接长既有电气化铁路隧道的施工方法.pdf

本发明公开了一种接长既有电气化铁路隧道的施工方法，用于现有隧道改造，该方法包括如下步骤：①在既有隧道外平整出接长段场地(10)；②构筑接长段两侧边墙(11、12)；③吊装预制拱；④在预制拱外现浇拱顶混凝土层(14)。本发明的有益效果是，安全性好，施工周期短，因不需要占用“天窗”时间，故能有效地避免对铁路运营的干扰，有利于充分发挥既有铁路的运输效益。

1.  接长既有电气化铁路隧道的施工方法，包括如下步骤：
①在既有隧道外平整出接长段场地(10)；
②构筑接长段两侧边墙(11、12)；
③吊装预制拱；
④在预制拱外现浇拱顶混凝土层(14)。

2.  如权利要求1所述的接长既有电气化铁路隧道的施工方法，其特征是：所述步骤③中，预制拱由若干分段吊装、平移就位的预制拱段(13)构成。

3.  如权利要求2所述的接长既有电气化铁路隧道的施工方法，其特征是：所述预制拱段(13)吊装前，在其内弧面上通过喷涂或刷涂绝缘涂料形成绝缘层。

4.  如权利要求2或3所述的接长既有电气化铁路隧道的施工方法，其特征是：所述预制拱段(13)吊装前，在其内弧面上可拆卸安装临时防电板。

5.  如权利要求1或2所述的接长既有电气化铁路隧道的施工方法，其特征是：所述步骤②中，边墙(11、12)通过滑模纵向分级现浇混凝土构筑。

接长既有电气化铁路隧道的施工方法
技术领域
本发明涉及电气化铁路隧道，特别涉及一种接长既有电气化铁路隧道的施工方法。
背景技术
在既有隧道运营中，需接长隧道通常有如下两个原因，因山体出露的岩层分化剥落，产生危岩落石，危及行车安全；在既有隧道洞口附近，需新建公路、铁路或其他建筑物。
接长隧道一般采用明洞或棚洞，明洞由于拱部为单心圆或三心圆，受力条件较好，能承受较大的冲击荷载，故应优先采用。
电气化铁路中，牵引变电所输出的电能，是通过供电线送到接触网的接触线上，提供给电力机车。既有隧道的接触网由接触悬挂、支乘装置及定位器组成。电气化铁路接触网电压高达27.5千伏，这个电压的闪络距离约为0.3米，在此距离内，即使不接触带电部位，人体也可能触电，所以在既有隧道改建施工中必须保证安全。
目前，常见的既有隧道的接长改建的施工方法有如下两种：
一、利用接触网维修的“天窗”时间，进行隧道改建
“天窗”就是在列车运行图中空出一段时间不行车，留给接触网维修用。而“综合天窗”就是让工务、电务等单位都参与进来，在同一时间、同一区段一起进行维修和施工。“天窗”时间一般为2小时，多在夜间。在天窗点兑现、施工天窗点综合利用以及大型技术作业天窗组织等方面，仍存在不少问题，主要表现在：
(1)天窗点兑现得不到充分保证。繁忙干线能力十分紧张，客货列车混跑，运输波动较大，造成阶段性、季节性、流向上存在不均衡，“吃点”或“无点”等综合天窗点兑现不足的现象时有发生；在春暑运、防洪等关键时期，由于大量加开临客或受到水害影响，对正常运输干扰较大，造成天窗兑现率的下降。
(2)施工天窗点综合利用不充分。部分单位施工方案、施工组织、安全措施不落实；设备管理单位对施工安全协议、安全监督、施工质量把关不严，造成综合天窗点内多工种、大兵团作战中没有施工作业主体单位；各施工单位、作业人员、作业机具缺乏统筹协调；部分施工单位干小活，要大点，点内作业量不饱满，销点不及时，天窗资源浪费现象较为普遍。
(3)大型技术作业天窗组织难度大。由于没有图定天窗点，加之大型技术作业接发列车数量大、方向多，调车作业频繁，站场道岔多、联锁关系复杂，组织难度大；部分客车由停车改通过，更换提速道岔任务重、联锁关系变化大、影响范围广。
隧道改建在“天窗”时间进行，施工工期长，效率低，生产组织难度大，协调困难，易产生行车事故，并影响运输能力。如1991至1998年，全路因既有线上的施工造成行车重大事故高达40多起。
采用此施工组织方案，如完成30m长的隧道接长段的施工，预计施工时间为120天。施工的主要步骤如下：
①在限速25km/h条件下，先施作边墙衬砌；
②架设拱部内缘的钢模板，钢模板沿隧道纵向长度为6～9m，钢模板下方须设置防电板，以保证绝缘；
③绑扎拱部衬砌钢筋，立侧模板和外模板，泵送混凝土浇筑；
④混凝土养护
重复工序②至④，直到施作完成新建明洞衬砌。
⑤施作拱部防水层，对称分层夯填土石，一次分层厚度0.3～0.5m。由于施工时间均在“天窗”时间进行，工作人员和机具就位和撤离，就需1/3～1/4的时间，故该方案存在施工工期长，施工组织困难，施工对运营干扰极大、工作效率低的缺点。另外，由于施工时间长，易发生安全事故。
二、架设防电台车，进行隧道改建
防电台车也称多功能框架式防电作业车，长度一般为6～9m，它是用两侧的桁架来连接固定顶框主梁，顶框主梁的下面设有防电板，为了便于防电台车的移动，在桁架下端固定有行走轮。顶框主梁上还有固定的防护网，可装设钢模板。
采用此施工组织方案，如完成30m长的隧道接长段的施工，预计施工时间为70天。施工的主要步骤如下：
①在限速25km/h条件下，先进行扣轨，然后架设防电台车的行走轨；
②在“天窗”时间架设防电台车(含拱部钢模板)，台车长度为6m，钢模板下方须设置防电板，以保证绝缘；
③在防电台车保护下施作边墙衬砌；
④抬升拱部钢模板就位，绑扎拱部衬砌钢筋，立侧模板和外模板，泵送混凝土浇筑；
⑤混凝土养护；
⑥降低钢模板(脱模)，防电台车行走到下一个位置；
重复工序③～⑥，直到施作完成新建明洞衬砌；
⑦施作拱部防水层，对称分层夯填土石，一次分层厚度0.3～0.5m。
该方案就位和拆除防电台车，如完成长30米的新建明洞需使用15个“天窗”时间，其余施工期间通行的列车需限速25km/h。
由于施工时间需占用部分“天窗”时间，且通行的列车需限速25km/h，故该方案存在施工工期仍然较长，施工组织困难，施工对运营干扰极大的缺点。
在我国铁路建设的“十一五”规划中，有大量的新建二线铁路工程，受地质、地形、既有建筑物的影响，不可避免地需要改建既有隧道，因此，提供一种安全性、高效和能避免对铁路运营干扰的接长既有电气化铁路隧道的施工方法，将节省大量的改建投资并有利于充分发挥既有铁路的运输效益。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种接长既有电气化铁路隧道的施工方法，该施工方法具有安全性、高效性的特点，并能有效地避免对铁路运营的干扰。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明的接长既有电气化铁路隧道的施工方法，包括如下步骤：
①在既有隧道外平整出接长段场地；
②构筑接长段两侧边墙；
③吊装预制拱；
④在预制拱外现浇拱顶混凝土层。
在采取上述技术措施后，由于接长段拱部采用叠合梁结构，将拱部衬砌分为预制拱和现浇混凝土层，预制拱通过吊装就位，因此施工周期短，安全性好，因不需要占用“天窗”时间，故能有效地避免对铁路运营的干扰。
作为本发明的优选方案，为提高工效，所述步骤③中，预制拱由若干分段吊装、平移就位的预制拱段构成。
作为对上述优选方案的进一步优化，为进一步提高施工及线路的的安全性，所述预制拱段吊装前，在其内弧面上可拆卸安装临时防电板或在其内弧面上喷涂或刷涂绝缘涂料层。
本发明的有益效果是，安全性好，施工周期短，因不需要占用“天窗”时间，故能有效地避免对铁路运营的干扰，有利于充分发挥既有铁路的运输效益。
附图说明
本说明书包括如下四幅附图：
图1是本发明接长既有电气化铁路隧道的施工方法步骤1的示意图；
图2是本发明接长既有电气化铁路隧道的施工方法步骤2的示意图；
图3是本发明接长既有电气化铁路隧道的施工方法步骤3的示意图；
图4是本发明接长既有电气化铁路隧道的施工方法步骤4的示意图；
图中部位及所对应的标记：场地10、边墙11、边墙12、预制拱段13、拱顶混凝土层14。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明的接长既有电气化铁路隧道的施工方法，包括如下步骤：
①在既有隧道外平整出接长段场地10(参照图1)。
②构筑接长段两侧边墙11、12(参照图2)。
本发明打破常规，不增设仰拱和填充，而采用边墙扩大基础和提高地基承载力，同时加强隧道内和隧道外排水系统，在道床和新建侧沟之间设反滤层，及时疏干道床积水。通常，边墙11、12宜通过架设模板后现浇混凝土构筑。施工中，模板尽量少占用空间，为缩短模板架设和移动时间，可优选地通过滑模纵向分级现浇混凝土构筑。
③吊装预制拱。
接长段拱部采用叠合梁结构，将拱部衬砌分为预制拱和现浇钢筋混凝土层，预制拱通过吊装就位，故能在确保安全性的前提下，大幅度地提高施工进程。参照图3，作为一种优选的实施方式，预制拱由若干分段吊装、平移就位的预制拱段13构成，预制拱段13应保证拱底平整和标高一致，接缝紧密。为确保施工作业的安全性，所述预制拱段13吊装前，在其内弧面上在其内弧面上通过喷涂或刷涂绝缘涂料形成绝缘层和/或可拆卸安装临时防电板。受施工场地的制约，预制拱段13的平移宜可通过后述方式来实现，在边墙11、12顶部预埋有起导向作用槽钢滑槽，在预制拱段13拱脚下设置滑轮，在一预制拱段13吊装到边墙11、12上后，通过平推使预制拱段13滑移到位。除此之外，为确保各预制拱段13能准确定位，还可在边墙11、12顶部上和预制拱段13拱脚设置定位构造，如对应设置的定位桩和定位孔等。
④在预制拱外现浇拱顶钢筋混凝土层14(参照图4)。
为确保拱顶具有良好的防水性能，在现浇钢筋混凝土层14前，可在预制拱段13环向接缝外缘设外贴式止水带，在先浇混凝土和后浇混凝土之间(和各预制拱段之间的缝错开)设变形逢，中埋式止水带和聚丙乙烯泡膜板。此后，经施作防水层、对称回填土石方等施工工序后，即可完成接长段的施工。
本发明接长既有电气化铁路隧道的施工方法具有安全性好、施工周期短的特点，如完成长30米的新建明洞，在施工作好充分准备的前提下，施工工期仅为30天，并可保证施工期间客车按时速120Km/h和货车按时速80Km/h正常通过。因不需要占用“天窗”时间，故能有效地避免对铁路运营的干扰，有利于充分发挥既有铁路的运输效益。