论文部分内容阅读
摘要：以京原线铁岭隧道为背景，分析了隧道衬砌开裂的原因，提出了整治解决措施和施工方法，以期对类似既有铁路隧道衬砌病害整治提供参考。
关键词：既有线隧道 衬砌加固
中图分类号：U45文献标识码： A
工程概况
京原线99#隧道位于王安镇～浮图峪间（铁岭隧道），中心里程为169km+639m，全长930.7m，为单线隧道。该隧道位于非电化区段，轨道铺设60kg/m钢轨，无缝线路，碎石道床，顺大里程方向为9.5‰的上坡，线路平面：其中169km+455m～905m为直线段，其余为曲线段。顺大里程方向左侧设有排水沟，右侧有电缆槽。
该隧道地区处于构造运动比较剧烈的地带，修建该隧道时多处地段拱部出现纵向裂缝、酥软掉块情况，曾采用压浆加钢筋或钢拱架的方式进行处理，由于混凝土收缩徐变，加上长期以来外部环境的侵蚀，隧道部分地段拱部掉块、裂缝严重，目前病害仍在发展、蔓延，对隧道结构稳定和行车安全构成极大威胁，需尽快整治。
施工方案
2.1施工开始前提前与工务、通信、电务、车务等部门联系，签订施工安全协议及配合监护协议。施工队进驻现场后，立即探明光、电缆等既有设备，对既有设备做好改移或防护后，开始进行下一步工作。
2.2针对隧道拱部酥松掉块的病害状况，采取加固衬砌的方案进行整治：采用钢拱架结合扁钢网加固，钢拱架间距1.0m，拱架脚支承于起拱线下0.3m处，钢拱架采用YB163--63--10轻型工字钢、每榀拱架由两片工字钢组成，用夹板连接。扁钢环向间隔200mm,与钢拱架焊连。
2.3对该隧道病害整治，只能利用封闭点施工，每个封闭点需重新搭设脚手架，点毕需拆掉，拱架需在封闭点内由洞口运进施工现场，先把两节拱架拼成一榀，由人工吊至拱顶，进行安装、焊接，安装时先每隔一榀装一榀，之后再穿扁钢，待扁钢穿完后再依次进行下一榀的拱架安装、焊接，直至全部拱架安装完毕。
施工部署
3.1施工准备
开工前，施工现场做到“四通一平”，即：通水、通电、通路、通讯和施工现场平整。现场施工用电采用40Kw发电机发电。施工用水及生活用水使用当地生活用水。
3.2技术准备
3.2.1提前做好图纸审核工作并现场核对，对图纸中放线、测量等数据，现场需全面复核。
3.2.2根据施工总进度的要求，做好工程的统筹计划工作，制定阶段目标，科学合理安排施工工序。
3.2.3提前做好加固施工原材料的各项检验及混凝土配合比工作，及时申报开工报告。
3.2.4做好技术交底及安全交底工作。
3.3 物资准备
组织物资部门及技术部门对市场物资供应情况、物资来源、供货质量及有关厂家的资质进行全面调查。确保及时供应。
4.施工流程
4.1拱架制作
拱架采用YB163-63-10型工字钢进行制作，每榀拱架由两个工字钢拱架通过夹板连接而成，拱架制作首先由现场技术员标出每个拱架的位置，之后在每个位置测量出每个拱顶的半径，根据测量所得的半径进行外加工弯制，并标出序号，根据序号进行拼装、安置。
钢拱夹板制作10mm厚钢板弯制，工字钢及夹板钉孔直径φ20mm，钉孔位于钢板及工字钢中线处，夹板弧长1m ，钉孔间距弧长16cm。
4.2 拱腿凿除及灌注
在每个标记的拱架位置处凿出拱脚支撑，长50cm，宽60cm长方孔洞，位置要求准确，深度保证角钢座及Ф32钢筋能完全放进去为宜，拱脚灌注前凿孔四周清理砼表面及松散浮碴后必须冲洗干净，表面洒水湿润，并涂刷界面剂。先用C30砼灌注至起拱线上20cm处，然后用C30干硬性砼填塞饱满（包括拱脚背后空隙），人工捣固密实。施工方法顺序采用跳跃循环法，顺序示意如下图：首先施工1#点，其后施工2#点；待1#、2#点砼强度达到设计强度的85%以上再施工3#点。在凿除作业时至灌注拱脚时需要技术员对衬砌进行观测，防止衬砌变形。
… 1# 3# 2# 3# 1# 3# 2# 3# 1# …
4.3 拱腿连接板制作
钢座板与钢拱架采用三面围焊连接，与预埋件采用螺栓连接，钢拱架架设好后，将钢座板与预埋件焊连，焊缝强度应不低于钢材强度。注意钢座板预制时螺栓孔的位置，在焊接时要保证预留螺栓孔中心的偏差不大于2mm，预埋角钢与预埋钢筋的焊接要保证钢筋的位置准确，中心偏差不大于2mm。
4.4 组件油漆
涂装前拱架应达到Sa3级标准，即：钢材表面无可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物，该表面应显示均匀的金属色泽。如达不到Sa3级标准应对钢拱进行除锈，达到后方可进行涂装。涂装时底漆采用特质环氧富锌防锈底漆涂刷两道，每道干膜厚度应大于40μm，中间漆采用棕红云铁环氧中间漆涂刷一道，每道干膜厚度应大于40μm，面漆采用氟碳面漆涂刷两道，每道干膜厚度应大于30μm。油漆不允许在10°c以下施工，钢结构表面清理后应在4h以内施工，具体涂装方法见《铁路桥隧建筑物修理规则》第三章第二节。
4.5钢拱预拼
钢拱构件运至现场需核对其编号及连接板的编号，保证每榀钢拱在点外进行一次预拼，与现场实际衬砌结构测量的结果进行比较，发现不一致时立即进行修改或重新补做。在要点预拼时夹板只起固定作用，保证钢拱有活动的空间，在钢拱安装完毕后进行螺栓拧紧，在顶升完毕后再进行焊接。
4.6钢拱安装
采用人工对钢拱进行安装的办法，在钢拱距衬砌50mm左右时，对钢拱进行加固，采用在衬砌上设置三个膨胀螺栓来固定拱架，可以先穿入5条扁钢与钢拱进行焊接的方法来固定，保证开通后不影响列车限界，在列车的震动下不能松动侵限。
4.7扁钢安装
扁钢安装时，每隔200mm安装一根，并与钢拱固定，待钢拱顶升完毕后要在扁钢与钢拱之间打入钢楔，保证每个钢拱与扁钢连接处，扁钢密贴于衬砌，之后再进行焊接。
4.8钢板安装
钢板安装在K169+448.65-K169+468.65处，计1延米段拱顶空洞采用全拱形钢板封堵，然后再用钢拱架加固。钢板直接密贴于衬砌，钢板下有扁钢支撑，扁钢下安设钢拱，钢板与钢拱架及扁钢进行焊连。钢板与衬砌不密贴处在钢拱与扁钢间加设钢楔。
4.9部位焊接
钢拱架架设好后将扁钢与工字钢上翼缘的上表面焊连，最外侧两榀工字钢与扁钢焊连时，扁钢应与工字钢上翼缘外侧平齐。施工时，当钢拱架与预埋件焊连后，应将夹板连接焊死，使钢拱架各接点变为刚性连接。钢座板与全拱形钢板和工字钢均采用三面围焊连接，与预埋件采用M12螺栓连接，全拱形钢板和工字钢架设好后，将全拱形钢板与工字钢、钢座板与预埋件焊连，焊缝强度应不低于母材强度。
4.10焊口补漆
所有外露钢构件及焊口均按照TB/T1527-2004《铁路钢桥保护涂装》规定中第七涂装体系进行涂装。
5.施工注意事项
5.1 质量保障
在开工前，要做好充分细致的准备，施工过程中要贯彻“过程控制结果”的指导思想，严格控制施工关键环节，并认真填写施工日志。施工中每道工序均要有人检查签认，现场技术人员及工务监护确认后方可进入下道工序，上一道工序检查不合格者，严禁进入下一道工序，不合格工程一律返工。
材料检验：施工材料进场后，应按规定在二级以上资质实验室对水泥、砂子、石子、钢筋等材料进行原材检验及混凝土配比试验。每组试件代表的材料数量如下：
5.1.1每批钢材、钢筋由同一批号、同一炉号、同一规格、同一交货状态组成并不大于60t，其性能应满足GB1499要求。
5.1.2每200t同厂家、同批号、同品牌、同强度等级、同出厂日期的袋装水泥为一批。
5.1.3砂、石子均以400m3为一批。
5.2安全保障
隧道内施工、作业人员上下班、现场调查及要点施工，均涉及防护工作：
5.2.1成立现场防护组织，由施工队干部为组长、所有防护员为成员；负责日常防护、布置防护任务、拟订次日防护计划、现场防护情况调查、要点作业等工作。
5.2.2职工上下班应同去同归，设置好防护，有专人带队，不得走道心、枕木头，发现来车及时下道避车；向所有作业人员讲明避车方法：由专人控制隧道照明，现场防护员通知下道避车后，控制照明人员闭灯，后立即开灯，施工作业人员发现灯光变化后，立即带齐机具材料，到指定避车洞避车。
5.2.3封鎖施工，防护员按照施工负责人命令，设置防护。
6.结束语
此衬砌加固方法在除京原线大兴安一号隧道外的京原线102#隧道同样得到了很好的应用，有效控制了裂纹发展，预防了掉块的发生，确保了行车安全。
关键词：既有线隧道 衬砌加固
中图分类号：U45文献标识码： A
工程概况
京原线99#隧道位于王安镇～浮图峪间（铁岭隧道），中心里程为169km+639m，全长930.7m，为单线隧道。该隧道位于非电化区段，轨道铺设60kg/m钢轨，无缝线路，碎石道床，顺大里程方向为9.5‰的上坡，线路平面：其中169km+455m～905m为直线段，其余为曲线段。顺大里程方向左侧设有排水沟，右侧有电缆槽。
该隧道地区处于构造运动比较剧烈的地带，修建该隧道时多处地段拱部出现纵向裂缝、酥软掉块情况，曾采用压浆加钢筋或钢拱架的方式进行处理，由于混凝土收缩徐变，加上长期以来外部环境的侵蚀，隧道部分地段拱部掉块、裂缝严重，目前病害仍在发展、蔓延，对隧道结构稳定和行车安全构成极大威胁，需尽快整治。
施工方案
2.1施工开始前提前与工务、通信、电务、车务等部门联系，签订施工安全协议及配合监护协议。施工队进驻现场后，立即探明光、电缆等既有设备，对既有设备做好改移或防护后，开始进行下一步工作。
2.2针对隧道拱部酥松掉块的病害状况，采取加固衬砌的方案进行整治：采用钢拱架结合扁钢网加固，钢拱架间距1.0m，拱架脚支承于起拱线下0.3m处，钢拱架采用YB163--63--10轻型工字钢、每榀拱架由两片工字钢组成，用夹板连接。扁钢环向间隔200mm,与钢拱架焊连。
2.3对该隧道病害整治，只能利用封闭点施工，每个封闭点需重新搭设脚手架，点毕需拆掉，拱架需在封闭点内由洞口运进施工现场，先把两节拱架拼成一榀，由人工吊至拱顶，进行安装、焊接，安装时先每隔一榀装一榀，之后再穿扁钢，待扁钢穿完后再依次进行下一榀的拱架安装、焊接，直至全部拱架安装完毕。
施工部署
3.1施工准备
开工前，施工现场做到“四通一平”，即：通水、通电、通路、通讯和施工现场平整。现场施工用电采用40Kw发电机发电。施工用水及生活用水使用当地生活用水。
3.2技术准备
3.2.1提前做好图纸审核工作并现场核对，对图纸中放线、测量等数据，现场需全面复核。
3.2.2根据施工总进度的要求，做好工程的统筹计划工作，制定阶段目标，科学合理安排施工工序。
3.2.3提前做好加固施工原材料的各项检验及混凝土配合比工作，及时申报开工报告。
3.2.4做好技术交底及安全交底工作。
3.3 物资准备
组织物资部门及技术部门对市场物资供应情况、物资来源、供货质量及有关厂家的资质进行全面调查。确保及时供应。
4.施工流程
4.1拱架制作
拱架采用YB163-63-10型工字钢进行制作，每榀拱架由两个工字钢拱架通过夹板连接而成，拱架制作首先由现场技术员标出每个拱架的位置，之后在每个位置测量出每个拱顶的半径，根据测量所得的半径进行外加工弯制，并标出序号，根据序号进行拼装、安置。
钢拱夹板制作10mm厚钢板弯制，工字钢及夹板钉孔直径φ20mm，钉孔位于钢板及工字钢中线处，夹板弧长1m ，钉孔间距弧长16cm。
4.2 拱腿凿除及灌注
在每个标记的拱架位置处凿出拱脚支撑，长50cm，宽60cm长方孔洞，位置要求准确，深度保证角钢座及Ф32钢筋能完全放进去为宜，拱脚灌注前凿孔四周清理砼表面及松散浮碴后必须冲洗干净，表面洒水湿润，并涂刷界面剂。先用C30砼灌注至起拱线上20cm处，然后用C30干硬性砼填塞饱满（包括拱脚背后空隙），人工捣固密实。施工方法顺序采用跳跃循环法，顺序示意如下图：首先施工1#点，其后施工2#点；待1#、2#点砼强度达到设计强度的85%以上再施工3#点。在凿除作业时至灌注拱脚时需要技术员对衬砌进行观测，防止衬砌变形。
… 1# 3# 2# 3# 1# 3# 2# 3# 1# …
4.3 拱腿连接板制作
钢座板与钢拱架采用三面围焊连接，与预埋件采用螺栓连接，钢拱架架设好后，将钢座板与预埋件焊连，焊缝强度应不低于钢材强度。注意钢座板预制时螺栓孔的位置，在焊接时要保证预留螺栓孔中心的偏差不大于2mm，预埋角钢与预埋钢筋的焊接要保证钢筋的位置准确，中心偏差不大于2mm。
4.4 组件油漆
涂装前拱架应达到Sa3级标准，即：钢材表面无可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物，该表面应显示均匀的金属色泽。如达不到Sa3级标准应对钢拱进行除锈，达到后方可进行涂装。涂装时底漆采用特质环氧富锌防锈底漆涂刷两道，每道干膜厚度应大于40μm，中间漆采用棕红云铁环氧中间漆涂刷一道，每道干膜厚度应大于40μm，面漆采用氟碳面漆涂刷两道，每道干膜厚度应大于30μm。油漆不允许在10°c以下施工，钢结构表面清理后应在4h以内施工，具体涂装方法见《铁路桥隧建筑物修理规则》第三章第二节。
4.5钢拱预拼
钢拱构件运至现场需核对其编号及连接板的编号，保证每榀钢拱在点外进行一次预拼，与现场实际衬砌结构测量的结果进行比较，发现不一致时立即进行修改或重新补做。在要点预拼时夹板只起固定作用，保证钢拱有活动的空间，在钢拱安装完毕后进行螺栓拧紧，在顶升完毕后再进行焊接。
4.6钢拱安装
采用人工对钢拱进行安装的办法，在钢拱距衬砌50mm左右时，对钢拱进行加固，采用在衬砌上设置三个膨胀螺栓来固定拱架，可以先穿入5条扁钢与钢拱进行焊接的方法来固定，保证开通后不影响列车限界，在列车的震动下不能松动侵限。
4.7扁钢安装
扁钢安装时，每隔200mm安装一根，并与钢拱固定，待钢拱顶升完毕后要在扁钢与钢拱之间打入钢楔，保证每个钢拱与扁钢连接处，扁钢密贴于衬砌，之后再进行焊接。
4.8钢板安装
钢板安装在K169+448.65-K169+468.65处，计1延米段拱顶空洞采用全拱形钢板封堵，然后再用钢拱架加固。钢板直接密贴于衬砌，钢板下有扁钢支撑，扁钢下安设钢拱，钢板与钢拱架及扁钢进行焊连。钢板与衬砌不密贴处在钢拱与扁钢间加设钢楔。
4.9部位焊接
钢拱架架设好后将扁钢与工字钢上翼缘的上表面焊连，最外侧两榀工字钢与扁钢焊连时，扁钢应与工字钢上翼缘外侧平齐。施工时，当钢拱架与预埋件焊连后，应将夹板连接焊死，使钢拱架各接点变为刚性连接。钢座板与全拱形钢板和工字钢均采用三面围焊连接，与预埋件采用M12螺栓连接，全拱形钢板和工字钢架设好后，将全拱形钢板与工字钢、钢座板与预埋件焊连，焊缝强度应不低于母材强度。
4.10焊口补漆
所有外露钢构件及焊口均按照TB/T1527-2004《铁路钢桥保护涂装》规定中第七涂装体系进行涂装。
5.施工注意事项
5.1 质量保障
在开工前，要做好充分细致的准备，施工过程中要贯彻“过程控制结果”的指导思想，严格控制施工关键环节，并认真填写施工日志。施工中每道工序均要有人检查签认，现场技术人员及工务监护确认后方可进入下道工序，上一道工序检查不合格者，严禁进入下一道工序，不合格工程一律返工。
材料检验：施工材料进场后，应按规定在二级以上资质实验室对水泥、砂子、石子、钢筋等材料进行原材检验及混凝土配比试验。每组试件代表的材料数量如下：
5.1.1每批钢材、钢筋由同一批号、同一炉号、同一规格、同一交货状态组成并不大于60t，其性能应满足GB1499要求。
5.1.2每200t同厂家、同批号、同品牌、同强度等级、同出厂日期的袋装水泥为一批。
5.1.3砂、石子均以400m3为一批。
5.2安全保障
隧道内施工、作业人员上下班、现场调查及要点施工，均涉及防护工作：
5.2.1成立现场防护组织，由施工队干部为组长、所有防护员为成员；负责日常防护、布置防护任务、拟订次日防护计划、现场防护情况调查、要点作业等工作。
5.2.2职工上下班应同去同归，设置好防护，有专人带队，不得走道心、枕木头，发现来车及时下道避车；向所有作业人员讲明避车方法：由专人控制隧道照明，现场防护员通知下道避车后，控制照明人员闭灯，后立即开灯，施工作业人员发现灯光变化后，立即带齐机具材料，到指定避车洞避车。
5.2.3封鎖施工，防护员按照施工负责人命令，设置防护。
6.结束语
此衬砌加固方法在除京原线大兴安一号隧道外的京原线102#隧道同样得到了很好的应用，有效控制了裂纹发展，预防了掉块的发生，确保了行车安全。