铁路隧道过轨钢管预留槽整体施工技术

铁路隧道过轨钢管预留槽整体施工技术

张黎黎

中铁十二局集团第二工程有限公司山西省太原市030032

摘要：铁路隧道四电接口工程施工中过轨钢管质量通病严重，堵塞、变形、埋设位置不精准等问题频发，给隧道工程竣工验收带来了很大影响，各施工单位在过轨钢管返工上浪费了大量人力、物力。大瑞铁路隧道工程通过过轨钢管预留槽整体施工技术规避了目前过轨钢管施工上的质量通病，本文详细介绍了该工艺的相关流程、施工要点，与传统施工方法在质量、进度、安全、成本等方面进行了对比分析，可供同类工程参考。

关键词：铁路隧道过轨钢管预留槽整体施工

1.前言

电气化铁路中，过轨钢管是四电工程中重要的组成部分，其施工质量影响后期铁路运营安全，工程竣工验交时对过轨钢管埋设的质量要求非常严格［1］。电气化铁路施工中，过轨钢管施工质量问题是各条铁路返工率非常高的分项工程［2］，其质量缺陷频发不仅是管理方面的问题，更为主要的是施工工艺的问题。

传统的施工工艺一般将过轨钢管分为3～5段进行加工，分段长度基本与仰拱浇筑长度匹配，每浇筑一段仰拱混凝土同步安装相应过轨钢管，一般每组过轨钢管分为3～5次进行埋设，加工方式目前主要为厂家定制，部分单位仍采用现场切割焊接。

（1）采用传统施工工艺时，每组过轨钢管需在现场连接，连接质量得不到保证，混凝土浇筑过程中易出现混凝土浆液渗入管内堵塞钢管［3］。（2）仰拱开挖过程中，对仰拱端头预留的过轨钢管接头不能很好的进行保护，挖机碰撞、爆破飞石等极易引起过轨钢管接头处变形，将进一步降低了过轨钢管连接质量。（3）仰拱施工过程中，因多工序平行作业，过轨钢管线型保证难度大，高程、里程、角度均与设计有较大偏差。（4）在软弱围岩隧道，仰拱施工长度短，会进一步增加过轨管连接接头，同时该种地质要求仰拱快速封闭，过轨钢管同步埋设会增加仰拱施工时间，增加安全风险。（5）过轨钢管埋设完成后其成品保护难度大，隧道施工期间极易进水、堵塞、外露部分变形等质量缺陷［4］。

大瑞铁路隧道工程过轨钢管采用整体施工工艺，钢管连接均在洞外集中加工厂进行焊接，连接质量进行水压检验，保证了过轨钢管连接质量，采用预留槽整体埋设，比传统的施工有很大的优点，本工法是根据隧道过轨钢管整体施工总结完善而形成。

2.工法特点

2.1过轨钢管预埋地段通过设置预留槽，加快了仰拱、填充施工进度，降低了工人劳动强度，降低了成本。

2.2有利于仰拱的快速闭合，降低了仰拱施工期间的安全风险。

2.3钢管连接质量推行出厂验收制度，通过预留槽整体埋设，埋设工艺简单，钢管定位准确，整体施工质量高。

3.工艺原理

过轨钢管整体施工原理：按设计文件在厂家对过轨钢管进行加工，过轨钢管加工为3～5段，进场后于洞外集中加工厂连接为整体，采用焊接工艺，单根过轨钢管连接完成后采用注水法对焊缝质量进行检验。隧道内仰拱、填充施工过程中，按设计位置进行过轨钢管预留槽施工，待该段衬砌施工完成后，水沟电缆槽施工前，对已检验合格的过轨钢管整体入槽进行埋设，实现隧道过轨钢管整体施工。

4.施工工艺流程及操作要点

4.1施工工艺流程

施工工艺流程见图4.1。

图4.1过轨钢管整体施工工艺流程图

4.2施工操作要点

4.2.1施工准备

（1）熟悉规范、图纸、标准；

（2）编制专项施工方案、作业指导书并完成审批，编制技术交底并对作业人员进行技术培训、安全教育培训；

（3）对现场各类设备运行状态进行检查；

（4）对过轨钢管定型加工厂家进行技术交底，过轨钢管厂家订制时，其分段接头位置应尽量避开小半径影响段，宜在大半径或直线段截断；

4.2.2测量放样

（1）仰拱开挖完成后，首先对仰拱开挖净空进行检查，合格后对仰拱基底进行清理；

（2）根据设计文件，采用全站仪于仰拱开挖顶面放样出每组过轨钢管外缘，现场放样点不少于2组，其中最端头（预留槽端头）、每组钢管中心必须放样并现场标识；

（3）根据设计文件放样出仰拱端模中线位置、小边墙位置及高程，左右边墙放样出同里程内轨面位置，便于仰拱、填充高程控制；

（4）放样完成后将现场标识点的里程、高程详细记录并对作业人员进行技术交底；

4.2.3仰拱施工

（1）仰拱基底不得有虚碴、杂物和积水，超挖部分采用同级混凝土进行回填；

（2）根据设计文件要求进行地层钢筋布设，钢筋型号、数量、间距、搭接等参数符合设计及规范要求；

（3）按设计布置内层钢筋，若预留槽底部高程局部侵入仰拱施工范围，则需对侵入范围内钢筋层间距进行调整，内层钢筋通过局部设置凹型钢筋、内外层钢筋之间通过设置加强钢筋网片进行处理，其处理方式见图4.2-1。

图4.2-1过轨管侵入仰拱时处理示意图4.2-2预留槽尺寸示意图

（4）钢筋绑扎时，同步进行仰拱端模、小边墙模板的施工，按设计位置安装好防排水设施，待钢筋绑扎完成后进行仰拱背模安装，过轨管侵入仰拱位置不安设背模，以上工序完成后经监理工程师验收合格后进行仰拱混凝土浇筑。

4.2.4预留槽模板安装

（1）预留槽尺寸：预留槽宽度d≥b（每组过轨钢管横向宽度）+2a（过轨管外缘与预留槽距离，不小于10cm），即宽度d≥b+20cm，预留槽深度一般不小于管底10cm，为施工方便一般取设计仰拱面高度，尺寸见图5.2-2；

（2）在铁路施工中，过轨钢管尺寸及埋设位置均统一，预留槽模板建议采用定型钢模板，可一定程度上降低施工成本，同时加快立模速度；

（3）根据测量放样结果，在仰拱面沿预留槽边缘采用电钻打设加固孔，插入φ22加固钢筋，加固钢筋长20cm，伸入仰拱混凝土10cm，间距50～100cm，钢模板沿加固钢筋位置进行安装，同步采用螺栓对钢模板进行连接和加固；

（4）待预留槽模板、填充端模均安装加固完成后，于模板表面确定填充面高程，并采用红油漆标识。

4.2.5填充混凝土浇筑

（1）浇筑前应清楚仰拱表面杂物和积水，待仰拱混凝土终凝后连续浇筑，一次成型，填充混凝土强度达到5MPa后允许行人通行，达到设计强度的100%后允许车辆通行，仰拱填充表面坡度应符合设计要求，应平顺、排水通畅、不积水；

（2）仰拱填充混凝土浇筑时，预留槽两侧混凝土应均衡浇筑，防止爆模；

（3）预留槽模板拆除后，根据现场施工情况对预留槽采用2cm后钢板进行覆盖，方便车辆、行人正常通行；

（4）重复5.2.1～5.2.5施工工序，直至该段预留槽全部施工完成。

4.2.6拱墙衬砌施工

（1）衬砌施工前按要求进行初支净空断面检查，合格后对初支面进行处理，挂设土工布、防水板，施工排水系统及衬砌钢筋，各项工序经监理工程师验收合格后进行台车对位，浇筑混凝土；

（2）拱墙衬砌施工时，衬砌台车轨枕需避开预留槽位置，确保施工安全；

（3）拱墙衬砌施工之前，预留槽内不得进行过轨钢管施工，防止过轨钢管安装完成后其外露部分影响衬砌台车行走；

4.2.7过轨管进场验收

（1）本工法所用过轨钢管均由专业厂家进行加工，工程开工初期必须对专业厂家进行技术交底，过轨钢管材质、型号、加工尺寸必须符合设计及规范要求，过轨钢管进场时间需提前现场施工时间2月以上；

（2）进场的过轨钢管由试验室进行材质检验，对过轨钢管的型号、壁厚、机械抗压要求等指标进行检验，技术人员对过轨钢管加工的曲率、尺寸等进行检验。

4.2.8过轨管连接及检验

（1）过轨钢管进场验收合格后，需于洞外集中加工厂进行连接，采用焊接方式，焊接前需对各段管口位置内侧边缘采用砂纸进行打磨并检查，消除管口内侧毛刺；

（2）首先在水平地面采用全站仪放样出过轨钢管设计尺寸，并用铅笔（油笔）画出过轨管轮廓，将过轨管各段进行拼接，拼接完成后进行过轨管对焊；

（3）焊接时若钢管接缝较为密贴则直接进行焊接，若存在较大缝隙则需采用4mm钢板进行贴条焊接，焊缝按《钢结构工程施工及验收规范》相关标准执行；

（4）过轨钢管拼接完成后将整条过轨管管口竖直向上水平放置，对整条过轨管注水，进行焊缝焊接质量检查，注水10min后焊缝表面若无水痕即检验合格。

4.2.9过轨钢管入槽安装及混凝土浇筑

（1）清除预留槽内杂物、虚碴，对预留槽进行清洗并抽出积水；

（2）根据测量放样数据，于预留槽底部设置横向支撑钢筋，支撑钢筋其顶部高程与过轨管底部高程一致，延预留槽方向1m设置一道；

（3）将连接检验合格后的过轨钢管整体转运至施工现场，预穿2根φ3mm铁丝，外露过轨钢管不少于30cm；

（4）按测量放样的位置将过轨钢管吊放至预留槽内，采用钢筋相互连接，固定为一个整体，技术人员再次检查过轨钢管高程、里程、支距，合格后进行混凝土浇筑；

（5）混凝土浇筑完成后立即覆盖2cm厚钢板，以便车辆正常通行，对外露的过轨钢管管头采用堵头进行封堵，作好成品保护。

10.效益分析

施工效率上该方法仰拱及填充施工所需时间约12小时（仅考虑钢筋绑扎、立模、混凝土浇筑时间），比传统的工法节省5小时，提高了施工效率。

目前国内铁路隧道过轨钢管施工质量通病严重，缺陷率极高，返工工程量大，据统计传统方法施工过轨钢管返工率能达到80%以上，而本工法能保证过轨钢管施工合格率95%以上。根据厦深铁路、沪昆客专等双线隧道返工情况统计，平均过轨钢管每返工1处需凿除混凝土：42m（长）×1.4m（宽）×1.2m（深）=70.56m3，重新埋设过轨钢管336m（长），根据目前市场价格，每返工一处过轨钢管需增加费用约：70.56m3×260元/m3（机械配合人工凿除）+336m（长）×187元/m（重新埋设过轨钢管）+70.56m3×450元/m3（含材料费、重新浇筑混凝土）=11.29万元/处，即返工一处需增加成本11.29万元/处，因该工法能有效保证施工质量，杜绝了过轨管堵塞的风险，隐形效益非常明显。

参考文献:

（1）李旭升《高速铁路隧道四电接口工程施工控制技术》（工程建设与设计2018年第7期）

（2）程胜《高铁桥隧四电接口施工要点》（绿色交通（2016）21-0176-03）

（3）王中士王霖苏创辉《高速铁路隧道四电管线预埋施工工艺》《云南水力发电》2017年04期

（4）邹祥龙《浅谈哈大高铁“四电”接口工程技术管理》（郑州铁路职业技术学院学报2014年6月第26卷第2期）