大岭山隧道出口端埋设接触网预埋槽道技术

秦志斌

1 槽道概况

1.1 预埋槽道简介

广深港客运专线所选用的槽道均为铸入式槽道。其主要特点是不需用任何钻孔螺栓或焊接方式就能把槽道连接至混凝土结构上的连接部件。槽道主要由滑槽、锚爪两部分组成。它是依靠背部的锚爪和混凝土之间的握裹力为接触网支柱提供一个持力平台,起固定接触网线的作用,并将包括接触网,接触柱由于自重而产生的静载和列车行驶中与接触网接触摩擦产生的动载通过锚爪传递给混凝土。由此可见:1)预埋槽道的安装位置必须准确,否则将导致接触网支柱不能顺利安装;2)槽道锚爪作为重要持力构件,不得以任何理由割除。

1.2 选用材料

大岭山隧道出口端隧道预埋槽道所选槽道材料的产品名称:HTA-A52/34-Q(A为后部锚钉为Ⅰ型钢,Q为允许使用于动荷载),截面尺寸:宽52 mm,高34 mm,锚爪高度为125 mm,槽道总高度159 mm。

1.3 槽道分类

1)A类(弧线,长度2 500 mm,每组中心间距 400 mm):垂直线路固定在隧道中心线位置,外侧槽道距施工缝800 mm。2)G类(弧线,长度2 500 mm,每组中心间距600 mm):垂直线路固定在隧道中心线位置,外侧槽道距施工缝800 mm。3)C类:在隧道左、右侧对称布置,每侧分垂直、水平各两组。第一组槽道单侧由两个预埋件组成,垂直线路固定在隧道侧面位置,槽道顶端位置距隧道中心线为4 977 mm,下端为7 477 mm,弧形槽道,长度2 500 mm,中心间距600 mm,外侧槽道距施工缝800 mm;第二组槽道单侧由3个预埋件组成,平行线路固定在隧道侧面并在第一组槽道之下,第一道中心距隧道中线为7 675 mm,第二道中心距隧道中线为10 075 mm,第三道中心距隧道中线为12 299 mm。4)D类(弧线,长度1 500 mm,每组中心间距600 mm):垂直线路对称固定在隧道侧面位置。槽道顶端位置距隧道中心线为4 455 mm,外侧槽道距施工缝800 mm。5)F类(弧线,长度1 500 mm,每组中心间距400 mm):垂直线路固定在隧道中心线位置,外侧槽道距施工缝800 mm,其中F1在隧道进洞方向偏左侧,左端距隧道中心1 250 mm,右端距隧道中心250 mm,全线累计 48个;F3在隧道进洞方向偏右侧,右端距隧道中心1 250 mm,左端距隧道中心250 mm。

2 安装槽道

2.1 台车割孔

割孔前必须明确隧道所涉及槽道的所有型号,根据上述的统计按照每种槽道型号的设计尺寸,在台车上准确的割“T”形螺栓孔。切割工艺采用氧焊切割。但是这里还存在几个问题:1)在模板台车上割孔,一旦由于孔洞破坏了台车原有的整体性台车就会变形,并导致二衬混凝土外观线形不合格甚至侵入净空;2)如何割孔;3)如何快速、简单的封堵孔洞,使其拆模后能保证混凝土的外观质量,保证浇筑混凝土时不漏浆,保证孔洞下一循环能立即投入使用。以上问题的解决办法分别详述如下。

2.1.1 问题1)的解决方法

1)要使用牢固、质量好、未使用过的模板台车。2)在割孔时会碰到孔位与台车支撑梁的位置正好重合,如果割孔,也一并要割断横梁,这将大大破坏台车的牢固性。此类情况又分为槽道和横梁垂直与槽道和横梁平行两种。如果是碰到垂直的情况,那很好解决,只需要沿槽道稍微移动孔洞的位置,使其避开横梁即可;如果碰到槽道和横梁平行的情况,有两种处理方法:a.直接割断横梁,再在附近另外补充加固一根横梁。b.根据上面分析过的“预埋的里程位置可以依据现场情况适当调整,但是同组内两个单元槽道的相对位置必须严格按设计要求”这一原则,将此组槽道整体由垂直槽道方向移动,直至避开横梁。

2.1.2 问题2)的解决方法

1)孔洞面积的选择。孔洞面积要适中。割孔截面选择48 m×28 m。大岭山隧道出口端经过试用,尺寸完全符合施工需要。2)孔数的确定。槽道的型号总数与隧道长度是成正比的。

以大岭山为例,在台车进洞前就要将10种类型的孔全部割好。需要我们优化割孔方案,尽量少开孔,遵循开孔公用的原则。

2.1.3 问题3)的解决方法

每循环二衬混凝土内安装的槽道型号并不都相同,一定存在孔洞在本循环未被使用的情况,另外台车进洞后,由于没有操作空间,不可能再进行二次割孔。所以要在台车进洞前将这些工作处理好,保证在二衬施工时,未使用的割孔点必须堵塞,保证二衬的外观,对此问题的解决办法为:用50 mm×50 mm×4 mm钢板,在中心垂直点焊接一根螺栓,把螺栓插入孔洞内,钢板与模板面接触,内侧上紧螺母,为防止螺母脱扣,可在中间垫木块。用打磨机械将钢板棱边打磨光滑,使其与模板顺接。在浇筑混凝土时,如果孔洞不用,就用此法封堵,如果用,就拧下螺母,拿掉封堵钢板,简单易行。

2.2 槽道的安装与拆除

1)安装槽道。a.在每模混凝土浇筑前,先在前面已完成的《隧道接触网槽道预埋台帐》内查出该循环设计预埋槽道的类型,并准备好相应的槽道材料。b.台车收回油缸到最低点,为安装槽道预留足够的工作面,将槽道按照设计位置定在台车模板面上,此时槽道下侧槽口正好对应开孔的孔位,将孔上槽道滑槽内的泡沫材料剔除。c.用专用“T”形螺栓穿过台车割孔至槽道滑槽内后旋转90°,上紧螺栓。为避免螺栓脱扣还要垫上钢垫板。d.施工综合接地系统钢筋。e.台车就位,准备浇筑二衬混凝土。

2)拆除槽道。a.混凝土达到可以拆模条件后,先拧下“T”形螺栓。b.台车收回油缸,移动台车。

3 特殊问题的处理心得

3.1 槽道和二衬钢筋网冲突问题的解决方法

槽道固定在台车上后,在精确定位台车时,槽道背后的锚爪存在和二衬钢筋网冲突的可能,因为钢筋保护层5 cm,槽道高16 cm。若强行移动台车,必然导致或者破坏槽道锚爪或者扯坏钢筋网。发生此类情况的条件是:已经将台车的标高定位完毕而发现其水平位置不合适还需要左、右或前、后调整。因为此时锚爪已经深入到钢筋网格内了,如果我们从定位模板台车的顺序入手,这个问题就迎刃而解了。一切准备就绪后,首先定位台车水平位置,然后再垂直上移,直至达到设计标高。如果仍有少量干扰,只要人工微调即可。

3.2 垂直铰缝处槽道的固定

从台车圆心出发,与台车断面中线左、右各 50°的半径与台车模板面交点为台车铰缝处,这两条线将台车模板分为上、左、右三部分。此处C,D形槽道均有垂直于铰缝的预埋件并横跨铰缝。如果在铰缝左、右割孔定位,则将来台车模板一旦移动必然破坏槽道。对此问题采取的解决办法为:将孔割在铰缝的同侧,割孔的具体位置选择在位于铰缝侧长的那一面。

3.3 槽道的接地问题

槽道是接触网的基础,是综合接地系统的起始端。如果综合接地系统在这一环节就操作失误,那将导致这个循环二衬的接地系统失败。槽道综合接地钢筋的施工时间在槽道定位后,台车就位之前。问题是此时台车顶距拱顶(二衬钢筋网)最多30 cm,根本不可能去进行钢筋焊接作业。

总的解决思路是在槽道安装前,每根槽道就用一根特制的φ 16钢筋与其背部的锚爪焊连,在台车上定位好槽道后再将φ 16钢筋的另一头焊在上循环二衬混凝土施工缝最近的二衬环向钢筋主筋上。φ 16钢筋要事先做成“Z”形,这样,一旦台车位置不合适需要调整,仍然有足够的伸缩长度,保证不会拉断。

3.4 模板5 cm的放大对槽道的影响

为了确保二次衬砌不侵入净空,模板台车都扩大了5 cm,这导致台车的外弧相应增长,而设计槽道的定位尺寸是以设计断面度量的,如果按照设计的尺寸定位槽道,必然导致施工误差,最大可达到9 cm,必须要进行换算调整。

比如:设计二衬净空半径 655 cm,台车半径660 cm。1/4圆弧长(台车顶中心线到最大起拱线距离)的误差为:9 cm。当我们安装在侧面的D,C槽道时,这个误差是不能忽略的,必须调整。

3.5 台车10 cm搭接带来的影响

大岭山隧道出口端每循环二衬的长度为12 m,但是模板台车长12.1 m,增长的10 cm是为了和上模混凝土搭接,但是这10 cm将给槽道割孔带来影响。因为设计槽道里程的确定参数是:外侧槽道距离施工缝80 cm。如果掘进方向是从小里程往大里程方向,那每模二衬模板的搭接在小里程方向,我们在割小里程的Ⅱ类槽道孔时一定要从台车边缘量90 cm,大里程方向仍为80 cm;如果掘进方向是从大里程往小里程方向,那每模二衬模板的搭接在大里程方向,我们在割大里程的Ⅰ类槽道孔时一定要从台车边缘量90 cm,小里程方向仍为80 cm,大岭山隧道出口端就是后面一种情况。

这一点至关重要,因为如果忽略了此点,那这10 cm的误差将会在每个循环出现,也就是说该隧道将没有一处正确的槽道预埋位置。