隧道无仰拱段中心水沟精确成型施工工法

隧道无仰拱段中心水沟精确成型施工工法

夏拥峰

中铁上海工程局第一工程有限公司 安徽省芜湖市 241000

摘要：中心水沟是我国目前双线铁路隧道必不可少的排水设施之一，对于隧道围岩较好的无仰拱段而言，中心水沟施工需要单独开挖，因围岩岩体硬度大，不易直接选择机械开挖，多数通过爆破法开挖，但爆破后易形成“漏斗”状，其结构尺寸不易控制，造成超挖严重，混凝土施工成本增加。如何在保证洞内正常施工的情况下，提高中心水沟的开挖及成型效率、节约施工成本成为该类工程急需解决的问题。

关键词：隧道仰拱中心水沟精确成型

1 工程背景

杭温铁路HWZQ-3标，正线起止里程为DK185+402.215～DK227+984.330，标段正线长度42.582公里，其中隧道36.187km/7座，标段地处金华市东阳市、磐安县、台州市仙居县境内。

仙居隧道进口位于浙江省金华市磐安县高二乡附近，出口位于浙江省台州市仙居县官路镇附近，隧道起讫里DK215+337.09～DK223+566,全长8228.91m，隧道最大埋深约603.05m。隧道Ⅱ级围岩5960m，Ⅲ级围岩1460m,Ⅳ级围岩490m，Ⅴ级围岩318.91m。其中Ⅱ级围岩采用全断面法、Ⅲ级围岩采用台阶法、Ⅳ级围岩采用三台阶法、Ⅴ级围岩采用三台阶临时仰拱法。

2 工艺原理

本工法主要采用“圆盘切石机切割+破碎挖掘机凿除”施工技术，圆盘切石机由导轨、夹具、丝杠轴传动、调速电机及电气控制台等组成。整机结构紧凑、工作平稳。多台圆盘切石机可以在已浇筑完成的底板垫层上进行切割，圆盘切石机连接水电后开始运行，沿着点位落机切割，在中心水沟两侧形成通缝，切割完成后破碎挖掘机严格按照切缝深度对待凿除的岩体进行破碎挖除，开挖出规整的中心水沟。中心水沟一体化台车通过电机驱动行走至需要浇筑地段，打开液压系统中心水沟模板落位后开始浇筑。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1施工工艺流程图

图1 无仰拱段中心水沟精确成型工艺流程图

3.2操作要点

3.2.1施工准备

(1)技术准备。编制专项施工方案，按要求进行报审，技术人员熟悉中心水沟施工图纸和相关设计文件，了解中心水沟结构尺寸，施工前做好技术交底，让作业人员掌握施工要点。

(2)安全培训。对中心水沟作业人员及施工管理人员进行岗前安全教育培训，主要对施工用电、机械等相关安全知识进行培训并考试，并在施工过程中每天不定时巡查和记录，排除安全隐患。

(3)现场准备。施工用水从洞口处高压水箱接入，水管靠中心水沟进行布置，防止被隧道内行车压坏；施工用电采用三级配电箱从洞口处一级配电柜接入，严格按照“一机、一闸、一漏、一接地”的原则进行用电作业。

3.2.2测量放样

测量队根据水沟结构尺寸边线外扩10cm，在已浇筑的垫层混凝土上采用全站仪放点，按照120m一段，每5m放一个点并用红油漆标识，测量放样出每个点的位置和高程，并对现场技术员和班组长进行交底。

3.2.3切割机（岩石）定位

中心水沟两侧采用圆盘切石机进行切割，岩石切割机通过电机的驱动在轨道上自动走形，作业人员严格按照测量点进行轨道安装并固定轨道，轨道采用简易导行轨，每次单侧安装120m轨道，导轨固定稳固。待导轨安装完毕后，将岩石切割机吊放至轨道上，行走至需要切割里程段，接通水电，并试机。

本标段隧道无仰拱段底板施工为10cm垫层和30cm底板，现仅施做了10cm的垫层。中心水沟从底板表面到水沟底部的设计深度为116cm，从垫层底面到中心水沟底部设计深度为76cm，采用半径不小于80cm的圆盘锯。根据测量放线位置对中心水沟两侧边线进行切割作业，每次切割深度40cm，第一遍切割完成后进行中心水沟表层岩体凿除清理，清理完成后沿着测量点位往下继续切割，切割到达设计深度时，停止锯片下切，通过两次的切割在水沟两侧形成深度80cm、宽度1cm的通缝。同时，需安排1～2人现场值班检查水沟切割的线形是否满足设计要求以及切割设备的工作性能。

3.2.4中心水沟开挖

在中心水沟两侧形成通缝后，采用破碎挖掘机凿除的方式对两条通缝之间的混凝土和岩体进行破碎。破碎挖掘机施工时履带骑跨在水沟两侧，炮锤沿着水沟走向向下至两侧通缝底部逐渐凿除硬岩。破碎后再通过挖掘机将碎块清理干净，并由运渣车转移至洞外，形成形状规整的矩形水沟断面，有效控制了水沟结构尺寸和超挖程度。

3.2.5中心水沟砼浇筑成型

在中心水沟切割及开挖完成后，对沟底和侧墙进行清理干净，根据设计图纸要求完成中心水沟钢筋绑扎作业，绑扎完成后采用自主研发的中心水沟一体化定型模板台车完成沟身立模和混凝土浇筑施工。

一体化浇筑台车由支撑架、油缸以及车轮组成，油缸安装固定在支撑架上，水沟模板与油缸的活塞杆固定连接；车轮安装在支撑架底部，支撑架上设置有用于驱动车轮转动的驱动组件。通过设置驱动组件驱动车轮转动，从而能够驱动支撑架带动水沟模板移动，不再需要工作人员铺设和拆除轨道，能够达到降低对人力资源造成浪费的可能性的目的。

4.效益分析

4.1经济效益

从上表分析可知，切割成本814元/米，爆破爆破施工1202元/米，采用切割开挖工法，每延米可节约成本388元。爆破施工会影响洞内车辆通行、产生安全隐患，采用切割工艺开挖水沟，安全性好、功效快、效果好、成本费用低、超挖小、工人数量少、不影响隧道内车辆行走。

5 结束语

本文介绍的隧道无仰拱段中心水沟通过采用钢筋混凝土轨道切割机切割两侧边线至水沟底，再通过破碎挖掘机破碎开挖，与目前现有施工工法相比，本工法有效控制了中心水沟结构尺寸和线形，控制超挖程度上效果明显，能减少对已建构筑物的破损，为类似工程提供技术参考，推进隧道无仰拱段中心水沟施工技术进步，社会效益显著。

参考文献:

[1]中铁三局集团第二工程有限公司,中铁三局集团有限公司.无仰拱隧道中心水沟爆破开挖方法,中国专利,CN202111222550.4[P].2022-02-01

[2]王康.三臂凿岩台车在隧道中心深埋水沟开挖施工中的应用[J]. 工程技术研究,2020,5(4):122-124

[3]魏奎斐,张文格.高寒地区单线隧道中心深埋水沟施工技术[J]. 施工技术,2020,49(7):72-76

作者简介：夏拥峰（1989-）， 男，安徽六安人，2014年毕业于安徽建筑大学，土木工程专业，工程师，主要从事铁路隧道工程施工技术管理工作。