸微量外伸松动丝杠。拆除侧模所有丝杠后，操纵侧模油缸分次收缩，使侧模板收回脱离成型表面120mm～180mm。操纵举升油缸微量上升后松开锁紧螺母和台梁下的螺旋支腿，反向推动举升油缸控制手柄使其受拱模自重下降脱离成型表面。拆模后，采用喷雾器喷水养护。

⑻台车前行与涂抹脱模剂

台车脱模之后先收起门架下面的支撑千斤顶，然后旋紧顶部台架支撑千斤顶和模板限位装置，启动行走电机前行到下一循环后，及时清理杂物，并采用喷漆枪喷涂脱模剂。

步骤四、沟槽施工

⑴模板的优化设计

由于该隧道存在二衬和非二衬断面，而且隧道掘进中成型隧道姿态与设计误差较大，因此，模板设计要满足竖向通过螺杆升降、横向通过卡槽横梁伸缩来实现断面的变化。整体模板组合时与螺杆顶面、卡槽横梁最外段相对固定。

⑵钢筋与预埋件安设

沟槽竖向钢筋在隧道底纵梁施工时进行预埋，在底纵梁施工完后，立即完成横向钢筋安设，同时根据设计进行相应综合接地电阻预埋。

⑶组合模板的安设

通过测量放出沟槽标高和断面，先在隧底每隔2米钻孔锚固竖向螺杆和在对应里程管片上进行钻孔锚固卡槽横梁，然后调整螺杆和横梁使满足设计要求，其次用模板组合固定在相应位置。最后采用胶合板进行端模安设和加固。

⑷混凝土浇筑与养护

清理模板内杂物，并经监理检查合格后，安排有轨混凝土运输车运输混凝土跟随盾构掘进车后面，运输到浇注地点用溜槽直接浇筑，边浇筑边振捣，最后收面成型，终凝后及时覆盖湿麻袋养护。

⑸施工预留处理

沟槽施工到道岔时预留，当联络通道施工完毕，把双轨变单轨后再进行沟槽施工。

⑹泵站处理

由于泵站高度无法保证沟槽施工，当隧道掘进完后，先拆除泵站进行沟槽施工，再拆除泵站之间管路。

⑺电缆与盖板铺设

沟槽浇筑养护后，利用空余时间把盖板运输进洞，立放在沟槽上，当整个隧道沟槽施工完后，铺设电缆，并盖上盖板，并及时用铆钉固定。

步骤五、联络通道施工

⑴前期准备

隧道底纵梁施工时，需要在隧底预埋工字钢便于通道开口施工前受力转换，需要在联络通道前方隧底预留汇水坑，轨道恢复时需要设计道岔。

⑵通道施工

①采用环向钢环进行开口前受力转化,确保运输车辆正常通行。

②采用炮锤破除喇叭口，并在洞门设计竹架防止爆破飞石，减少对行车的干扰。

③利用道岔内侧轨道进行管片拉除、装渣、二衬。

步骤六、嵌缝施工

⑴施工安排

根据隧道断面，在二衬或沟槽施工前从洞口开始采用分次施工嵌缝，首先采用2米高楼梯施工隧道底两侧2m高的部分，然后利用简易台车进行剩余部分。

⑵施工工序

严格按照先用高压风清洗，进行PE海面条填塞，在嵌缝两侧贴美工纸，用注射枪注入密封胶，最后用刀刮平，去除美工纸则可。

步骤七、非二衬段接触网滑槽施工

⑴测量放样

根据设计，在盾构管片上放出接触网位置，用红油漆做好标识。

⑵钻孔

利用简易台架来回移动，采用电钻在油漆标识处钻孔。

⑶接触网滑槽锚固

把加工好的滑槽提前运输到所需位置，当钻孔完成后及时对位安放，经测量检查后用膨胀螺栓锚进钻孔对滑槽进行固定。

工程实例：

广深港客运专线狮子洋隧道全长10800米，设计为双线单洞，采用四台盾构机相向掘进，单头掘进5400m，狮子洋隧道进口右线于2008年2月18日始发，左线于2008年8月18日始发，左右线采用本发明所述的盾构掘进施工与后续工程平行施工技术，盾构最高月掘进200m，二衬最高月进度300m，沟槽最高月进度300m，到2010年12月，所有隧底、沟槽、23个联络通道、滑槽、嵌缝与掘进同步完成，比原设计先掘进后施工后续工程节约1年工期，该技术在国内外具有先进水平。

目前，城际铁路隧道80%采用盾构法施工，国内已规划盾构海底隧道十几条，台湾海峡盾构隧道已在筹划，北京到韩国釜山海底盾构隧道正在论证，大多盾构隧道已开始增加二衬，推广前景好。

Claims (2)

1.一种长距离铁路隧道后续工程与盾构掘进平行施工的方法，包括以下步骤：

步骤一、盾构隧道掘进

⑴盾构后配套与施工运输电瓶车轨道优化

根据隧道底纵梁结构，盾构制造时对后配套拖车进行优化，把后配套拖车轨枕抬高到隧底纵梁顶30cm，采用H型钢作共用轨枕，并在其上钻孔固定钢轨，一边掘进一边铺设轨枕，并及时安设轨道；

⑵盾构施工各种管路延伸

盾构始发时，确定进出泥浆管、循环水管延伸标高，使其最低点要离沟槽顶20cm，循环水管每隔100m预留一个球阀接水，在通道开口位置从底部绕过；在掘进电缆布设过程中，每隔40m预留一个三项插头接口，并用支架固定高压电缆接头，使其处于沟槽之上，当遇到通道开口位置时，电线从通道上方绕过；

步骤二、隧道底纵梁施工

⑴钢筋与模板安设

盾构掘进后，提前把加工好钢筋运输到轨道两侧，当后配套隧道超过60m，立即在轨道下进行钢筋绑扎和模板安设；

⑵混凝土浇筑

检查模板标高、强度、刚度、预埋件位置满足设计要求后，采用一车挂两个有轨罐车跟随在盾构掘进车后面直接浇筑；

⑶平行作业工序转换

待隧道底纵梁混凝土强度达到设计50%时拆除轨枕，利用盾构换刀期间，用电瓶车作牵引力把楔形轨枕整体前移后恢复轨道，确保盾构掘进和隧道底纵梁进入下一循环作业；

⑷预留汇水坑处理

在联络通道下游用工字钢作轨枕预留汇水坑，当通道施工完后，立即拆除抽水设备和清理汇水坑，最后把工字钢轨枕用混凝土一起浇筑成隧底；

步骤三、软岩段二衬施工

⑴台车优化

⑵轨道铺设与掘进泥浆管改移

在隧底浇筑时，根据隧道内结构优化轨道与泥浆管位置，即保证在需要二衬段重叠铺设泥浆管能过车，又要保证二衬后能施工沟槽，并且利用换刀期间进行连接过渡，再利用空余时间把原泥浆管吊出；

⑶矮边墙施工

隧道底两侧嵌缝施工后，从洞口进行钢筋安设，并采用钢模板进行矮边墙浇筑；

⑷二衬钢筋与滑槽安设

矮边墙施工完后，采用简易台车进行钢筋绑扎，并采用测量定位安设滑槽；

⑸台车组装与就位

把台车整体吊入工作井，并对风管进行过渡连接后驱动前进到洞口进行就位；

⑹混凝土浇筑

把输送泵与电瓶车相连后通过轨道移动到二衬位置，接好泵管后采用有轨混凝土罐车运输混凝土，利用软管进行左右对称分层浇筑；

⑺脱模与养护

步骤四、沟槽施工

⑴模板的优化设计

模板设计要满足竖向通过螺杆升降、横向通过卡槽横梁伸缩来实现断面的变化，整体模板组合时与螺杆顶面、卡槽横梁最外段相对固定；

⑵钢筋与预埋件安设

沟槽竖向钢筋在隧道底纵梁施工时进行预埋，在底纵梁施工完后，立即完成横向钢筋安设，同时根据设计进行相应综合接地电阻预埋；

⑶组合模板的安设

通过测量放出沟槽标高和断面，先在隧底每隔2米钻孔锚固竖向螺杆和在对应里程管片上进行钻孔锚固卡槽横梁，然后调整螺杆和横梁使满足设计要求，其次用模板组合固定在相应位置，最后采用胶合板进行端模安设和加固；

⑷混凝土浇筑

盾构掘进时，采用电瓶车挂两个混凝土罐车跟随盾构掘进车后面，运输到浇注地点用溜槽直接进行沟槽混凝土浇注，边浇筑边振捣，最后收面成型；

步骤五、联络通道施工

隧道底纵梁施工时，需要在隧底预埋工字钢便于通道开口施工前受力转换，需要在联络通道前方隧底预留汇水坑，轨道恢复时需要设计道岔；然后进行通道施工；

步骤六、嵌缝施工

⑴施工安排

根据隧道断面，在二衬或沟槽施工前从洞口开始采用分次施工嵌缝，首先采用矮楼梯施工隧道底两侧2m高的部分，然后利用简易台车进行剩余部分；

⑵施工工序

按照先用高压风清洗，进行PE海面条填塞，在嵌缝两侧贴美工纸，用注射枪注入密封胶，最后用刀刮平，去除美工纸则可；

步骤七、非二衬段接触网滑槽施工。

2.根据权利要求1所述的一种长距离铁路隧道后续工程与盾构掘进平行施工的方法，其特征是盾构掘进时，对于二衬混凝土浇注与盾构掘进材料运输之间的调度，采用可移动输送泵与电瓶车相连，混凝土浇注车辆跟随在掘进车后面，同时运用道岔进行车辆调度。