科技攻關
施作仰拱對掘進干擾大一直是國內隧道鑽爆法施工中未能很好解決的一大難題。如今,大多數鑽爆法施工的隧道採用半側施作或簡易棧橋的方法進行仰拱施工。但是由於傳統棧橋採用的是固定結構,適應性、靈活性差,不但仰拱施工質量難以控制,而且開挖、襯砌不能同步進行,導致勞動強度高、安全事故頻發、功效非常低,大大影響了隧道施工速度。施工企業為了完成任務,不得不在隧道狹小的空間裡密集配備資源,單一推進掌子面掘進的同時,無法很好的兼顧其他作業面的良好進展,導致二次襯砌的跟進難以保證。三標段作為京滬高速鐵路全線施工條件最為複雜、安全工作特別嚴峻的一個標段,高風險作業的隧洞施工比率占全線的83%(全線總計隧道12座,三標10座),其中西渴馬隧道2812m,為全線最長隧道,並且洞口的覆蓋厚度普遍較薄,有的不足2m,而且地質條件往往較為複雜,這無疑大大增加了三標隧道施工的安全控制和施工進度組織。
作為國家規劃建設的重大交通基礎設施項目,京滬高速鐵路是中國《中長期鐵路網規劃》中投資規模最大、技術含量最高的一項工程,也是中國第一條具有世界先進水平的高速鐵路。本著科技創新,打造“中國水電鐵建”特色隊伍為出發點,為實現高速快捷、減少施工干擾、加快施工進度、降低工程造價以期實現全面履約目標的實現,從2008年2月中旬開始,三標段項目經理部(中國水電集團)專門針對隧道施工進度問題展開了科技攻關。相關科研人員與中國水利水電第七工程局有限公司工程機械分公司結合多年水電站導流洞隧道施工特點,經多次反覆實踐,於3月上旬開始進行仰拱棧橋製作安裝;2008年6月中旬,可移動仰拱棧橋在金牛山隧道進行試運行,並進行了最佳化改進;2008年7月15日,可移動仰拱棧橋陸續套用於金牛山隧道、鳳凰台隧道、西河馬一號隧道,並隨即在三標全線範圍內推廣使用。
三標新設計的可移動仰拱棧橋由兩座16米的傳統棧橋連線而成,把傳統棧橋作為自身的一部分,它全長32米,寬3.5米(可根據實際情況改變其規格大小),載荷30噸,通過在傳統棧橋的基礎上增加行走設施、安裝液壓系統以及電氣系統等措施,加大棧橋跨度、增加棧橋轉向和升降等功能改造,使得隧道施工的空間相對得以拓展,整個施工作業面可以平面展開。在保證棧橋上各種車輛設備正常通行不影響掌子面施工的情況下,橋下同時進行隧道的仰拱初期支護、鋼筋綁紮、襯砌及回填施工,橋面可拼卸的面板方便了混凝土灌注,隧道出渣及進料與仰拱施工可平行作業,減少了仰拱施工給隧道掘進造成的干擾,加快了隧道施工速度,襯砌無干擾作業的同步拓展,保證了各自施工的順暢,使得雙線隧道單個掌子面開挖、襯砌單月累計達100米及以上;同時,仰拱初期支護和二次襯砌的仰拱分段一次施工成型,減少了施工縫,從而保證了仰拱施工質量;其可鏇轉90°的四組車輪確保了靈活的轉向工藝;可調式自動升降的液壓系統使其滿足了不同條件下對隧道施工的要求;並且在完成一個工作面後,在不需要拆卸的情況下利用其行走設施就可以由牽引車直接拖拽滑動至下一個工作面,節約了傳統棧橋重複拼裝時間。最重要的是,其穩定的結構保證,人性化的設計方案,確保了隧道施工的安全性,避免了人員傷亡事故的頻繁發生,已作為隧道施工中一個必須投入的安全設備、設施,促進了隧道施工安全一種全新的理念。
技術前景
可移動仰拱棧橋的推廣,解決了傳統式棧橋上掌子面開挖支護施工與仰拱的施工無法同時進行的問題(掌子面所施工的工裝料具可以從棧橋上部通過,下部施工不受到影響,為棧橋下部施工人員提供了舒適寬敞的環境);同時投入的勞動力減少了一半,施工的生產效率提高了30%;隧道開挖支護每洞延米(Ⅳ級圍岩)可降低施工成本1136元。現如今,可移動仰拱棧橋得到了鐵道部相關部門的認可,並且已申請科研立項,將在今後的隧道施工中普遍推廣。