高速铁路装配式隧道施工技术

　　　与应用高速铁路装配式隧道施工技术

()中铁十七局集团第三工程有限公司,河北石家庄０５００８１

武　耀

摘　要:近年来我国装配式建筑得到了长足的发展,高速铁路隧道工程作为一种特殊的工程结构采用装配式

结构尚需进一步探索其技术的可行性.京沈客专星火枢纽工程作为铁科院的试车线,为探索和研究装配式隧道的受力、承载并采集相关行车参数而建,介绍了其相关施工关键技术.实践证明,装配式隧道构件预制、拼装精度能够满足铁路客专技术标准要求.关键词:高速铁路;装配式隧道;预制拼装:/DOI１０．１３２１９．at．２０２０．S１．０１８jgjgy

()中图分类号:U４５５．９１　文献标识码:B　文章编号:１６７２Ｇ３９５３２０２０S１Ｇ００５２Ｇ００４

１

工程概况

星火枢纽工程铁科试车线隧道总长２为０５m,

工艺尚不成熟.

()线路邻近重大环境敏感点,环保、水保、安全３

文明施工要求高.

()换填基础高程及平整度要求高,大体积混凝４

土控制措施复杂.

单线明洞隧道.采用预制装配式混凝土结构,其中预制装配式混凝土隧道结构试验段８隧道检测０m,系统标定区段(现浇单线明洞)装配式隧道１２０m,.该隧道用于洞口波纹板结构试验段５m(见图１)开展装配式隧道结构设计、施工工艺以及材料性能试验研究和不同隧道衬砌工况的地质雷达标定试验.

SIDK0+510󰀏󰀗󰀣󰀠󰀡󰀢SIDK0+715󰀏󰀗󰀟󰀠󰀡󰀢３

()为保证进度需开展冬期施工.５

关键施工技术

预制装配式混凝土隧道结构先施工７０m长的

试验段,获取试验参数后验证调整完成后再进行隧道结构的施工,在平面上按照里程对曲线段分段控制进行取直施工.预制装配式混凝土隧道结构由拱轨下结构厚度３仰拱厚度４每环宽cm,０cm,０cm,

度２m.委托具有隧道管片生产能力的厂家预制,仰拱及轨下结构采用跨隧龙门吊拼装,拱墙采用跨隧龙门吊配合、拼装台车拼装.

基础土方开挖→基础换填→明洞现浇→预制构件拼装→隧道洞口波纹板施工→压顶梁施工→后浇带施３．１　抗倾覆桩施工

隧道邻近既有铁科环线作业施工,基坑开挖前,采用∅８桩长８m,预００mm钻孔灌注桩进行防护,波纹板结构试验段桩心纵向间距１．隧道检测５m,制装配式混凝土隧道结构试验段及装配式隧道洞口系统标定区段桩间距６m,采用C４０钢筋混凝土.预制装配式混凝土隧道结构试验段及装配式隧道洞口波纹板结构试验段桩间采用C２５挂网喷射混凝土工→电缆沟及防水层施工→回填及附属工程施工.

装配式隧道施工过程主要包括:抗倾覆桩施工→墙结构、轨下结构和仰拱结构组成,拱墙厚度３０

5m80m120m󰀄󰀅󰀆󰀇󰀈󰀉󰀊󰀋󰀌󰀍、󰀏󰀏󰀗󰀘󰀙󰀚󰀛󰀜󰀝󰀞󰀐󰀌󰀍󰀑󰀒󰀓󰀌󰀍󰀔󰀕󰀖󰀔󰀕󰀖󰀌󰀍󰀔󰀕󰀖图１　隧道段落划分图

󰀁󰀂󰀃󰀁隧道平面位置:隧道左侧为既有铁科院试车环线,线路中心距隧道外轮廓最小净距７．线路７５m,１４００m曲线上.

右侧为别墅区是重大环境敏感点.隧道位于半径R＝

２

装配式隧道工程技术难点

()现浇隧道结构厚度种类多样,装配式分为装１

()装配式构件预制、拼装精度要求高,装配式２

配式波纹板结构和装配式混凝土结构,隧道结构种类多,工期紧,任务重.

　　收稿日期:２０２０Ｇ０４Ｇ１５

,武　耀(男,工程师　　作者简介:１９７３—)

()国防交通工程与技术　５０２０年５月　１８,S１２　２

􀅰成果与应用􀅰　　　　　　　　高速铁路装配式隧道施工技术　武　耀　　　　　　　　　　　　　　２５０mm１.３．２　基坑土方开挖

[]

防护,钢筋网采用∅８mm钢筋,网格间距２５０mm×

中仰拱安装定位好后,利用丝杠与仰拱端部预埋钢板连接,丝杠另一端支撑到现浇混凝土面,并与.伸出的预埋钢筋焊接牢固.中仰拱段安装示意见图２󰀁󰀂󰀃󰀄󰀅预制装配式混凝土隧道结构试验段及装配式隧道洞口波纹板结构试验段采用垂直开挖,隧道检测系统标定区段采用放坡开挖,靠近既有铁路护网侧的坡率为１∶０．靠近充电桩侧的坡率为１∶１.７５,

基坑开挖后,为了保持土体稳定,在基坑四周围

ËíµÀÂÖÀªÏß护桩与围护桩之间及临时边坡采用挂网喷射混凝土支护.喷射混凝土施工紧跟开挖工作面,随挖随护,钢筋网采用∅８mm,网格间距２C２５网喷混凝土,５０mm×２５０mm.厚２m.

采用湿喷混凝土工艺,喷射混凝土采用１５cm厚

󰀆󰀇󰀈󰀉(a)󰀊󰀋󰀌Þ»Ö§Å(b)󰀍󰀋󰀌图２　中仰拱块安装示意图

采用跨隧龙门吊吊装边仰拱块,人工调整边仰拱块对齐中仰拱块榫槽后,插入M２４斜螺栓定位紧

固,纵缝采用２根M凹凸榫将边仰拱与２４斜螺栓、中仰拱连接紧固.

向张拉采用３单根钢绞线张拉力∅Ｇ７５mm钢绞线,

仰拱拼装５环后采用千斤顶进行纵向张拉,纵

３．３　基础换填

基础采用C换填混凝土基础２５素混凝土换填,

先将C每一浇筑２５混凝土浇筑到最低标高处,

带内混凝土采取斜面分层的浇筑方法,斜面坡度控制在１∶６~１∶１浇筑过程中采取自下而上０之间,直至分段浇筑结束,操作时注意控制流淌坡度,以保隧道检测系统标定区段)３．４　明洞现浇(SIDK０＋５１０~SIDK０＋５１９、SIDK０＋５８９~SIDK０＋５１９、SIDK０＋５８９~SIDK０＋５９０分别预留１m微膨胀混凝土后浇带.３．５　预制构件拼装３．５．１　仰拱结构拼装

证每层混凝土之间间隔浇筑时间控制在３h内.斜面分层浇筑,每层厚度３００~５００mm向前推进,

张拉完成后进行管道压浆.仰拱拼装完成２６０kN,

后,利用吊装孔对底部间隙密实回填,灌浆材料采用灌浆作业面与拼装位置保持５环以M１０水泥砂浆,上的距离,并确保相邻灌浆孔成接缝冒浆后方可停３．５．２　轨下结构拼装

轨下结构由管片预制厂家集中生产预制,运送至现场,采用跨隧龙门吊拼装.轨下结构划分为:１块门型块、共３块.２块F型块,

运输过程中,对构件的边角部混凝土采取橡胶

２].止[

现浇单线明SIDK０＋７１０中隧道检测系统标定区段(

洞)计１其中装配式隧道两端S２０m,IDK０＋５１８~

垫块垫衬加以保护.吊装前复核轨下结构构件型号、尺寸,确保构件没有剥落缺损,并检查复核基础标高、基础中线.

吊装时由专人负责吊装指挥.在基础面放样中线和边线,采用跨隧龙门吊先吊装门型块安装定位.门型块安装示意见图３.仰拱结构由管片预制厂家集中生产预制,运送

至现场,采用跨隧龙门吊拼装.仰拱结构划分为:边仰拱块２块、中仰拱块,共３块.

运输过程中,构件的边角部混凝土采取橡胶垫

块垫衬加以保护.吊装前复核仰拱构件型号、尺寸,确保榫槽及转角处没有剥落缺损,并检查复核仰拱基础标高、基础中线、基础平整度是否达到要求或与现场相符.

吊装作业前检查吊装有关的安全措施和吊机工作可靠性,吊装时由专人负责吊装指挥.在基础面放样仰拱中线和边线,采用跨隧龙门吊先吊装中仰拱块作为基准.

(a)󰀁󰀂󰀃(b)󰀄󰀂󰀃图３　门型块安装示意图

型块,人工调整F型块对齐门型块螺栓孔后,插入

门型块安装定位好后,采用跨隧龙门吊吊装F

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􀅰成果与应用􀅰　　　　　　　　　高速铁路装配式隧道施工技术　武　耀　　　　　　　　　　　　　环向通过４根MM２４直螺栓定位紧固,２４直螺栓与

门型块结构连接紧固.轨下结构环缝之间采用６根

拱墙环缝采用１４根曲螺栓连接.后续节段安装时,利用龙门吊先将A块与前一环基本对位,台车A块位置处的顶进油缸伸长,将A块与前一环压紧,环缝由曲螺栓连接就位.拱墙拼装完成５环后,拱墙３．６　装配式隧道洞口波纹板结构试验段施工

SIDK０＋７１０~SIDK０＋７１５装配式隧道洞口波纹板结构试验段,长度５m,为波纹板＋钢筋混凝土基础纵梁结构型式.

内外采用[螺栓紧固.１６槽钢压紧连接,

纵缝采用８根直螺栓、８根曲螺栓连接紧固.

M２４弯螺栓纵向连接.

３．５．３　拱墙结构拼装

仰拱结构由管片预制厂家集中生产预制,运送

至隧道现场,采用跨隧龙门吊配合、拼装台车拼装.拱墙结构划分为:拱墙块A邻接块B封１、A２,１、B２,

３]

.顶K块,共５块[

设轨道,拼装台车.拼装台车拼装好后进行试拼后开始拱墙拼装施工.

跨隧龙门吊配合拼装台车先将拱墙A块拼装

定位并进行临时加固.拱墙A块安装示意见图４.

轨下结构拼装完成５环后,在轨下结构表面装

波纹板段落采用与相邻路基段落相同的路基处理方式,基床表层填筑级配碎石,基床底层填筑AB必要时底部铺设１０cm厚度的碎石垫层.

波纹板段结构基础纵梁采用宽度１．高度５m、组土.基础纵梁槽开挖前,应对槽底进行夯实处理,

ľÐľÐ(a)󰀁󰀂󰀃(b)󰀄󰀂󰀃基础内预１．７５m的C４０钢筋混凝土条形基础纵梁,

埋螺栓,在梁中上部有４宽)高)００mm(×５００mm(的开槽待波纹板安装全部完成后,二次浇注凹槽内混凝土.

基础纵梁待路基填筑完成后进行基础纵梁槽开挖,采用小挖掘机开挖,槽底预留２００~３００mm人工清理.开挖到位后对基底进行验槽,验槽后绑扎基础纵梁钢筋,安装地脚螺栓,安装模板后浇筑基础纵梁C４０钢筋混凝土.

波纹板采用Q３４５B材质８mm厚钢板进行压制加工成型,波高３波距１００mm,１０mm.波纹板采用工厂预制,现场整环吊装方式拼装施工,波纹板

图４　拱墙A块安装示意图

间加垫橡胶垫,拼装台车整体抬升,定位油缸伸长,.将B块临时支撑固定.邻接块B块安装示意见图５

跨隧龙门吊将邻接块B块下端放在A块上,中

图５　邻接块B块安装示意图

将管片拼装机抬升后将封顶K块用龙门吊吊

放在管片拼装机上,通过吊起油缸的收缩和上下定位油缸的收缩将邻接块B拼装在K块上,安装内外侧螺栓,将B、K块连接为整体.

收缩,把B、对位A、K管片准确拼装在A块上,B块螺栓孔,安装内外侧螺栓,将拱墙连接为整体.封顶块K块安装示意见图６.管片拼装机携带B、定位油缸K管片整体下降,

板片采用错缝拼装型式,环缝采用单排M２４高强螺

栓连接,纵缝采用双排M２４高强螺栓加强连接.

波纹板拼装示意见图７.

(a)󰀁󰀂󰀃

(b)󰀁󰀂󰀄

图７　波纹板拼装示意图

(c)󰀁󰀂󰀅

波纹板通过连接角钢与检测标定区衬砌连接,波纹板与连接角钢之间采用M连２４高强螺栓连接,接角钢与检测标定区衬砌采用M２０膨胀螺栓连接,

[]环向间距１００cm４.

图６　封顶块K块安装示意图

波纹板拼装完成后检查波纹板结构纵向及水平

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􀅰成果与应用􀅰　　　　　　　　高速铁路装配式隧道施工技术　武　耀　　　　　　　　　　　　　　向平整度,若满足要求时再用定扭气动扳手按预定扭矩紧固所有螺栓,保证波纹的重叠部分紧密嵌套在一起.波纹板安装后清除螺栓上的污渍,涂抹聚硫防腐胶对螺栓进行封闭处理.

３．７　压顶梁及后浇带施工

预制结构侧墙底部桩顶压顶梁与拼装作业同步进行,压顶梁浇筑作业面与拱墙拼装位置不超过１０m.

压顶梁采用C４０钢筋混凝土.模板采用整体

配合压路机压实.

层厚度不宜大于０．其两侧回填土高差不宜大３m,于０．回填至设计高程.基坑分段回填在接茬５m,处应设置台阶,台阶宽度不得小于１m,高度不得大于０．５m.

基坑回填时,机械或机具不得碰撞隧道防水保回填施工尽量避开雨季,如必须在雨季施工时,提前做好路面排水工作,争取在下雨前将摊铺的松土压实完毕,尽量抓紧晴天的施工速度,保证回填质量和进度.

实,每层厚度不宜大于０．其两侧回填土高差不３m,宜大于０．回填至拱顶后,即应满铺,并分层向５m,上填筑,严禁随意抛填.基坑分段回填在接茬处应设

基坑回填时,机械或机具不得碰撞隧道防水保置台阶,台阶宽度不得小于１m,高度不得大于０．５m.护层.隧道结构两侧及顶部回填１m范围内以及地下管线周围应采用小型机具夯填.

隧道主体结构上方回填土对称分层填筑和夯隧道主体两侧回填土对称分层填筑和夯实,每

护层.隧道结构两侧应采用小型机具夯填.

钢模,人工配合汽车吊现场安装.人工绑扎压顶梁钢筋,安装压顶梁侧模,混凝土泵浇筑压顶梁混凝土,人工振捣.压顶梁混凝土整体浇筑,一次成型.混凝土浇筑完毕后,在顶部混凝土初凝前,对其进行二次振捣,并压实抹平.

３．８　电缆沟及防水层施工

隧道设双侧电缆槽,电力电缆槽与通信、信号电缆槽分槽设置.靠边墙为电力电缆槽,靠线路侧为通信、信号电缆槽.洞内电缆槽在洞内其他工程项目完成后展开统一施工,能够更好的控制其线型和几何尺寸.

电缆槽施工前,对隧道净空进行测量,确保隧道内轮廓净空尺寸.沟槽身采用C盖板采３０混凝土,用C３５钢筋混凝土.

隧道两侧电缆槽采用电缆槽移动模架浇筑,盖

４

结论

通过京沈客专星火动车所施工技术实践,探索

板采用预制安装的方法施工,在材料存放及加工厂内集中预制.

透结晶防水涂料防水.接缝防水采用弹性橡胶密封垫＋雨水膨胀止水条进行防水,弹性橡胶密封垫采用三元乙丙为主,辅以高密度雨水膨胀橡胶的复合密封垫,中间与下部开有多个孔槽.螺栓孔设置O型密封圈其材质为遇水膨胀止水胶.吊装孔防水采用微膨胀轻质混凝土回填

[５]

了高铁隧道拼装施工新工艺,得出了如下结论:

预制结构外侧防水层采用２．５mm厚水泥基渗

()装配式隧道构件预制、拼装精度能够满足铁１

路客专技术标准要求.

()装配式波纹板结构和装配式混凝土结构施２工速度快,能适应客专铁路工期紧、任务重的特点,值得推广应用.

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防水层施工前将基层清扫干净,表面无蜂窝、麻面、浮土、油污,并保持基层干燥.采用人工涂刷法,按照先主剂、后固化剂的顺序将液体倒入容器,并使用机械搅拌３~５m配制好的涂料in使其混合均匀,在２以防止气泡存０min内用完.涂刷分２次进行,３．９　回填及附属设施施工

隧道检测系统标定现浇段隧道防水层施作完成检查合格后及时进行覆土回填.回填土应对称分层填筑和夯实,采用挖掘机挖土,自卸汽车运土,夯机

３]

.于涂膜内.涂刷后１暴晒[２h内防止雨淋、

.

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