李家营隧道非绝缘锚段关节下锚洞衬砌施工技术

【摘要】文章以张唐铁路正线李家营隧道为施工原型，针对双线铁路隧道非绝缘锚段关节下锚洞衬砌施工的特殊性，编制了详细的施工方法及操作要点，仅供类似隧道下锚洞衬砌施工参考。

【关键词】双线隧道； 非绝缘锚段关节；下锚洞；衬砌施工

中图分类号： U45 文献标识码： A

1、工程概况

张唐铁路正线李家营隧道位于河北省承德市境内，隧道进口位于承德县东营子村东，进口里程为DK312+791；隧道出口位于兴隆县李家营乡北侧，出口里程为DK322+243，长度为9452m，最大埋深为628.84m，为单洞双线电气化铁路隧道。

电气化铁路，为满足供电及机械受力上的需要，将接触网分成若干一定长度且相互独立的分段，这个独立的分段被定义为锚段。两个相邻锚段的衔接部分（重叠部分）称为锚段关节，按其功能可分为非绝缘锚段关节、绝缘锚段关节及电分相锚段关节，而非绝缘锚段关节在功能上仅起到机械分段的作用。

李家营隧道内设计预留非绝缘锚段关节共计8处，每段长度175m，锚段关节隧道断面在标准隧道断面基础上加高加宽0.7m，双线隧道在锚段关节处预留4个下锚洞，下锚洞断面尺寸为4.5m（顺线路方向）×1m（加宽）。双线隧道非绝缘锚段关节平面示意图见下图1。

图1双线隧道非绝缘锚段关节平面示意图

2、施工方案确定

由于李家营隧道非绝缘锚段关节比隧道普通地段衬砌标准内轮廓同时加高加宽0.7m，在设计锚段关节衬砌模板台车时，通过台车改装两侧增加附属门架、拱部增加0.7m增高垫块的方法即可解决非绝缘锚段关节的衬砌施工。而下锚洞(如图2所示)则是在下锚洞位置4.5m长度范围内在锚段关节衬砌断面的基础上再进行局部单侧的加高加宽，两侧下锚洞不在同一个断面上，对应的两个下锚洞中心里程相差4.5m，为实现锚段关节衬砌和下锚洞衬砌整体浇筑，仅通过简单的改装模板台车的方法是行不通的。

通过对下锚洞衬砌断面的特殊性研究，确定在锚段台车面板上加装临时型钢钢拱架及定型模板作为下锚洞衬砌模板，拱架可直接靠贴在锚段模板台车上，定位正确后进行临时的焊接固定。型钢拱架采用I16的工字钢制作，面板采用3015（30cm×150cm）定型钢模拼接而成。为了保证混凝土面过渡平顺，面板与锚段台车结合处采用10mm的钢板加工成弧形后直接点焊在模板台车上。一般锚段衬砌和下锚洞衬砌内轮廓图见下图2。

图2一般锚段与下锚洞衬砌内轮廓线图（直线）

3、施工方法

3.1 拱架制作

下锚洞模板型钢拱架采用I16工字钢进行加工，每个下锚洞共需制作拱架6榀，为使工人装卸操作方便，每一榀拱架拆分为6个单元进行加工，单元之间采用连接板进行连接成型。型钢拱架制作图见下图3。

图3型钢拱架制作图 （单位：mm）

首先把工字钢冷弯成型，然后根据弧长分割为①～⑥6个单元，单元⑥需要加工成尖刀形才能使拱架和锚段模板台车拱部紧贴顺接，单元⑥制作详图见图4。加工时在平整的场地上根据加工图纸的尺寸，按1：1的比例进行放样，整体加工切割成型，最后在工字钢两端连接部位焊接连接钢板。各单元之间采用螺栓进行连接，连接板采用14mm厚钢板加工而成。拱架与锚段台车面板之间的空间采用I16工字钢支撑，工字钢对应位置焊接在每榀钢拱架内侧。下锚洞宽度为4.5m，钢拱架总共需要6榀，间距为90cm。钢拱架之间采用22螺纹钢筋连接成整体，连接钢筋环向间距为1.0m。钢拱架布置图见图5。

图4拱架单元⑥制作详图 （单位：mm）

图5钢拱架布置图

3.2 拱架安装

安装拱架之前，在下锚洞的位置首先打设12根锚杆，对于每榀拱架，边墙和拱顶部位各设一根锚杆。把连接好的6榀工字钢拱架用装载机抬升至设计位置并固定焊接在预设锚杆上，然后锚段模板台车就位。等锚段台车断面调整到位以后，割断拱架顶部锚杆使拱架顶部部分直接落在在台车上，边墙部位采用锚杆焊接固定。为了保证拱架稳定且便于脱模，拱架的支撑工字钢与台车接触端采用点焊方式固定。

3.3 模板安装

拱架面板采用3015定型钢模板拼接成型，在锚段台车及拱架都安装好以后开始安装模板，模板之间采用“S"型扣连接，模板与钢架之间可间歇地点焊进行固定。由于3015型钢模板厚度为5cm，模板安装完成后与锚段台车面板结合处存在5cm高错台，因此为保证结合部位混凝土面圆顺、且考虑防漏浆因素，在该部位加设一张10mm厚钢板，钢板一端直接平齐地焊接在定型模板上，另一端沿曲面顺接至锚段台车面板上，从而达到消除错台的目的。

拱架端头模板采用10mm厚钢板加工成异型端头模，由于端头模最宽处可达1m宽，因此为防止模板施工中变形且增加模板施工频次，需在钢板背面加设角∠50×50mm角钢作为背肋，角钢直接焊接于钢板背面并在钢拱架安装完成后固定于拱架上。另外，钢板边缘要与拱架面板边缘拼接圆顺。钢拱架端头模板图见图6。

图6钢拱架端头模板图

3.4 脱模

当混凝土强度达到设计要求后脱模，首先下调模板台车液压千斤顶，收回台车顶板和侧板，然后移动台车，点焊在台车上的拱架就会自动脱落；如果出现焊接太牢固，拱架和台车没有脱离，可前后反复移动台车，直到拱架和台车脱离开。等台车移走后可以拆除拱架和模板。并对拱架进行检查维修，便于下次使用。

4 施工效果

以往施工中，通常先施工下锚洞两侧的衬砌，最后单独施工下锚洞衬砌。拱架为型钢支撑，衬砌时搭设满堂脚手架(碗扣式或扣件式)，先立好型钢，在型钢背后安装3015定型钢模板，最后安装斜撑、立柱(采用钢管)。该方法施工下锚洞衬砌有很多的缺点：⑴需要大量的钢管支架，搭设支架需要耗费大量的人工和时间，且每次施工锚洞都必须重复搭设和拆除；⑵阻塞隧道内通行，影响其他作业面的施工；⑶下锚洞衬砌区段较短，单独浇注后施工接缝多，防水效果差。

通过利用模板台车施工下锚洞衬砌取得了较好的效果：⑴李家营隧道仅非绝缘锚段关节就有8处，每个非绝缘锚段关节包含4个下锚洞，采用工字钢拱架和钢模板，增加了周转使用的次数，节约了成本；由模板台车取代了钢管脚手架支撑，节约了大量钢管材料；⑵无需反复搭设和拆除钢管支架，只需要台车就位后在现场拼装，操作简单，施工速度快；⑶保证了隧道内的安全通行，不影响其他作业面的施工；⑷一般锚段衬砌与下锚段衬砌一次性整体浇注，外观平顺，确保了工程质量。

5 结束语

通过施工李家营隧道下锚洞衬砌，避免了对模板台车的反复改装，节约了大量的钢管脚手架，较好地运用模板台车完成了下锚洞衬砌的施工，施工更简单便捷，衬砌效果更好。但施工时应注意以下事项：

⑴下锚洞断面尺寸较小，且考虑断面开挖不规则，在浇注混凝土时，为保证混凝土的密实性，适当加大混凝土的塌落度，另外加强振捣；⑵由于模板台车就位后，作业面狭窄，施工人员在安装拱架及模板时操作不方便，应注意安全，佩戴安全帽。⑶为固定拱架打设锚杆、安装定型模板时，应尽量避免损坏防水板，对于损坏部分必须在混凝土浇注之前修补完好。⑷每次脱模后必须对模板台车面板上的焊疤进行打磨处理，保证一般锚段衬砌施工质量。

参考文献：

[1] 张唐施隧-05-64《李家营隧道设计图》天津铁道第三勘察设计院集团有限公司2011

[2] 张唐施隧参09-01～50《双线隧道锚段关节衬砌参考图》天津铁道第三勘察设计院集团有限公司2011．

[3] TBl0204―2002《铁路隧道施工规范》北京中国铁道出版杜2002