: By taking the high slope protection construction in the tunnel opening of Zhoujiazhuang 1# Tunnel as the example , aimed at the cliffy slope and vertical height of the tunnel opening , the machinery can not reach and the large amount of rock slope , the blasting excavation in the tunnel opening is not conducive to the safety , the gully
in the tunnel opening is deep, the traditional reinforced concrete shed tunnel needs large area of foundation reinforcement
treatment , and the tunnel construction cross interference is bigger
, the construction is
difficult and other problems , from the perspectives of security , economic construction investigation and comparison
, through the field , it is determined that the
light steel shed is used to ensure the safety of railway operation in the tunnel opening
, reduce the destruction
of the mountain , protect the original vegetation of the mountain and provide reference for the future protection of the entrance of the cave.
0 引言
随着我国社会发展及经济建设步伐的不断加快, 铁路建设里 程将逐年增多,而铁路建设受地形、 环境以及造价等因素的影响, 线路常在崇山峻岭中穿梭,隧道进出口位置常在山体高陡边坡 上,对火车运营安全形成非常大的隐患,因此,隧道口的防护措 施极为重要。
1 工程概况
中川铁路ZCTL-SG2标周家庄一号隧道位于兰州永登县内, 全长2237m起讫里程HK17+990- HK20+227隧道洞身纵坡为 4%。 上坡,6%。的下坡。隧道最大埋深 150m区内地形起伏较大,沟 壑纵横,自然坡度约30°〜60°,山体多基岩出露,植被覆盖 较差。 隧道进口端位于咸水河右岸, 出口位于周家庄附近一沟谷 内,隧道进出口交通不便。
周家庄一号隧道出口位于山体半坡处,洞门上方仰坡陡峭。 坡面为泥岩夹砂岩,由于风化差异,造成砂岩局部临空,形成层 状危石,人工清理不能彻底消除隐患, 对以后运营存在安全隐患。
2 施工方案比选
方案 1 :采用传统洞口仰坡防护方案,对边仰坡进行石方爆 坡,进行刷坡。该方案在隧道仰坡防护中最为常见,但山体自然 坡度达60°、垂直高度近50m机械难心到达且刷坡石方量过大, 洞口段大面积爆破开挖不利于安全进洞。
方案 2:采用接长混凝土明洞施工。该方案在隧道仰坡防护 中较为常见,但山体高坡、坡度较大,需接长明洞长度达
20m,
隧道出口接深沟壑, 传统钢筋混凝土棚洞施作需要大面积地基加 固
处理,与洞身施工交叉干扰较大,施工难度大。施工周期长、 与正洞二衬混凝土施工使用同一模板台车, 相互影响, 投入费用 大。
方案 3:采用洞口轻型钢棚洞防护方案。结构简单、自重较 轻,对施作地基承载力要求低, 沟壑部分采取级配碎石分层压实 后,即可做为棚洞基础满足受力要求。如图
1。
综合考虑施工安全、质量、工期、成本因素,结合本工程的 施工特点, 可以看出方案 3 效果为可行, 具有钢棚洞整体设计为 耐久性钢结构, 解决了高陡边坡开挖难的问题, 消除了运营期间 的落石隐患, 同时增添了一道亮丽的风景线; 对于山体坡度较大 的洞口段减小了刷坡量, 保留了原始的自然地貌, 减少了对原山 体的扰动;结构简单、自重较轻,对施作地基承载力要求低,减 弱了洞身施工带来的交叉干扰; 相比较隧道洞口段混凝土棚洞施 工灵活性增强,缩短了施工工期,减小了投资。
为保障铁路运输的安全,在隧道洞口外接长一道长度 24m的 钢棚洞确保火车安全进出洞, 钢棚洞采用H型钢梁以隧道外轮廓 设计加工拼装而成,每环间距
3m,每一环钢架分割成5个部分
进行安装,每一连接处采用 16 组高强螺栓进行连接,钢架间采 用①102* X4.5斜拉撑杆连接成一整体,钢架外缘交叉张拉 ①15.2预应力钢绞线,之后铺设 3/5 X 60双绞六边格栅网和 R5/3/300环形网,棚洞拱部钢架外缘设 6cm渗锌钢板。如图2。 3 施工工艺流程及操作要点
3.1 施工工艺流程(图 3)
3.2 操作要点 3.2.1 施工准备 3.2.1.1
钢架的加工
① 棚洞钢架采用H400X 220X 8X 14钢材焊接而成。根据 H 型钢的结构尺寸翼板采用直条切割机垂直下料, 由于腹板为弧形 结构并且尺寸较长, 加工分割成 5 个部分进行加工, 根据图纸尺 寸在钢板上放出腹板的内外弧度, 复检腹板内外弧度的弧长、 弦 长和弦高,尺寸正确后方可进行下料。
② H型钢焊接成型后现场进行组装试拼,检查每榀钢架的垂 直度和连接点焊接的精确度; 采用热镀锌的工艺对加工的型钢进 行处理,保证其在自然环境下的耐久性。
3.2.1.2
施做棚洞顶部山体坡面进行危石清理。 为保障施工 期
间的安全,各项工作准备到位后才能进行棚洞的施工。
3.2.2 棚洞基础施工 3.2.2.1
测量放样 采用全站仪对棚洞基础进行放样,放出基础
开挖边线。 3.2.2.2
基础开挖
1mK 1mK 2m,单个基础
采用挖机开挖棚洞基础,基础净空
通过地梁连接成一整体, 保证基础受力均匀防止沉降, 开挖完成 后组织工人清除基底虚渣。
3.2.2.3 基础钢筋绑扎浇筑
① 基础开挖完成后安装钢筋, 单排棚洞基础通过地梁联成一 整体,基础钢筋采用 ①16主筋间距25cm箍筋采用①8钢筋间 距20cm 地梁采用 ①8钢筋间距20X 20cm高度1m贯穿于整个 棚洞基础。
② 模板安装前打磨除锈并涂刷隔离层, 安装竖直、接缝严密。 ③ 预埋件安装前提前在预埋件上画好十字中心线, 测量人员 放出每块模板 4 个角的标高, 计算出每个角到预埋件的高差确保 安装预埋件时能精确的控制安装面的水平, 测量放出第一个和最 后一个预埋件的中心点调平固定, 采用拉通线同预埋件十字丝重 合,线上每3m做一点确定出其余预埋件的中心点调平固定,最 后测量放样复合每个预埋件的中心点和水平度, 确保安装符合要 求后进行砼浇筑。
④ 混凝土浇筑保证连续不间断, 按照设计要求振捣密实, 拆 除模板洒水养护,强度达到 100%后进行钢架的安装。
3.2.3 棚洞钢架安装
钢架的安装: 钢架通过加工厂统一加工,出厂前对每一榀钢架的垂直度、 焊接质量、 耐久性进行严格的把控, 每榀钢架加工成五组便于加 工、运输和安装,吊车配合安装,钢架安装图见图 4。
①先安装 F1 节钢架, F1 底面坐在预先安装的预埋件上,每 个预埋件有 6 组螺栓,每组 2 个,调节 F1 钢架的垂直度、水平 度。
② F2、F3为了便于安装事先在地面上拼装调平,然后采用 吊车于F1拱架进行连接,所有的连接点均有12组高强螺栓四个 面每侧进行连接, 每一连接点必须进行调平否则拱架之间的支撑 杆无法进行连接, 隧道洞口相邻的一榀钢架焊接的钢板连接片采 用植筋于洞门砼相连接成一整体,增加棚洞的整体受力, 于 F1 连接见图 5。
③ 由于拱架顶距内轨面的高度为 8.8m,—榀钢架安装完成 后晃动幅度较大存在安全隐患,必须立刻安装相邻的另一榀钢 架,两榀钢架安装到位后及时进行钢架之间的支撑安装,
支撑杆 F2、 F3
采用102X 4.5钢管制成,连接处采用1组高强螺栓进行连接, 所有钢架进行调平保证了支撑杆连接处处于同一直线上, 的安装才能顺利完成。撑杆连接节点图见图
3.2.4 拱架外侧防护网的安装
① 钢架外缘采用直径为①15.2钢绞线两两相互交叉进行连 接,交叉于钢架外侧焊接的 U型扣件钢板内侧,钢绞线采用收紧 机拉紧后端头用端头锚具扣件进行扣接, 钢绞线外缘的安装见图 7。
② 钢绞线安装完成后铺设型号为 3/50 X 60双绞六边格栅网 和R5/3/300环形网进行满铺,双绞六边格栅网固定采用 件加固,U型扣件用螺栓上紧,外侧环向采用钢绞线间距
U型扣 5m设
6。
支撑杆
置一道进行二次加固处理, 环形网采用U型扣件加固牢固。如图
4 结束语
轻型钢棚洞的施做减少对山体的破坏, 同时保护了山体原有 的植被,与传统的隧道棚洞相比,不仅结构简单自重轻,对地基 承载力要求较低,整体线型美观、采光充足,观赏性强,且减小 了对洞身施工带来的交叉影响, 节约了投资, 消除了高陡边坡顶 部危岩、浮石带来的安全隐患,保证了铁路建设与运营的安全; 降低了施工难度, 加快了施工速度, 为今后类似洞口边坡的施工 提供一点借鉴。
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