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营业线隧道病害综合整治方案研究.pdf

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营业线隧道病害综合整治方案研究.pdf

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】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。:..护中国铁路武汉局集团有限公司建设部,湖北武汉)要:针对宜万铁路沿线地质条件复杂、桥隧比高、隧道病害多、运输繁忙、施工环境差等特点,综合考虑多方面因素,科学研究确定全线隧道病害综合整治方案。在施工过程中,采取有效措施加强施工过程控制,确保运输、施工两不误,确保施工安全、工程质量可控,实现全面整治隧道病害的目的。关键词:宜万铁路;营业线;隧道;病害整治中图分类号:文献标识码:A文章编号:1672-061X(2020)02-0036-08:.1672-(1)涌(漏)水。2012—2017年,大支坪、野三1概况关、五爪观、马鹿箐、云雾山等5座富水岩溶隧道共涌宜万铁路是沪汉蓉快速客运通道的重要组成部分。(漏)水9次,累计中断行车855h43min。其中,该线路穿越喀斯特地貌山区,桥隧比高达74%,岩溶、2015年6月18日,大支坪下行隧道K1244+540拱顶顺层、滑坡、断层破碎带和崩塌等不良地质现象分布漏水,中断行车463h9min;2016年6月1日,大支坪广泛,全线山高壁陡,河谷深切,地形极其复杂[1]。下行隧道K1244+547衬砌开裂、变形、涌泥、涌水,宜万铁路中国铁路武汉局集团有限公司(简称武中断行车259h29min;2016年7月19日,野三关下行汉局集团公司)管段共有隧道136座/292km,含单线隧道K1233+910、K1234+050涌水、水淹钢轨,中断行82座/243km、双线54座/49km。其中,Ⅰ级风险隧道车111h4min。6座;8座隧道设有排水洞,长度共20km。自2010年(2)衬砌开裂掉块。共发生11次衬砌开裂掉块险12月22日通车运营以来,该路段隧道曾发生涌水、衬情,多为施工缝修补砂浆脱落所致。其中,5处掉块坠砌开裂掉块、岩溶塌陷等险情,泄水洞淤堵、底板冲落(道心或排水沟盖板上)后被巡查人员发现,1处被毁问题突出,并且高危洞口边仰坡存在危岩落石隐患。列车司机发现,5处在坠落前被巡查人员发现并及时处以上问题均严重威胁行车安全,较严重的病害(水害)理,所幸均未造成事故。类型如下:(3)洞口边仰坡危岩落石。共发生7次危岩落石险情。其中,2012年,红瓦屋下行隧道出口,:张保国(1974—),男,高级工程师。E-mail:*****************石滚落至隧道口上方20m处边坡;2015年,杨家堡隧年第2期:..护年,金家湾隧陷及病害,30座隧道未发现衬砌缺陷及病害。缺陷及道出口,;2017年,大岩湾病害总计3906处,分为背后回填不密实、空洞、裂2号隧道出口,裸露山体风化碎石跌落至路肩;2017年,纹、渗漏水、掉块、露筋等6大类[2]。参照《铁路运榔坪1号隧道出口,落石跌落至下行右侧水沟。营隧道衬砌安全等级评定暂行规定》(铁运函〔2004〕174号)对病害库进行评估,确定需要整治的有整治工作流程2206处。(汛前),完成4座高风险隧道对于管段内8座隧道泄水洞,有4座泄水洞(野三的泄水洞清理、泄水孔疏通及损坏结构临时补强,保关、大支坪、云雾山、马鹿箐,)存在较证泄水洞排水畅通;完成8处隧道衬砌病害整治,确保严重的病害,主要表现为剥落掉块、岩层垮塌、二次当年汛期不再发生断道险情。衬砌与初支脱空、二次衬砌开裂、支护变形、(调查)毁、局部排水能力不足等,。该阶段工作与应急处理同步进行。,完成管段内所有隧道的衬砌缺陷及病害排查,对于管段内隧道洞口及边仰坡,共发现54处存在以及泄水洞、边仰坡等病害调查工作。其中,隧道衬较严重安全隐患。其中,隧道洞口47处、路堑边坡砌缺陷及病害排查主要采用人工敲击方式,通过敲击7处,主要表现为危岩落石、既有防护范围不足或效果衬砌(以拱顶为主)发出的不同声响,初步判定衬砌不良、边坡溜坍、排水不良等。空洞、不密实,并标定范围。对于判定为空洞的病害,使用冲击钻探明最小衬砌厚度;其他病害用肉眼观察4整治方案设计并标记。所有病害均对其位置、,形成病害库。全面排查完成后,参照《铁路(1)背后回填不密实:采用衬砌背后回填注浆措运营隧道衬砌安全等级评定暂行规定》(铁运函施处理。〔2004〕174号)[2]对病害库进行分析、分类,并开展(2)空洞:主要采用注浆、注浆+锚杆加固、喷射病害整治施工图设计工作。混凝土等方案处理;位于不良地质地段的,。该阶段工作于2018年10月启动,对已知病害进行(3)裂纹:主要采用环氧树脂注浆方案,对拱顶集中整治。在完成病害整治施工图设计后,邀请专家月牙形、网状形裂纹进行处理。对设计方案进行论证,并开展施工方案编制、履行营(4)渗漏水:主要采用设置截水槽引排方案,对业线施工组织程序,然后实施整治。、股、滴状渗漏水病害进行处理。该阶段工作与集中整治同步进行,将于2020年汛(5)掉块:主要采用凿、磨、刮等方法进行清除;前完成宜万铁路水文地质条件深入调查研究,提出补部分地段采用锚杆加固;位于不良地质地段的,采用强完善排水及监测系统方案,论证云雾山、大支坪等套衬加固方案处理。隧道新增排水支洞的必要性、可行性并组织实施。(6)露筋:采用刮涂专业防锈漆、渗透结晶型防水涂料等方案进行除锈处理。,方案中的套衬加固选择使用新材对于管段内136座隧道,有106座隧道存在衬砌缺料——高分子聚合物波纹板,并由供货方专项设计。年第2期:..护2泄水洞掉块,面积约1m2(见图1)。根据《铁路运营隧道衬)剥落掉块地段:采用喷锚网补强,补强范围砌安全等级评定暂行规定》(铁运函〔2004〕174号),。补强参数为:喷C30混凝该病害评定为AA级[2]。设计整治方案:凿除厚度小于15cm的衬砌混凝土;植筋、挂网、喷射C25树脂纤维土厚10cm,8mm钢筋网20cm×20cm,?22mm砂浆锚杆长3m、×,梅花形布置。混凝土、注浆;增加波纹板套衬[3]。波纹板套衬加固(2)岩层垮塌地段:采用钢拱架、喷锚网补强,设计断面示意见图2。。补强参数为:喷C30混凝土厚20cm,?8mm钢筋网20cm×20cm,?22mm砂浆锚杆长3m、×,梅花形布置,~。(3)硬质岩、软质岩地段:二次衬砌与初期支护脱空位于硬质岩地段,按原设计重新施作;对于软质岩大变形地段,二次衬砌调整为C35钢筋混凝土结构。(4)二次衬砌开裂地段:对于开裂严重地段,采用锚杆加固;对于开裂极严重地段,采用凿除+锚杆+钢筋混凝土嵌补处理。(5)无二次衬砌地段:对排水洞进行加固处理后,图1鲁竹坝1号隧道上行K1310+530衬砌病害在枯水季节对无二次衬砌地段设置钢筋混凝土U型槽。(6)新增云雾山隧道排水支洞:在云雾山Ⅰ线(上行)隧道K1352+319拱顶上方,富水溶腔与既有排水洞间增建排水支洞22m。新增排水支洞起点位于既有排水洞PDK0+140边墙附近,终点位于K1352+319拱顶以上约7m处溶腔附近。(7)新增野三关隧道排水支洞:在既有排水洞左侧约40m设置1座长约420m的高位排水支洞,接通“+602”大型高压富水充填溶洞,进一步加强排放暴雨期间溶洞内可能形成的短时高压水。,、增设主被动网、挂网喷护等措施进行整治和补强。整治施工在天窗点内进行,每天约5h。工点距离洞口约100m,物资采用人工转运。施工平台采用拼装典型案例式支架。首先对病害进行验证,,再按照设计要求进行施工。:接触网、管线轨道等设备保护→凿除鲁竹坝1号隧道上行为单线隧道。通过敲击、打孔部分混凝土→空洞内植筋→缺陷部位施作注浆管→分探测等手段探明,二次衬砌背后脱空位于K1310+530层喷纤维混凝土嵌补→混凝土不密实及空洞注浆→安拱部,,,呈月牙形分布,脱空装波纹板→波纹板背后回填注浆。最大深度20cm,二次衬砌最小厚度5cm。部分已剥落波纹板采用中国铁道科学研究院集团有限公司研年第2期:..护[],波纹板共2环,位,按两侧向拱顶中间拼装工艺,化学锚栓、锚杆波每环5片,,宽板厚10mm。波纹板需提纹板安装完成后重复施作(波纹板拼装步骤示意见前定制,由生产厂家现场测量隧道内轮廓线,然后按图3)。波纹板拼装到位后,检查波纹板隧道线形并进照测量参数制作。行整体调整,满足要求后,采用定扭气动扳手,,·m,施工扭矩不小于374N·m。拼装固定好的波凿除空洞部位厚度小于15cm的衬砌混凝土并清理纹板结构,其锚杆头、搭接部分、施工中损坏部位等,孔洞内松散物,凿除形成的缺口内宽外窄,成倒梯形。需进行二次防腐处理,外露锚杆头涂刷***碳漆2遍,再采用钢丝刷清理后用水冲洗,并在施工期间保持壁面涂刷绝缘漆1遍,。洁净。,间距20cm×20cm。钢筋网距凿除边缘不大于20cm,植入深度按30、50cm交替布置。植筋采用A级锚固剂锚固。,在附近隧道横通道内进行配合(a)步骤1(b)步骤2比试验,确定质量配合比为450∶850∶900∶25∶4∶1(水泥∶砂∶米石∶粉状速凝剂∶粉状早强减水剂∶聚丙烯纤维),喷射3h,。正式喷射混凝土时,应分层进行喷射,每层厚度不超过10cm。(1)定位放线:依据实测断面确定波纹板底部标(c)步骤3(d)步骤4高,确保波纹板与隧道拱顶间距在10cm以内。图3波纹板拼装步骤示意图(2)安装辅助设备:①防护钢管:利用?80mm钢管,5m/节,每环4根(根据板片尺寸布置在起拱线、(4)基础施工:锁脚锚杆采用?32mm锚杆将波纹板与衬砌基础连接,,,拱腰附近),钢管两端采用化学锚栓锚固,利用蝴蝶卡单根锚杆拉拔力不小于20kN。波纹板基础大样见图4。固定。防护钢管与衬砌间距30cm。②吊装定滑轮:2个,分别位于拱顶中线两侧各1m位置。(3)拼装波纹板[4]:为保证首环波纹板安装后的稳定性、板片位置尺寸的精确度,安装前需提前施作首环底部锁脚锚杆、整环化学锚栓。波纹板拼装采用水平激光仪确定波纹板环向起始断面(测量组提前在衬砌表面整环进行标记,由两侧向拱顶依次安装成环),人工配合滑轮将底部第1块波纹板送至安装位置,化学锚栓上套5cm长限位管,板片穿过化学锚栓,板片底沿与测量标高线重合,环向边与起始断面线重合,定位准确后将波纹板推至与限位管贴紧,紧固化学锚栓和锁脚锚杆螺母。后续每环仍由滑轮提升至安装部波纹板基础大样年第2期:..护)板后填充注浆:为保证波纹板与既有衬砌构表水及暗河水的水力联系密切,曾发生建设期大规模成整体结构并达到共同受力的要求,波纹板与衬砌间突水。为截排溶洞及部分涌水点岩溶水,于建设期在隙采用微膨胀水泥进行填充。注浆前,采用堵漏王对左线左侧设有长5468m的排水洞。线路运营以来,因波纹板端头进行封堵;再利用板材预留的注浆孔,安排水洞淤塞、排水不畅,;注入水料质量配合比洞,并造成行车中断。经专家评估确定,~,~暴雨期间“+602”溶洞内可能形成的短时高压水,,注浆完成后,用速凝水泥封孔。注浆顺序按对既有排水洞进行彻底清理的基础上,增建排水支洞。照边墙、拱腰、拱顶的顺序(即先下后上)进行。(1)平面位置:在既有排水洞左侧约40m(距离2野三关隧道增建排水支洞既有线约60m)设置1座长约420m的排水支洞。。新增排水支野三关隧道顶部“+602”溶洞涌水量大,且与地洞平面示意见图5。图新增排水支洞平面示意图(2)纵坡:新增排水支洞起点为既有排水洞PDK125+050(对应Ⅰ线里程为DK125+050)边墙附近,;终点位于既有排水洞PDK124+640(对应Ⅰ线里程为DK124+640)左侧40m处溶洞附近,坑底高于DK124+,,%。新增排水支洞横断面示意见图6。(3)新增排水洞衬砌断面:为方便排水及运输作业,采用无轨运输单车道辅助坑道断面,断面净空宽图6新增排水支洞横断面示意图5m、高6m。。爆破施工在(1)施工组织及方法:排水洞开挖采取控制爆破,天窗点内进行,每天要点2次,爆破2次,爆破最小间按新奥法原理组织施工,单口单方向掘进,“单车道+隔时间为10h。排水支洞施工平均进尺约150m/月,总错车道”无轨运输,台阶法及全断面法[5]。鉴于野三工期4个月。施工方案(含爆破、监测专项方案)经专关隧道地质复杂性,为确保施工和营业线运营安全,家评审并履行营业线施工手续后实施。年第2期:..护)控制爆破[5-6]:计算最大单段用药量时,按照于监测长度范围的中心位置。正洞爆破测点布置示意最不利原则埋深取值计算控制药量;选用微差毫秒雷见图7。管,并跳段使用,相邻段间隔大于50ms,避免地震波叠加,减轻震动;根据爆破震动监测结果,及时调整掏槽眼形式、爆破参数及循环进尺,在确保高质量排水洞开挖断面的同时,保证地震爆速不高于要求标准,将爆破震动控制在允许范围内;根据围岩特点,合理选择周边炮眼间距及周边炮眼的最小抵抗线W,辅助炮眼交错均匀布置,周边炮眼与辅助炮眼眼底处于同一垂直面,必要时在周边多设不装药的空眼,以隔震减震;严格控制周边炮眼装药量,借助导爆索进行间隔装药,使药量沿炮眼均匀分布,确保排水洞周边成形良好,减少对围岩的扰动;建立有效的联动机制,()截面确保洞内爆破施工与地方联系通畅、及时。(3)超前地质预报[5,7]:以超前钻探为主、物探为辅,开展多层次、多手段的综合超前地质预报,并贯穿于施工全过程。注重综合判别,采用“超前钻探+物探+地质分析”的综合超前地质预报,以超前水平钻为基础,以物探及地质分析法验证,在工作过程中持续开展预报成果与开挖后揭露地质情况的对比与分析,总结经验,不断提高超前预报的准确性。(4)爆破震动监测[6-10]:排水支洞走向基本与既有线平行,距离Ⅰ线约60m。为保证爆破期间既有线运营设备安全,重点对Ⅰ线实施监测。为确保排水支洞爆破施工时野三关Ⅰ线隧道正洞的质点震动速度在安全允许标准范围内,监测时设定爆破震动速度安全(b)轴向报警值。安全允许标准(监测控制值)设为5cm/s;震图7正洞爆破测点布置示意图动速度安全报警值为爆破震动安全允许标准的80%,即4cm/s。当监测值超过安全报警值时,第三方检测单(5)排水支洞接通溶洞时处理:排水洞开挖接近位立即告知施工单位,施工单位与配合单位共同对正终点时,预留3m以上岩壁,结合超前地质预报并采用洞设备进行检查,并通过减少装药量、增加空眼等方多孔直径300mm以上的钻孔探明前方岩溶情况,确定法降低爆破震速。由于排水支洞位于野三关隧道侧上岩壁背为1m宽的宽张裂隙,无水。然后一次爆破揭示方,进行爆破震动监测时,爆破震动速度传感器需固溶腔。最后,进入宽张裂隙查探,确认宽张裂隙与定于野三关Ⅰ线隧道迎爆侧(靠近爆源一侧)边墙上,“+602”溶洞相通,则判定排水支洞与溶洞接通,达到安装高度约1m;轴向爆破震动测点布置以爆破位置为设计目的。中点,沿隧道轴线每间隔约30m布置1个爆破震动测3封锁施工及安全卡控点,共计布置7个测点,排水支洞每进尺30m,将7号隧道衬砌病害整治的封锁施工流程及安全卡控措测点移动至1号测点前方30m处,以确保爆源始终位施见表1。年第2期:..护封锁施工流程及安全卡控措施序号流程时间责任单位内容及要求安全卡控关键点点前点前明确施工范围、轨道车编组及运行、登销记等事宜,协调相3h车务段会关问题2协调点前明确作业范围及施工安排、地线接挂位置、轨道车停车位桥工段明确作业范围、地线位置、轨道车停车位置会会后置、安全注意事项等3要点点前点桥工段提前准备,,确保机具状态良好;4备施工单位小平车防溜设施完好,,确保作业人员齐全5班前点前30min施工单位施工负责人点名、提醒安全注意事项讲话6入网点前20min施工单位施工、监理、配合及盯控人员在进出网登记表中如实登记登记7确认接到给点桥工段现场防护员接到给点命令后,及时告知施工单位施工负责命令通知后施工单位人,施工负责人将给点信息填写在登记表中现场防护员通知网口管理员开启网口,确认全部人员及料8***确认命令重点监控双线并行段。;桥工段具入网后,锁闭网口。桥工段、,入网后不得上道,听从防护员指挥入网无误后口看护,,防止踏空;;,前后有人防护,防溜设施完好(如使用轨道车运输,应重点检查装车加固情况)10接挂停电命令供电段停电配合人员按照协调会上明确的位置接挂地线并验电地线下达后11确认地线接管完供电段停电配合人员完成地线接挂并验电后,通知现场施工落实签认制度停电毕并验电后施工单位负责人12搭设确认施工负责人得到停电配合人员的停电完毕通知后,下达作施工单位必须在确认停电完毕后,才能搭设支架支架停电后业命令,开始搭设支架13线缆施工单位搭设支架的同时,对接触网、,支架平台作业人员必须作使用安全带;,两侧缆风绳应同时张拉,左右股宜交叉绑14整治定在钢轨上;;;,安全带卡环宜卡在承力索上找顶。凿除后无松动混凝土块,空洞内无散块;植筋及网15停止点毕前工务段90min现场防护员通知施工负责人停止作业片焊接牢固,无松动;喷混已凝固,无松散;锚杆注浆已凝作业施工单位固,试拔无松动,多根焊接成片16现场点毕前施工负责人组织拆除缆线防护包裹物,将料具转移至存放90min施工单位清理区,拆除支架,清理道床及排水沟17摘除点毕前支架拆除至安全距离后方可通知摘除地线,并执行签认70min供电段支架拆除后,,道床、侧沟内及盖板上、避车洞内无任何遗留物;开通点毕前施工单位施工负责人组织检查现场,各配合单位各自检查行车设备。、信号设备完好;:带轮设备应平行线路存放,防止其向线路方向滚动;长大杆件平放,不得立于洞壁;零散料具捆扎牢固或装袋;燃油及轻质材料不得存放于洞内年第2期:..护续表序号流程时间责任单位内容及要求安全卡控关键点步行点毕前施工单位60min清点人员,在防护员带领下步行出网监控重点同步行及运料流程出网配合单位点20内出网点毕前施工单位施工、监理、配合及盯控部门和单位各自清点人员,并在进5min清点人员无误后再登记作登记配合单位出网登记表中如实登记业21锁网桥工段网口管理人员在确认出入网人员登记数量无误后,点毕工务段确认人员及料具已出网,网口段线路无遗留物销点锁闭网口22班后施工负责人召集作业人员对当日作业情况进行小结,提出点毕后施工单位总结不足和整改要求结撤23场网口附近不得随意存放料具。如需要,应设存放点并派撤场点毕后施工单位施工负责人组织队伍撤离人看守出版社,[6]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,:GB6722—2014[S].北京:中国标准出版社,,紧密联系实际,实施效果明显。自整治工作开始以来,宜万铁路隧道病害综合整治工作按计划有序[7],连续年未发生断道。隧道衬砌病害整治设计方程:Q/CR9217—2015[S].北京:中国铁道出版案简单有效,采用的喷射纤维混凝土回填工艺和装配社,、对既有二[8]:TB10313—2019[S].北京:中国铁道出版社,次衬砌结构影响小、不破坏既有排水板,,非常适用于营业线施工。邻近营业线新建排水支洞爆破施工采取的监测及相关措施,以及营业[9]叶云斌,,的影响分析[J].交通科技,2015(3):129-。[10]仇文革,凌浩,龚伦,[J].中国铁道科参考文献学,2009,30(6):49-][M].北京:科学出版社,2010.[2]:铁运函〔2004〕174号[A].北京,2004.[3]:TB10003—2016[S].北京:中国铁道出版社,2016.[4]马慧君,田四明,付兵先,(板)在铁路工程中的技术应用与发展[J].中国铁路,2019(1):98-100.[5]:TB10304—2009[S].北京:中国铁道收稿日期2020-02-03年第2期