铁路隧道衬砌施工工装工艺及信息化技术试验研究

针对当前铁路隧道衬砌存在的拱顶脱空、施工缝处空鼓、混凝土开裂掉块、渗漏水等质量缺陷，对缺陷成因及工装工艺方面存在的不足进行简析。以张吉怀铁路吉首隧道为例，开展新型智能衬砌台车工装工艺及信息化技术研发和试验应用。提出分层自动浇筑、端头透明堵头板、拱顶斜孔浇筑、端头零搭接装置、加强型中埋式止水带等先进施工工装工艺。拱墙衬砌台车信息评估系统通过PLC智能集成台车浇筑状况、布料系统、拱顶自动振捣、拱顶空洞监测、端部搭接监测、侧部压力监测、液压系统、行走系统及衬砌数据报表，实现衬砌浇筑和质量控制实时可视化管控。通过现场试验和第三方检测验证，二次衬砌混凝土缺陷每250 m检测范围由31处减少至4处，混凝土强度提升约12%。     

新型智能衬砌台车施工自动控制系统研究与应用

为减少隧道二次衬砌空洞、裂缝、掉块等病害，解决普通衬砌台车在隧道衬砌施工中存在的搭接部位易损坏、浇筑量状况不能有效监控、拱顶不能有效振捣等问题，结合新型智能衬砌台车功能设计方案和传统施工工艺，基于引进信息化、智能化设计理念，研发出一套集成台车浇筑状况、台车布料系统、振捣系统、顶部压力监测、搭接监测系统、液压系统、侧部压力监测、行走控制系统、衬砌数据报表等功能的新型智能台车施工自动控制系统，并应用在张吉怀铁路1标吉首隧道。结果表明： 该系统可实现衬砌施工自动化、信息化和智能化，极大提高衬砌施工自动化水平，降低工人劳动强度，有效减少衬砌背后空洞，提高衬砌施工质量。     

基于张吉怀铁路隧道衬砌缺陷控制的新型信息化衬砌台车研究与应用

为有效解决、控制和减少衬砌开裂、掉块、脱空等质量缺陷，保障隧道工程建设安全和运营安全，系统地研发了新型信息化衬砌台车，并形成了以衬砌施工信息为基础的隧道二次衬砌病害控制方法。采用旋转式对接快速分料系统，解决了混凝土离析和施工冷缝问题，提高了混凝土浇注施工效率；采用自动振捣系统，减少了漏振、欠振现象，有利于保证混凝土的密实度；采用V型槽零搭接装置，克服了顶裂施工缝的问题；采用可伸缩式堵头板解决了超欠挖时端模封堵的难题；采用信息采集与控制系统，实现了自动化和信息化施工。试验证明，采用新型信息化衬砌台车能够减少开裂、掉块、脱空等衬砌质量缺陷，有效提高衬砌施工质量。     

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。     

隧道二次衬砌质量控制新技术

为解决隧道二次衬砌背后脱空、混凝土不密实、厚度不够、强度不足、施工缝开裂掉块等施工质量问题,依托在建的张吉怀铁路某隧道工程,施工中采用三维激光隧道扫描测量系统确保初期支护断面不侵限;采用激光定位和磁焊机焊接提升防水板固定效果;研发并使用新型台车分层逐窗自动布料系统,实现隧道拱墙衬砌混凝土自动分层逐窗浇筑;设置刹尖孔、拱顶安装防空洞监测装置和液位器装置,有效防治拱顶空洞;优化拱部振捣方式和施工缝施工工艺;制订并落实隧道二次衬砌质量管理新办法的技术和管理措施。通过以上措施,实现二次衬砌厚度零欠厚,拱部脱空率下降至5%以内,二次衬砌混凝土强度满足设计要求,总体施工质量得到大幅提高,为隧道施工和运营安全提供保障。     

明挖隧道衬砌多点对称布料混凝土浇筑施工方法研究

隧道衬砌施工是隧道施工质量控制的关键工序,如果控制不佳,极易引起衬砌开裂等施工病害。传统的衬砌布料施工直接采用混凝土泵送设备浇筑,在浇筑过程中需要不断移动布料点位置,施工效率较低,易出现冷缝、局部不密实等病害。为了解决这一问题,该文以京雄铁路机场2号线为依托,通过理论研究与现场试验相结合,研究一种多点对称布料混凝土浇筑施工方法。研究结果表明:这种施工方法操作简便,可自动完成后续布料工作,无需过多人工操作。能够实现多点布料连续,使得混凝土基本实现连续浇筑,提高混凝土的浇筑质量,可在明挖隧道混凝土浇筑施工中推广应用。     

新型带压浇筑隧道数字化衬砌台车研究与应用

为解决传统衬砌台车在隧道衬砌施工中存在的跑模、振捣强度大、搭接部易损坏等问题,以及减少衬砌空洞、裂缝、掉块等病害,通过引进装备设计和信息化设计的理念,结合传统施工工艺,研制了一款可带压浇筑的新型隧道数字化衬砌台车。该台车具有双浇筑技术、带压入模技术、高频振捣技术、软搭接技术以及数字化控制技术,并已在湖北罗家山隧道进行初次使用,取得了良好的施工效果。双浇筑系统将混凝土浇筑时间由12 h缩短至8 h,高频振捣使混凝土充分捣固,气泡数量明显减少,有效地解决了衬砌质量问题,降低了人员劳动强度。同时,信息集成传输系统的应用,一定程度上实现了衬砌施工的机械化、信息化和智能化。     

隧道二次衬砌逐窗入模及带模注浆技术研究

为有效解决传统隧道衬砌工艺中衬砌拱顶脱空、浇筑混凝土厚度和强度不足等二次衬砌质量通病,提高衬砌整体性并提升二衬标准化施工水平,文章针对景文高速耙齿岩隧道项目工程,采用了新型可带模注浆的衬砌台车以替代传统的混凝土浇筑方式,并对台车模板和分流系统进行综合改造设计以更好的适配耙齿岩隧道衬砌工程的施工特点,在此基础上提出了完整的逐窗入模和浇筑混凝土施工流程。此外,针对带模注浆施工前的特殊情况提出了局部超前预注浆处理相关施工要点及工艺参数,最终对所采用的优化衬砌工艺进行了浇筑混凝土效果检验。衬砌工程质量检验评定结果表明：经逐窗入模及带模注浆施工后的混凝土强度、衬砌厚度及墙面平整度均满足施工技术标准,二衬质量得到明显改善。研究所采用的新型衬砌台车和逐窗入模系统解决了隧道二衬混凝土的固有施工技术缺陷,提高了施工工效,为隧道衬砌的标准化建设提供了可行的技术参考。     

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。     

黄瓜山隧道紧急停车带变截面段施工2次衬砌台车改造方案比选

我国高速公路中的长隧道从安全角度考虑都设置了紧急停车带.由于紧急停车带内轮廓空间尺寸与隧道整体断面尺寸差异较大,2次衬砌台车无法对停车带位置直接进行整体浇筑,因此需对2次衬砌台车进行改造来解决这一施工难题.对黄瓜山隧道紧急停车带2次衬砌台车的改造方案进行分析,以期为同类隧道施工提供有效的解决途经.     

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。     

隧道衬砌逐层逐窗浇筑及带模注浆技术的应用

为了解决隧道衬砌拱顶脱空及混凝土厚度不足等质量问题,从工艺原理、工艺特点和操作要点等方面介绍衬砌逐层逐窗浇筑及带模注浆技术。通过在蒙华铁路万荣隧道进行现场应用,发现采用衬砌逐层逐窗浇筑及带模注浆技术浇筑的混凝土饱满、密实,能有效解决拱顶衬砌厚度不足及脱空问题,在很大程度上提高衬砌的整体性。最后,从拱顶衬砌质量和注浆施工工序对带模注浆及回填注浆工艺进行对比。     

地铁二次衬砌暗挖隧道防水混凝土质量控制

介绍广州地铁一号线体——体区暗挖隧道，在使用全液压衬砌模板台车进行二次衬砌C20级普通防水混凝土施工中，泵进C20级普通防水混凝土各项技术指标的选定和跟踪控制以及施工缝处理的做法，有效地防止了暗挖隧道二次衬砌施工后的常见通病。     

深中通道钢壳沉管管节自密实混凝土智能化浇筑工艺

为解决深中通道钢壳混凝土沉管管节预制过程中混凝土性能控制难度大及管节浇筑参数控制严格等难题，节约人工成本和提高施工效率，针对深中通道沉管管节特定的结构型式，结合预制场选址条件，因地制宜地提出钢壳沉管自密实混凝土智能化浇筑工艺。该工艺在研制智能浇筑台车和折臂布料机的基础上联合“BIM+物联网+智能传感”的信息化和自动化技术，实施效果表明，钢壳沉管自密实混凝土智能化浇筑工艺减少了浇筑过程中人为因素引起的质量风险及机械伤害，有利于提高管节预制质量及降低施工安全风险。     

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。     

铁路隧道二次衬砌施工新方法及衬砌台车方案设计

为解决传统拱部二次衬砌施工存在的衬砌表面蜂窝麻面、裂缝,拱顶空洞及掉块等问题,以重庆铁路枢纽东环线胡家沟隧道为依托,介绍隧道拱部拼装式二次衬砌施工方法及对应的施工台车设计方案。同时,对台车侧边墙浇筑纵向封堵方案进行比选,最终形成了适用于3类不同衬砌结构的模板台车设计方案。方案中3种台车主体结构相通,共用支撑系统、液压系统、行走系统、边模及其他附属系统,可实现低成本改装。理论研究揭示:采用拼装式新方法后,与原二次衬砌整体式浇筑有关的拱部缺陷迅速减少,可减少行车安全隐患,节省混凝土浇筑时间,提高混凝土衬砌施工效率。     

公路隧道大块钢模板台车填筑混凝土衬砌技术

文章结合实例,针对隧道台车模筑衬砌存在的问题,如环接缝错台、漏浆、冷缝、颜色不一致、矮边墙不顺直、错台多等问题进行了分析,提出了模筑混凝土衬砌台车施工设计方案,对模筑混凝土衬砌台车施工工艺流程、质量要求、工艺特点和适用性以及经济效益作了阐述,克服了以前施工中的困难,取得了较好的效果.     

全风化花岗岩地层超大变断面隧道拱墙衬砌施工关键技术研究

赣龙铁路新考塘隧道出口处于全风化花岗岩富水地层,开挖跨度大且处于渐变段,最大开挖跨度30.3 m,最大开挖断面396 m2,因衬砌断面多次变化,二次衬砌混凝土结构施工技术的选择,对于安全、经济、快速施工具有十分重要的意义。基于以上背景,对超大变截面隧道的拱墙衬砌施工关键技术进行了研究。通过研究形成了由主、副门架组成的超大体量、可变断面二次衬砌台车,并开发应用了防水板台车与二次衬砌台车的一体化技术,实现了超大变截面隧道拱墙衬砌混凝土结构经济、快速、安全的施工。目前,新考塘隧道已施工完毕     

基于矿山法铁路隧道复合式衬砌断面尺寸的施工问题分析及解决对策探讨

矿山法铁路隧道复合式衬砌有开挖成形、超欠挖、衬砌厚度控制难等诸多隧道断面尺寸问题及质量“顽疾”。基于高铁双线单洞隧道复合式衬砌设计和施工实践,分析隧道断面尺寸的预设、施工误差、断面测量、欠挖处理、二次衬砌混凝土厚度和方量等方面的问题,按照保证衬砌不欠挖同时严格控制超挖的理念,在隧道断面的尺寸预设和调整、断面测量方法、欠挖处理和初期支护基面修整、拱墙衬砌台车二次衬砌浇筑混凝土方量计算、断面尺寸质量控制等方面提出施工解决对策和建议。     

兰渝线罗沙隧道非常规地段的二次衬砌施工

在隧道施工过程中,施工进度常常受限于非常规地段的二次衬砌速度;因此,非常规地段的二次衬砌方式的选择尤为重要。结合兰渝铁路特点介绍隧道非常规一般地段的改装台车施工和非常规特殊地段的小模板施工二次衬砌的施工方法。经施工生产证明：改装后的台车和骨架小模板相结合的施工方法较重新加工非常规地段台车的方法成本低,不存在二次衬砌混凝土侵入二次衬砌净空的现象;较只用骨架小模板施工速度快,二次衬砌混凝土的实体质量和外观质量高、成本低。