新型支持結(jié)構(gòu)在長株潭城際鐵路地下超長小斷面隧道中的安裝工序研究

張軍青

（中鐵十一局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司，湖北 武漢 430074）

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

長株潭城際鐵路[1]是湖南省“3+5”城際鐵路網(wǎng)的核心項(xiàng)目，與普速鐵路、城市軌道交通以及其他運(yùn)輸方式相互銜接和配合，是連接長沙、株洲、湘潭城市群的城際快速鐵路、及接壤城鎮(zhèn)之間的出行客流提供快速、準(zhǔn)時(shí)、便捷的交通服務(wù)，為旅客出行提供多樣化的選擇。實(shí)現(xiàn)長沙至株洲、湘潭公交化運(yùn)營，開啟全新融城生活，長株潭城際鐵路以長沙站為中心，銜接長沙西站、株洲南站、湘潭站三個(gè)方向，共設(shè)24 個(gè)車站，其中，長沙站-株洲南站段設(shè)長沙、樹木嶺、香樟路、湘府路、洞井、先鋒、芙蓉南、暮云、九郎山、田心東、大豐、株洲、株洲南13 個(gè)車站；暮云站-湘潭站段設(shè)昭山、荷塘、板塘、湘潭4 個(gè)車站。長沙站以西段設(shè)開福寺、觀沙嶺、八方山、谷山、尖山、麓谷、長沙西7 個(gè)車站。其中中高架車站8 個(gè)，地下車站9 個(gè)，其余7 個(gè)為地面車站。長株潭城際鐵路正線全長95.513km，地下隧道共2 座，均為雙洞單線隧道，湘江隧道全長13.14km，樹木嶺隧道全長14.3km，占全線的28.73%，速度目標(biāo)值為160km/h，是“城市中的地鐵，地鐵中的高鐵”。隧道內(nèi)接觸網(wǎng)為柔性接觸懸掛，采用三角腕臂支持結(jié)構(gòu)安裝，懸掛結(jié)構(gòu)高度較低。

1.2 長株潭城際鐵路盾構(gòu)小斷面隧道介紹及接觸網(wǎng)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)

長株潭城際鐵路盾構(gòu)小斷面隧道（圖1），盾構(gòu)隧道內(nèi)徑8100mm，軌面以上凈高為6600mm，線路中線與隧道中線偏差150mm，施工誤差為150mm，27.5kV 帶電體距接地體距離不小于300mm。盾構(gòu)隧道內(nèi)接觸網(wǎng)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示。

圖1 長株潭城際鐵路盾構(gòu)隧道斷面

表1 盾構(gòu)隧道內(nèi)接觸網(wǎng)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2 技術(shù)難點(diǎn)

隧內(nèi)速度目標(biāo)值為160km/h，且風(fēng)壓大易導(dǎo)致受電弓無規(guī)律高速震動(dòng)[2]。

地下隧道占全線的28.73%、隧道內(nèi)徑8100mm、軌面以上凈高為6600mm，地下隧道長、斷面小、凈空低，使得施工安裝難度大。

本次采用的支持結(jié)構(gòu)裝配形式在國內(nèi)是首次，技術(shù)及施工人員缺乏三角平腕臂弓型懸掛安裝施工經(jīng)驗(yàn)[3]。

3 施工工序和首件定標(biāo)，樣板引路

3.1 工序流程

工序流程如圖2 所示。

圖2 工序流程

3.2 首件定標(biāo)，樣板引路

在隧道內(nèi)條件成熟地段安裝試驗(yàn)，首件定標(biāo)，對(duì)施工人員進(jìn)行各工序的現(xiàn)場技術(shù)交底，技術(shù)交底以現(xiàn)場照片為主附上文字說明，使得管理人員對(duì)一線施工人員交底更加簡潔明了和易于掌握，快速提高施工人員施工技術(shù)，強(qiáng)化施工技能，通過首件定標(biāo)統(tǒng)一了施工標(biāo)準(zhǔn)，且保證了后續(xù)施工的精確性。

3.2.1 隧道測(cè)量、隧道打孔

成立測(cè)量組，熟悉掌握測(cè)量流程和測(cè)量儀器的使用方法，對(duì)各種計(jì)算參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，確保測(cè)量精度，記錄數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)可追溯。施工測(cè)量的主要依據(jù)是設(shè)計(jì)的接觸網(wǎng)平面布置圖。柔性接觸網(wǎng)施工測(cè)量的主要目的是把施工圖紙上支柱、懸掛點(diǎn)等布置在具體的施工場地，測(cè)量的精準(zhǔn)度是保證后面各道工序能否順利完成且滿足設(shè)計(jì)要求的重要保障。一般由縱向測(cè)量和橫向測(cè)量兩步驟組成，通過確定支柱的位置進(jìn)行橫向定位，確保現(xiàn)場能滿足跨距、吊柱限界等設(shè)計(jì)要求，是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)圖紙是否符合現(xiàn)場實(shí)際情況，及時(shí)糾偏的有效手段。

技術(shù)人員根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，編制懸掛鉆孔類型表和鉆孔技術(shù)要求，向施工班組下達(dá)施工作業(yè)任務(wù)書，施工班組檢查核對(duì)現(xiàn)場隧道壁上標(biāo)明的懸掛類型數(shù)據(jù)無誤后，按懸掛鉆孔類型選用沖擊鉆頭根據(jù)深度要求進(jìn)行打孔作業(yè)。根據(jù)吊柱底座加工模板，利用水平儀進(jìn)行定位校核，保證孔位精確并滿足吊柱安裝需求。

3.2.2 錨栓安裝、吊柱安裝

按照設(shè)計(jì)規(guī)定的安裝方法和標(biāo)準(zhǔn)，或產(chǎn)品使用說明書的安裝程序和要求，正確安裝錨栓；螺栓埋設(shè)深度、規(guī)格型號(hào)符合設(shè)計(jì)要求；按照各種錨栓的扭矩標(biāo)準(zhǔn)，采用相符的扭矩扳手，錨栓安裝前應(yīng)徹底清除孔屑。化學(xué)藥劑錨栓安裝時(shí)，先將化學(xué)藥劑管放入孔中，均速將錨栓旋入就位。這時(shí)化學(xué)藥劑填充錨栓與鉆孔之間的空隙。安裝到位后，嚴(yán)禁再觸動(dòng)錨栓，隧道內(nèi)化學(xué)藥劑錨栓嚴(yán)格按錨栓選型表對(duì)號(hào)安裝。

吊柱安裝前復(fù)核安裝位置：由兩作業(yè)人員上梯車，放下線墜并垂吊，地面人員與之配合，測(cè)量吊柱限界，臺(tái)上人員移動(dòng)線墜，再根據(jù)吊柱頂端法蘭寬度，復(fù)核隧道錨栓的的位置。兩臺(tái)梯車上作業(yè)人員用鋼卷尺和水平尺相互配合測(cè)量兩邊沿線的高差，以確定墊片的厚度及位置。將吊柱底板孔對(duì)到預(yù)埋好的化學(xué)錨栓位置，輔助人員徐徐提高，防止損傷錨栓螺紋，并預(yù)擰緊化學(xué)螺栓。吊柱底座固定螺栓加裝雙螺帽、涂防松膠，并畫線。在安裝完吊柱后，應(yīng)進(jìn)行吊柱整正，對(duì)吊柱傾斜率和側(cè)面限界測(cè)量和記錄。

3.2.3 參數(shù)復(fù)測(cè)、計(jì)算

對(duì)安裝完成后的吊柱參數(shù)復(fù)測(cè)（圖3）及數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果（表2）。

圖3 參數(shù)復(fù)測(cè)

表2 數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果 單位：mm

3.2.4 通過3D 建模來模擬隧道內(nèi)接觸網(wǎng)支持結(jié)構(gòu)安裝

根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，由腕臂廠家根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行腕臂加工制作，通過模擬盾構(gòu)隧道內(nèi)接觸網(wǎng)腕臂結(jié)構(gòu)安裝，在腕臂結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且定位器處于理想狀態(tài)下，能夠保證安全絕緣距離且受電弓動(dòng)態(tài)包絡(luò)線滿足機(jī)車運(yùn)行要求。

3.2.5 隧內(nèi)腕臂安裝

腕臂是柔性接觸網(wǎng)應(yīng)用最為廣泛的支持裝置，用以支持接觸懸掛、懸掛定位、傳遞負(fù)荷的作用。其結(jié)構(gòu)形式較多，隧道內(nèi)主要有中間柱、轉(zhuǎn)換柱、中心柱、定位柱等類型。腕臂成品廠家預(yù)制腕臂包裝架按錨段進(jìn)行打包運(yùn)送至現(xiàn)場進(jìn)行安裝，避免對(duì)腕臂管造成磨損，安裝完成后中間柱用鐵線按行車方向進(jìn)行固定，轉(zhuǎn)換柱兩支腕臂用鐵線綁在一塊，腕臂安裝后腕臂底座與支柱密貼，腕臂底座應(yīng)水平，如圖4 所示。

圖4 隧內(nèi)腕臂安裝完成

3.2.6 對(duì)安裝完成后參數(shù)檢查、分析

腕臂懸掛安裝完后，小組用接觸網(wǎng)激光檢測(cè)儀對(duì)懸掛狀態(tài)及參數(shù)進(jìn)行全面測(cè)量后對(duì)接觸網(wǎng)狀態(tài)進(jìn)行了綜合評(píng)定：滿足機(jī)車受電弓動(dòng)態(tài)包絡(luò)線的要求、吊柱及腕臂滿足空氣絕緣間隙及安裝尺寸、拉出值為-251mm、導(dǎo)高值為5305mm，結(jié)構(gòu)高度為700mm，滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語

盾構(gòu)隧道斷面小、凈空低，施工難度大，為滿足施工工藝要求，需根據(jù)隧道斷面、線路條件確定接觸網(wǎng)吊柱安裝位置，并逐個(gè)進(jìn)行精確測(cè)量、計(jì)算及模擬校核，通過首件試驗(yàn)證明該工序是科學(xué)合理的，確保預(yù)配精度及安裝質(zhì)量，提高施工效率，安裝完成后保證了安全余量和定位器為理想狀態(tài)，符合地下超長小斷面隧道新型支持結(jié)構(gòu)安裝要求，滿足可靠性、可用性、可維護(hù)性和隧道安全救援條件等需求，適應(yīng)本工程特點(diǎn)，達(dá)到技術(shù)、質(zhì)量、安全和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)要求。