浅谈铁路隧道工程施工中的衬砌施工

伴随着高铁行业的发展,对铁路建设工程项目的质量要求愈加严格。尤其是铁路隧道工程施工中,衬砌施工严重影响到工程项目的质量和隧道强度,需严格按照设计需求开展工程施工。以实际工程为例,对二次衬砌施工方法和施工控制要点进行了分析,针对存在的问题提出了相应的解决方案,有关经验可供相关专业人员参考。     

公路隧道上导坑施工拱墙衬砌接头存在的问题及工艺改进

本通过对上导坑法施工的隧道拱墙衬砌接头存在问题，提出工艺改进设想，以达到解决施工缝渗漏水及保证衬砌拱圈整体结构强度。     

新型装配式衬砌在矿山法施工铁路隧道中的应用研究

为解决矿山法施工铁路隧道二次衬砌拱顶易出现的空洞、厚度不足、裂缝、掉块等病害,以重庆铁路枢纽东环线胡家沟隧道为依托,采用拱部预制衬砌替换现浇衬砌的方法,研究拱部衬砌预制工艺、高精度悬臂侧墙施工工艺、拱部预制衬砌运输及拼装施工工艺和拼装配套设备,并阐述装配式衬砌在施工中需重点解决的技术难题及对策,如采用高精度衬砌模板台车解决接头直线度的问题、采用全环通长定位筋解决悬臂侧墙钢筋骨架稳固的问题等,形成一套完整的新型装配式衬砌拼装技术。经现场应用表明： 1）采用“拱部预制衬砌+侧墙现浇”的装配式衬砌施工技术是可行的,可以有效解决矿山法施工隧道拱部质量缺陷问题,提高拱部衬砌质量; 2）新型装配式衬砌采用“L”型榫接头及大球形接头,大球形接头较“L”型榫接头更易控制施工质量,更易于拼装; 3）通过采用拱部预制衬砌高精度定制钢模、高精度悬臂模板台车、悬臂侧墙在混凝土浇筑过程中进行二次精调等关键技术,保证了接头施工精度,满足了拼装要求; 4）通过分析衬砌结构受力变形监测数据,得出隧道衬砌结构内力的受力变形规律; 5）新型装配式衬砌施工技术机械化程度高,施工过程中结构稳定可靠,安全性较高。     

运营隧道衬砌裂损病害及整治措施

介绍了隧道衬砌裂损的常见形式,分析了该病害的成因,并结合工程实例提出了衬砌裂损的防治原则和各种整治措施.通过加深对隧道病害的认识,对既有隧道病害的整治具有指导作用,并对施工中的隧道起到预防的效果.     

铁路隧道衬砌品质提升信息化施工关键技术与成套装备创新

为提升铁路隧道拱墙衬砌、底部衬砌、水沟电缆槽衬砌结构实体品质,解决隧道整体衬砌质量缺陷难题,采用拱墙衬砌智能化模筑、底部衬砌一体化浇筑、水沟电缆槽同步一次性浇筑施工技术,结合混凝土自动喷雾养护施工工艺,有效减少或消除衬砌空洞、裂缝、不密实、渗漏水、止水带偏位、施工缝压溃、开裂掉块等质量缺陷问题;通过成套装备研发,创新施工缝质量控制技术、拱顶浇筑饱满度控制技术、拱墙衬砌预防空洞施工技术、仰拱与边模一体化施工技术、水沟电缆槽机械化施工技术、喷雾养护温度及湿度自动化控制技术,提高铁路隧道衬砌混凝土浇筑、振捣、养护等工序施工工艺质量及施工标准,辅以信息化手段和自动监测技术,达到衬砌全过程质量可控。结果表明：该施工技术与成套装备创新一定程度上可实现衬砌施工自动化、信息化和智能化,极大地提高衬砌施工技术水平,降低工人劳动强度,有效减少衬砌质量缺陷,提升衬砌施工品质,确保隧道衬砌满足设计及运营安全要求。     

缓倾岩层隧道衬砌掉块病害分析及处治研究

以某高速公路缓倾岩层隧道掉块病害为研究对象,结合隧道水文地质条件、竣工资料及病害情况,分析隧道掉块病害产生的原因,根据隧道现状提出不同的处治方案。从结构安全、轮廓净空、防水性能、施工便捷性、施工工期五方面进行对比分析,提出整体拆换、二衬拆换、钢板锚杆、格栅拱架锚网喷4种方案,对比后,选择整体拆换和格栅拱架锚网喷联合处治工艺,治理效果良好。     

开敞式TBM隧道仰拱衬砌同步施工关键技术

为实现TBM掘进与仰拱衬砌同步施工,缩短工程关键线路工期,提高隧道施工效率,设计出双通道仰拱同步衬砌台车。台车断面为非对称结构形式,以满足TBM掘进施工及其相关配套设施的布置及运行。台车采取"前斜坡段+前道岔段+4个标准段+后道岔段+后斜坡段"的布置方式,台车下方划分成多个作业面,具备仰拱混凝土浇筑准备、浇筑、养护等的功能;根据施工支洞距离长、坡度大以及TBM掘进段交通条件受限的特点,采用支洞轮式运输和主洞有轨运输的联合运输方式,保障物料运输快捷有序;台车前后采用升降坡轨道搭接装置,实现TBM配套标准轨道竖向搭接的平顺过渡。工程实践表明:仰拱同步衬砌台车应用效果较好,施工进度最大可达到648 m/月,在不影响TBM正常掘进的前提下可有效缩短关键线路工期。     

铁路隧道施工方法技术改进

介绍隧道掘进施工，采用小导坑超前后全断面爆破跟进，在同一坑道内平导在前，全断面扩孔光爆围岩成拱形状好，再进行支护，衬砌，质量高，进度快，能确保衬砌内实外美、安装防水板切实起到防水作用，保证衬砌不渗不漏。     

运营隧道衬砌结构病害检测及成因分析

隧道衬砌结构病害将影响隧道的承载能力和运营安全,为了加深对隧道病害的认识,更好地指导运营隧道衬砌结构病害整治,有效预防新建隧道病害,文中结合工程实例,对运营期隧道村砌结构病害检测方法进行了论迷,分析了隧道衬砌的变形特征及其病害产生的原因.     

六甲洞隧道病害衬砌结构的安全性评价

隧道衬砌出现病害时,衬砌结构的承载能力和安全性能会发生较大改变。根据相关的病害检测资料,利用带病害的隧道衬砌结构计算模型,计算分析了六甲洞隧道病害断面在加固前和加固后的断面衬砌结构的承载性能,并对隧道整体结构的安全性能做出了评价。     

长大隧道开敞式TBM同步衬砌施工技术应用前景及发展趋势

目前我国所使用的TBM以开敞式为主,通常情况下,隧道掘进之后需要施作初期支护以及二次模筑混凝土衬砌,隧道施工总工期较长。为了解决开敞式TBM不能同步施作现浇混凝土二次衬砌的难题,结合南疆铁路吐库二线中天山隧道和兰渝铁路西秦岭隧道工程实例,研发了有轨运输出渣（开挖直径88 m）和连续皮带机出渣（开挖直径1023 m）2种工况条件、2种断面下的开敞式TBM同步衬砌施工技术,并成功应用。探讨了该技术的应用前景及发展趋势,指出： 该技术具有重大的推广意义和广阔的应用前景,下一步需要深入地、系统地研究不同工况、不同断面条件、不同作业范围的同步衬砌施工技术,如小断面同步衬砌、现浇混凝土仰拱同步衬砌、全断面同步衬砌等施工技术,使之形成系列工法,推动我国长大隧道TBM施工技术的全面发展。     

运营隧道衬砌病害诊治的现状与发展

衬砌病害诊治是隧道运营维护的首要任务。为形成隧道衬砌病害诊治现状与发展趋势的系统认识,从病害类型及成因、病害检测技术、病害加固治理方法3个方面对其发展现状进行了详细阐述和分析,并讨论了衬砌诊治研究尚存在的不足和下一步可能的研究重点。主要结论显示：①不同类型隧道衬砌的主要病害类型已基本明确,但是病害产生原因诊断方法及产生机制尚需进一步研究;②衬砌病害检测技术和方法取得了长足的进步,集合多种检测技术的病害智能检测识别系统成为了研究的主流方向,但是病害信息的快速、高精度拾取和智能识别仍是亟待解决的技术瓶颈;③经过多年研究,已形成了围岩（地层）注浆和内表面加固这2种较为完善的衬砌加固技术方法体系,加固方法作用机制、耦合加固技术和加固设计方法是下一步的可能研究重点。最后,介绍了笔者在衬砌内表面加固研究方面取得的最新进展：开发了隧道衬砌快速早强的FRP网格加固方法,该方法2个小时内即可起到加固作用;提出了衬砌内表面加固界面模拟方法,系统探讨了围岩抗力、前期受力、材料用量、加固范围等对加固效果的影响规律和作用机制;建立了内表面加固的衬砌正截面承载性能及裂缝扩展全过程分析理论。     

铁路隧道高精度悬臂边墙施工关键技术研究

采用矿山法施工时,隧道二次衬砌模筑混凝土在施工过程中易出现脱空、厚度不足、掉块等质量缺陷,对此,提出采用“拱部预制衬砌+悬臂现浇边墙”的新型装配式衬砌结构,以保证悬臂现浇边墙满足拼装要求。以重庆铁路枢纽东环线胡家沟隧道为依托,采用数值仿真+现场试验的方法,研究了悬臂边墙混凝土浇筑、边墙接头精度控制等工艺,形成了一套完整的高精度悬臂边墙施工技术。研究结果表明：1)通过“荷载+结构法计算模型”计算分析,悬臂边墙具备结构自稳定性;2)通过采用刚度大强度高的悬臂模板台车对称分次浇筑、台车二次精调、全过程监测等措施,保证了悬臂边墙的高精度和施工稳定性、安全性。     

波纹钢板套衬解决隧道衬砌掉落病害的效果分析

为解决衬砌起层剥落病害问题,提出使用波纹钢板套衬的衬砌加固方法,即使用化学锚栓将波纹钢板与衬砌混凝土连接,并在中间添加填充材料。考虑衬砌混凝土掉落时波纹钢板单独作用,波纹钢板与化学锚栓共同作用,波纹钢板、化学锚栓和填充层共同作用3种不同工况,针对3种工况建立相应的有限元数值分析模型,并对加固效果进行计算和分析。计算结果表明： 波纹钢板单独作用时结构处于最不利情况,此时波纹钢板顶部挠度为110.2 mm,应力为136.8 MPa,满足变形和受力要求; 当考虑化学锚栓和填充层的作用时,结构响应最小。     

隧道二次衬砌拱部预制管片顶升机构设计与应用

为满足隧道二次衬砌拱部预制管片的安装要求,将预制管片安全便捷地转移至管片拼装小车,基于现场边界条件及施工方案,结合优化设计理念,设计一种专用顶升机构。对顶升机构的结构方案、升降油缸选型进行详细阐述,并分析验证顶升机构升降油缸的稳定性。借助力学方法分析确定顶升机构的最佳安装位置,同时采用有限元方法对边墙衬砌台车门架系统进行强度校核。目前,该顶升机构已在重庆铁路枢纽东环线胡家沟隧道工程得到施工应用,共计辅助完成11组预制管片的拼装作业。理论分析及现场应用表明： 1）该顶升机构设计合理,强度及稳定性满足现场施工要求; 2）顶升机构投入使用期间,未出现故障,保障了拱部预制管片拼装作业的顺利进行。     

隧道衬砌混凝土施工常见病害的防治探讨

了解决隧道衬砌混凝土背后空洞、渗水及裂缝病害,综合国内各种同类文献和隧道施工及补修技术,并在此基础上,在合福铁路客专闽赣V标段的南岸村隧道、吴源隧道、芦岭隧道、葫芦山一号隧道及蔡墩二号隧道,从源头上探讨分析了其产生的原因和危害,采取并发展相关理念和技术措施,有针对性地提出衬砌防水板和初期支护间空洞的治理措施(这是一个创新),消除了隧道衬砌背后空洞、渗水及裂缝病害隐患。     

隧道衬砌背后空洞破坏机理及防治措施研究

结合中国隧道的病害特点,阐述了导致衬砌背后空洞的主要原因及其危害;用解析法分析了空洞对衬砌结构的破坏机理;根据空洞病害破坏特征及其相应的研究成果,探讨了空洞风险评估分级方法,并提出了相应的整治措施。