隧道自带按压轮的半自动防水板挂设台车的应用

摘要：隧道防水板一般采用4名工人在钢结构平台上铺设，因防水板较重导致铺设速度慢，工人的劳动强度高，经常因防水板褶皱、铺设松弛度不满足要求而导致衬砌背后脱空等问题，为提高防水板挂设质量和效率，太焦铁路制造和使用了自带按压轮的半自动防水板挂设台车，使防水板铺设的平整度和松弛度得到了有效控制，进而提高了隧道施工质量。该文通过对太焦铁路襄垣隧道自带按压轮的半自动防水板挂设台车的施工介绍，总结高速铁路隧道防水板施工技术。 关键词：高速铁路 隧道 自带按压轮 半自动 防水板台车

1 工程概况

本标段为新建太原至焦作铁路山西段站前工程TJZQ-6标段，起讫里程DK155+201.34～DK165+388.64，正线长10.187km；主要工程内容包括：隧道10.153km/1座；3个斜井长度3913m，其中1#斜井902m，2#斜井1715m，3#斜井1296m。路基：34.3m，无砟道床20.2335铺轨公里，中标价8.4亿。

襄垣隧道进口里程DK155+202，出口里程DK165+355，全长10153m，最大埋深243m。隧道通过地层主要为粘质新黄土、老黄土、钙质胶结层、粉质粘土、细角砾土、粗角砾土、粗圆砾土、碎石土、石灰岩、角砾状泥灰岩、白云质灰岩、泥灰岩。主要地质灾害有岩溶、突水、涌泥、断层破碎带等，隧道先后穿越5条断层。全隧预测正常涌水量12147.55m3/d，预测最大涌水量36442.65m3/d。隧道围岩主要以Ⅳ、Ⅴ级围岩为主，其中隧道正洞Ⅲ围岩2400米，占比23.6%，Ⅳ围岩6565米，占比64.7%，Ⅴ级围岩1188米，占比11.7%。 2 隧道防水板常规施工

隧道防水板常规施工采用钢架平台人工铺设，工人首先用简易的支架对防水板进行简单固定，然后再进行防水板与垫片的焊接，防水板的铺设行走速度不匀速并且松弛度控制比较随意，因防水板较重导致铺设速度慢，工人的劳动强度高，防水板挂设质量达不到施工需求，经常因防水板褶皱、铺设松弛度不满足要求而导致背后脱空等问题。

3 自带按压轮的半自动防水板台车施工

3.1 自带按压轮的半自动防水板台车设计与制作

1）自带按压轮的半自动防水板挂设台车由行走系统、提升系统、液压系统、支架系统、按压系统组成；自带按压轮的半自动防水板台车简图见3.1，立体图见图3.2。

图3.1自带按压轮的半自动防水板挂设台车简图

图3.2 半自动防水板台车立体效果图

2）行走系统采用轮轨式，台车在43kg/m的钢轨上行走，驱动系统采用的是两台电机驱动，电机功率为1.5KW，最大行走速度是8m/min；

3）提升系统是由电机及减速机带动链条，链条与爬行小车连接使托轴在弧形轨道上行走，弧形轨道采用I18制作；

4）液压系统由4个顶升油缸和两个横移油缸组成，可调整弧形钢架整体移动，上下、左右可微调300mm；

5）支架系统按照隧道轮廓线设计，主龙门框架采用200mm*200H型钢，工

作平台采用I18型钢横撑及菱形钢丝网组成；

6）按压系统采用4个直径108mm的定向滚轮和40mm*5mm*500mm圆柱螺旋拉伸弹簧组成；整个台车上述由五部分组成，简化了施工工序，降低了工人的劳动强度，提高了施工质量和施工进度，降低了施工成本；防水板台车总重量12.8t；自带按压轮半自动防水板挂设台车的按压装置见下图3.3、按压轮制作效果图见图3.4。

图3.3 防水板挂设台车行走小车及自动按压装置断面简图

图3.4 防水板台车自动按压装置

3.2 自带按压轮的半自动防水板挂设台车的使用

1）首先将施工用的防水板放置台车的托轴上，将防水板抽出1～2m通过按压系统推到初支断面上；

2）工人采用电磁焊机将防水板与垫圈按照设计要求固定；

3）通过控制提升系统电机转动链条，拖动爬行小车由隧道的一侧沿弧形轨道爬行至隧道另一侧，每次摊铺1～2m后进行防水板焊接固定，依次进行施工； 4）挂设完一副防水板后，将防水板台车向前行走，进入下一个工作循环。防水板挂设台车施工效果见图3.5。

图3.5自带按压轮的半自动防水板挂设台车施工效果图 4 施工注意事项

1）坚持“质量第一”的指导思想，加大对施工人员的培训力度，通过工艺性试验确定按压轮个数以及弹簧的大小、小车的行走速度等，达到防水板铺设的质量要求；

2）半自动防水板台车在使用过程中要注意各类电机的维护保养，链条要时常上油保证润滑，定期对台车进行全面的检查，保证使用过程中的安全；

图3.6现场使用的自带按压轮的半自动防水板挂设台车

3）防水板施工前需要对初支面上凹凸不平或者外露的锚杆头进行处理，凹凸不平的通过补喷或者凿除使之达到平整度要求，锚杆头用砂浆保护然后用塑料帽进行遮盖；初支表面平整度应符合D/L≤1/20的要求（D为初支基面相邻两凸面凹进去的深度；L为基面相邻两凸面间的距离，L≤1m）；

4）防水板铺设前，应对防水板是否有变色、波纹、斑点、刀痕、撕裂、小孔等缺陷，如果存在质量疑虑，要进行张拉试验、防水试验和焊缝张拉强度试验，如发现防水板有裂纹、针孔等应立即修补好；

5）防水板施工宜从下向上环向施工，下部防水板必须压住上部防水板，实铺长度与初支基岩弧长的比值为10：8，确保混凝土浇筑后防水板表面与初支面密贴；

6）防水板之间的搭接缝应采用双焊缝自动爬行热合机，两幅防水板搭接宽度符合设计要求并不应小于150mm，单条焊缝的有效焊接宽度不小于15mm； 7）防水板焊接应严密，无漏焊、假焊、烤焦、焊穿、外露固定点等，若有应予补焊，且用同种材料覆盖焊接；

8）防水板施工时严禁吸烟，钢筋焊接作业时，应设临时挡板防止机械损伤和电火花烧伤防水板；

9）防水板的接缝应与衬砌端头（施工缝）错开1m～2m；

10）防水板的搭接缝质量检查应按充气法进行检查，将5号注射针与压力表相接，用打气筒进行充气，当压力表达到0.25Mpa时停止充气，保持15min，压力下降在10%以内，说明焊缝合格；如压力下降过快，说明焊缝不严，用肥皂水涂在焊缝上，有气泡的地方应重新补焊，直到不漏气为止；

11）进入施工现场必须正确佩带安全帽，并正确使用劳动保护用品。 5 效益统计分析

采用自带按压轮的半自动防水板施工，使防水板的松弛度得到了保证，减少了防水板背后的脱空现象，同时减少了施工人工成本，加快施工进度，保证项目工期目标。具体效益分析见下表：

由以上统计分析表可知，采用自带按压轮的半自动防水板挂设台车后，襄垣隧道全隧节约工程成本约202.8万元。 6 结语

隧道自带按压轮的半自动防水板台车的应用，克服了以往防水板挂设后容易出现防水板松弛度不理想、产生褶皱等通病，很好地控制了隧道防水板平整度和松弛度，使衬砌混凝土浇筑后防水板密贴围岩，进一步减少了防水板背后脱空现象，保证了隧道施工质量；同时较以往的施工方法相比工人从4人减少到2人施工，节约工程成本，人工挂设防水板4人每天挂设240m2，2人采用自带按压轮的半自动防水板台车每天挂设350m2，工人劳动强度也降低，施工速度也得到了加快，自带按压轮的半自动防水板挂设台车在隧道防水板挂设施工中的应用可做为工艺工法推广。 参考文献：

[1] 国家铁路局．TB10753-2018（J1149-2018），高速铁路隧道工程施工质量验收标准．北京：中国铁道出版社，2019．

[2] 中国铁路总公司．Q/CR9604-2015，高速铁路隧道工程施工技术规程．北京：中国铁道出版社，2017．

[3] 中铁二局股份有限公司．高速铁路施工技术（隧道工程分册）．北京：中国铁道出版社，2013．

[4] 孟维军，王国博．高速铁路隧道工程施工技术．北京：中国铁道出版社，2015．