隧道纵向中埋止水带张拉式安装工艺研究.pdf

文章编号：１00９４５３９（２0１７）0４00６６0４·隧道／地下工程·收稿日期：２0１６１２２0专利项目：一种隧道中埋式止水带安装装置（专利号：２0１６２0９９１９88.７）作者简介：代鸿明（１９７１-），男，高级工程师，主要从事桥梁与隧道工程施工及管理工作。隧道纵向中埋止水带张拉式安装工艺研究代鸿明（中国铁路总公司工程质量安全监督总站北京１008４４）摘要：在铁路隧道建设过程中，防排水的施工是关键环节之一，一旦出现质量问题，势必会对整体工程质量造成“”严重影响。施工缝纵向中埋止水带由于其特殊的设置位置，采用传统悬吊式夹具的安装工艺在很大程度上很难“”保证其顺直度和埋设高度，质量控制难度大，本文介绍一种新的止水带纵向张拉式安装工艺，施工质量标准高，可为同类隧道工程施工提供借鉴。关键词：隧道中埋止水带张拉式中图分类号：Ｕ４５３.６文献标识码：ＡＤＯI：１0.３９６９／ｊ.ｉｓｓｎ.１00９-４５３９.２0１７.0４.0１５ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＴｅｎｓｉｏｎＴｙｐｅIｎｓｔａllａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏlｏｇｙｆｏｒＬｏｎｇｉｔｕｄｉｎａllｙＥｍｂｅｄｄｅｄＷａｔｅｒＳｔｏｐＳｔｒｉｐｉｎｔｈｅＴｕｎｎｅlＤａｉＨｏｎｇｍｉｎｇ（ＣｈｉｎａＲａｉlｗａｙＣｏｒpｏｒａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＱｕａlｉｔｙＳａｆｅｔｙＳｕpｅｒｖｉｓｉｏｎＳｔａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１008４４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒpｒｏｏｆａｎｄｄｒａｉｎａｇｅｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｋｅｙlｉｎｋｓｉｎｔｈｅpｒｏｃｅｓｓｏｆｒａｉlｗａｙｔｕｎｎｅlｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ.Ｏｎｃｅｅｍｅｒｇｉｎｇｔｈｅqｕａlｉｔｙpｒｏｂlｅｍ，ｉｔｉｓｂｏｕｎｄｔｏｈａｖｅａｓｅｒｉｏｕｓｉｍpａｃｔｏｎｔｈｅｏｖｅｒａllqｕａlｉｔｙｏｆｔｈｅpｒｏｊｅｃｔ.Ｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｓpｅｃｉａllｏｃａｔｉｏｎ，ｗｈｅｎｕｓｉｎｇｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａl“ｈａｎｇｉｎｇ”ｆｉｘｔｕｒｅｉｎｓｔａllａｔｉｏｎpｒｏｃｅｓｓ，ｉｔｉｓｈａｒｄｔｏｇｕａｒａｎｔｅｅｔｈｅｓｔｒａｉｇｈｔｎｅｓｓａｎｄlａｙｉｎｇｈｅｉｇｈｔｏｆｔｈｅlｏｎｇｉｔｕｄｉｎａllｙｅｍｂｅｄｄｅｄｗａｔｅｒｓｔｏpｓｔｒｉpｉｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｊｏｉｎｔ，ａｎｄｉｔｉｓｄｉｆｆｉｃｕlｔｔｏｃｏｎｔｒｏlｔｈｅqｕａlｉｔｙ.Ｔｈｉｓpａpｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄａｎｅｗlｏｎｇｉｔｕｄｉｎａl“ｔｅｎｓｉｏｎｔｙpｅ”ｉｎｓｔａllａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏlｏｇｙｆｏｒｔｈｅｗａｔｅｒｓｔｏpｓｔｒｉp，pｏｓｓｅｓｓｉｎｇｈｉｇｈｓｔａｎｄａｒｄｓｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎqｕａlｉｔｙ.Ｉｔｃｏｕlｄpｒｏｖｉｄｅｕｓｅｆｕlｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｓｉｍｉlａｒｔｕｎｎｅlｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅl；ｅｍｂｅｄｄｅｄｗａｔｅｒｓｔｏpｓｔｒｉp；ｔｅｎｓｉｏｎｔｙpｅ１引言在铁路隧道施工中的仰拱衬砌和拱墙衬砌两部分需分开浇筑，由此也就产生了混凝土纵向施工缝，在隧道的防排水技术措施中，施工缝一般采用双重止水带设置，即背贴式＋中埋式止水带；纵向施工缝是隧道防水的薄弱环节，背贴式止水带由于其安装位置较为好固定，而中埋式止水带由于其必须安装在衬砌厚度的中间且必须保证安装质量，顺直度和垂直度均要求很严格，其安装质量的好坏直接影响隧道防水质量［１］，情况严重者将直接对后期运营行车和洞内设备的使用产生重大安全隐患，故隧道衬砌纵向中埋止水带的施工质量和技术应加强管理［２］。２工程技术背景由中铁十九局集团有限公司承建的成兰铁路ＣＬＺＱ-５标工程跃龙门隧道（２0ｋｍ），为双线分修双洞设置，其穿越我国著名的龙门山山脉，整体工程“”地质呈现出典型的四极三高特征，区内岩性条件极为软弱破碎，下伏二叠系下统灰岩、中统观雾山白云质灰岩等，岩溶较为发育，且地表水受降雨明显控制，雨季流量过大［３］，则其对隧道防排水的施工要求更为严格。现阶段行业内二衬衬砌台车、移动式仰拱整体６６铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２0１７（0４）万方数据·隧道／地下工程·模板均采用钢端模封端，其对环向中埋止水带的固定和成型效果极为显著，而针对矮边墙纵向中埋式止水带的施工工艺则无法采用钢端模进行固定，行业内普遍采用悬吊式止水带安装夹具对其进行固“定，但是效果不明显。通过技术创新，提出采用张”拉式止水带安装工艺，并对其进行系统性的技术研究和对比，通过实践证明，其应用效果极为显著。３传统纵向中埋止水带施工方法存在的缺陷分析在隧道施工中，按照止水带的功能类型可分为中埋止水带和背贴式止水带两种，但材质均为橡胶止水带［４］。３.１悬吊式夹紧法纵向施工缝的中埋式止水带传统的施工方法均为悬吊式夹紧法，施工时利用悬吊式钢筋卡具将一半的止水带悬吊形成中埋方式［５］，由于其为柔软“型防水材料，悬吊式固定夹具无法对其产生竖直”固定的作用，且悬吊系统稳定性较差极容易造成止水带在混凝土施工中产生扭曲、上浮、位移、倾倒等现象，很难保证中埋止水带的安装质量要求，见图１、２。图１纵向施工缝中埋式止水带安装设置图２纵向施工缝悬吊式中埋式止水带卡具３.２“”下支上吊悬吊式改进方法改进方法则在延续采用悬吊式卡具的基础上，“”增加了底部钢筋支架，采用下支上吊的结构受力形式。在施工中，首先根据仰拱纵向止水带设计要求确定纵向止水带钢筋支架位置，采用冲击钻打孔的方式制作安装止水带定位支架，在定位支架上焊接止水带定位卡，起到纵向夹具支撑架的作用；安装止水带过程中，设置止水带卡子，确保埋入深度为止水带的１／２（即１５ｃｍ）［６］；为确保仰拱纵向止水带在混凝土浇筑过程中不发生位移现象，采用角钢加工成专用卡具对其进行悬吊固定，见图３。图３“”纵向施工缝下支上吊悬吊改进法止水带安装此种传统改进方法虽然解决了传统方法中稳定性差的问题，可在一定程度上确保混凝土施工过程中止水带的质量问题，但是其下部支架导致钢筋成本增加，且上部传统的悬吊固定方式依然会存在止水带浇筑完毕后出现的扭曲、倾倒等现象。４中埋止水带张拉式安装技术及工艺随着铁路隧道施工机械化的推进，仰拱施工中原有组合小钢模板拼装已渐渐退出行业，取而代之的是可移动式整体仰拱模板，有自行式和机械辅助行走两种，此处所介绍的中埋止水带张拉式安装工艺就是在整体仰拱模板的基础上依附而生的。通过认真分析与调查，止水带的橡胶材料自身就具备高弹性和压缩变形性［７］，为了确保其整体顺直度，可对其施加一定的张拉力，使其沿纵向延展［8］，即可确保在混凝土浇筑完毕后整体的纵向线性和垂直度，彻底解决原悬吊式安装产生的弊端［９］。“”隧道仰拱纵向中埋止水带张拉式技术的核“”心就是张拉操作，通过技术优化调整，具体操作要点如下。４.１中埋止水带纵向搭接接头处理“”采用张拉式方法埋设，必然要求止水带纵向接头质量，具有一定抗拉伸力。设中埋式橡胶止水带接头方法有两种：一种是采用粘接剂进行冷接头，一种是使用热硫化模具进行热接［１0］。（１）粘接剂冷接头：是使用橡胶止水带专用冷７６铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２0１７（0４）万方数据·隧道／地下工程·接胶水，采用搭接法把止水带需要接头的断面用磨光机磨平５～１0ｃｍ，涂胶水压实即可，具有强度高、凝固快的优点、施工方便、省时省力，可达到一般工程质量要求。（２）现场热接硫化法接头：是使用与止水带匹配的热硫化模具及生胶片现场硫化热接，施工难度大，但接头效果理想，适合对工程质量要求严格的项目。以上两种接头方式从操作方便性上应选择粘接剂冷接头，但是冷接头在抗拉伸力方面存在一定不稳定性，为了避免出现接头脱离的现象可采用φ６.５ｍｍ的圆钢制作成Ｕ型固定夹子，确保接头的固定效果［１１］，见图４。图４中埋止水带纵向搭接接头４.２中埋止水带施工段落纵向托夹安装由于橡胶止水带自身材质原因，其自重与柔软性将导致止水带在纵向上出现严重下垂现象，采用“”张拉式技术受张拉力限制也无法保证其拉伸的顺直度，故根据仰拱一次性浇筑施工长度确定纵向“”托夹的安装数量，整体上形成纵拉下托的受力结构，也在很大程度上减小张拉力，更加易于操作。纵向托夹可采用φ６.５ｍｍ的圆钢制作成Ｕ型，在其高度的中部焊接（采用点焊形式）一根φ１２ｍｍ的螺纹钢形成支杆，并将支杆焊接（采用点焊形式）在仰拱模板边沿，间隔距离１.２～１.５ｍ；托夹安装完毕后即可将橡胶止水带沿着托夹纵向放置并进行人工撑拉顺直，然后将Ｕ型托夹上部采用扎丝在止水带顶部进行绑扎固定，防止上浮。见图５。图５中埋止水带纵向托夹安装需要特别注意的是，支杆伸出模板边沿的长度应根据测量数据确定，确保中埋止水带横向位置满足设计要求；同时支杆焊接在Ｕ型托夹的高度可确保止水带垂直方向的中埋设计效果。４.３中埋止水带端头张拉器安装及操作止水带在纵向托夹上放置完毕后，即可安装止水带端头张拉器，张拉器可采用专用张拉设备亦可采用自制张拉器，两种张拉器原理不同但使用效果相同；自制张拉器可采用紧线器，张拉器结合牵引夹固定止水带，并通过固定在仰拱模板端头的支点形成一个拉伸结构，见图６。图６中埋止水带纵向端头张拉器安装止水带通过张拉器形成纵向张拉，张拉力不可过大，仅需满足止水带纵向延展性满足安装要求即可，过度张拉将导致止水带在混凝土浇筑完毕后的收缩反弹。４.４混凝土浇筑完毕后中埋止水带托夹拆除中埋止水带安装固定完毕后，即可浇筑混凝土，在混凝土浇筑完毕后，强度达到设计要求后即可拆除仰拱模板和端头张拉器。由于止水带托夹、支杆、模板边沿均采用点焊连接，通过工具锤敲击即可完成拆除工作，见图７。图７纵向中埋止水带张拉式施工完毕４.５中埋止水带成品保护措施中埋止水带施工完毕后，一定要做好成品保护工作，应及时清理止水带表面浮浆，同时按照规范要求及时进行混凝土凿毛，过程中严禁造成止水带破损［１２］。８６铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２0１７（0４）万方数据·隧道／地下工程·５结束语通过跃龙门隧道施工，依托工程实体成功研发“”张拉式止水带安装施工技术，通过现场试验及应用效果，在施工成本、效率、质量三方面均优于传统“”的悬吊式安装技术，综合功效提升９0％，得到了业主、设计单位和兄弟单位的充分肯定，可大大提高在隧道施工标准化和精细化施工方面的专业化。参考文献［１］唐生朝.高承压水条件下变形缝渗漏水治理施工技术［Ｊ］.铁道建筑技术，２0１５（５）：６５-６8.［２］张鹏，鄢本存.运营老旧铁路隧道病害检测与分析研究［Ｊ］.铁道建筑技术，２0１５（１２）：７４-７７.［３］中铁二院工程集团有限公司.新建铁路成都至兰州线Ｄ２Ｋ１00＋９９４.５跃龙门隧道设计施工图（成兰施隧-３-４／88）［Ｚ］.成都：中铁二院工程集团有限公司，２0１２：１-１３.［４］中铁二局集团有限公司.铁建［２0１0］２４１号高速铁路隧道工程施工技术指南［Ｓ］.北京：中国铁道出版社，２0１１：１１0-１１３.［５］中铁隧道集团有限公司.ＴＺ３３１-２00９铁路隧道防排水施工技术指南［Ｓ］.北京：中国铁道出版社，２00９：５６-６0.［６］中铁一局集团有限公司.ＴＢ１0７５３-２0１0高速铁路隧道工程施工质量验收标准［Ｓ］.北京：中国铁道出版社，２0１１：１２8-１３３.［７］陈尔凡，陈珂，马驰，等.橡胶止水带受力状态下的有限元分析［Ｊ］.世界橡胶工业，２0１0（１１）：１５-１９.［8］刘文武，张志才.铁路隧道衬砌中埋式橡胶止水带安装工艺探讨［Ｊ］.铁道建筑，２0１４（１２）：４0-４２.［９］杨晓鸣.中埋式橡胶止水带安装技术探讨［Ｊ］.中国水运月刊，２0１２，１２（１１）：２６２-２６３.［１0］冀光华.高速铁路隧道中埋式橡胶止水带施工技术［Ｊ］.城市建设理论研究：电子版，２0１２（３３）：６３-６９.［１１］吕康成，吉哲，马超超.隧道施工缝背贴式止水带防水技术若干改进［Ｊ］.现代隧道技术，２0１２（１0）：３９-４３.［１２］翼夏芳，常宝.隧道衬砌施工缝止水带施工工艺探讨［Ｊ］.现代隧道技术，２0１２（４）：檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪１７0-１７３.（上接第６５页）６结论本文基于ＡＮＳＹＳ动力特性分析与ＣＦＤ数值风洞模拟，对北太路大桥１５６ｍ钢桁梁加劲拱工字型吊杆风致振动进行了研究，得到如下结论：该桥吊杆的颤振性能满足规范要求。考虑实桥参与情况吊杆弛振性能满足规范要求。考虑实桥参与情况下吊杆最低涡振风速为５.３２年一遇，５年多出现一次，发生概率较低，应不会引起结构的疲劳破坏。因此，该桥在风致振动作用下强度基本安全可靠，采取适当的减振措施即可。参考文献［１］项海帆，葛耀君，朱乐东，等.现代桥梁抗风理论与实践［Ｍ］.北京：中国交通出版社，２00５：３-４.［２］项海帆，葛耀君.大跨度桥梁抗风技术挑战与基础研究［Ｊ］.中国工程科学，２0１１，１３（９）：8-９.［３］中交公路规划设计院.ＪＴＧ／ＴＤ６0-0１-２00４公路桥梁抗风设计规范［Ｓ］.北京：人民交通出版社，２00４：６-8.［４］陈政清，项海帆.现代桥梁抗风理论与实践［Ｍ］.北京：中国交通出版社，２00５：３２-３５.［５］苏国明，续宗宝，郑勤.双线铁路连续钢桁梁设计［Ｊ］.铁道建筑技术，２00６（５）：１４-１５.［６］孙峰伟.大跨度钢-混凝土叠合梁斜拉桥结构静动力特性分析［Ｊ］.铁道建筑技术，２0１６（４）：１-２.［７］陈政清，项海帆.桥梁风工程［Ｍ］.北京：人民交通出版社，２00５：４２-４４.［8］陈艾荣，艾辉林.计算桥梁空气动力学［Ｍ］.北京：人民交通出版社，２0１0：３１-３３.［９］张兆顺，崔桂香，许春晓.湍流大涡数值模拟的理论和应用［Ｍ］.北京：清华大学出版社，２008：１３-１8.［１0］曹海滨.大跨度混合梁斜拉桥抗风性能分析［Ｊ］.铁道标准设计，２00５（１0）：３６-３8.［１１］周述华，廖海黎，郑史熊，等.丫鬓沙大桥主桥抗风性能研究［Ｊ］.铁道标准设计，２00１（６）：１-２.［１２］李永乐.风-车-桥系统非线性空间耦合振动研究［Ｄ］.成都：西南交通大学，２00４：２６-２９.９６铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２0１７（0４）万方数据