隧道净空

隧道内轮廓线所包围的空间

隧道净空是指隧道内轮廓线所包围的空间，包括公路隧道建筑限界、通风及其它功能所需的断面积。断面形状和大小应根据结构设计力求得到最经济值。净空所包括的其它断面中，有通风机或通风管道、照明灯具及其它设备、监控设备和运行管理设备、电缆沟或电缆桥架、防灾设备等断面，以及富裕量和施工允许误差等。

工程概况

普光气田专用铁路工程是国家重点项目川气东送工程的配套工程项目，主要承担普光气田副产品硫磺的外运任务，按单线 80 km / h、内燃牵引的主要技术标准建设。其中隧道按内燃铁路标准，轨面至拱顶净空 6. 0 m，桥梁梁型和架桥机采用与相邻铁路襄渝二线一致，即采用铁路简支梁桥 2101梁型和 TJ165 型架桥机，便于同步施工，节省投资。由于 TJ165 型架桥机工作状态时空间尺寸( L × B × H)为 64 m × 4. 8 m × 7. 36 m。在某桥隧相连处，桥台胸墙至隧道口之间路基段长 14． 9 m，架桥机将有部分段在隧道内完成作业，而隧道净空( 轨面至拱顶) 为 6. 0 m，不满足高度空间尺寸。

处理措施

通过调整架桥机尺寸至极限工作状态，充分利用桥隧相连处的路基段将架桥机段 2 号柱置于隧道外作业，再降低隧道内轨面标高以满足隧道内作业时需要的高度空间。

2． 1 调整架桥机尺寸至极限工作状态

TJ165 型架桥机由主机、机动平车以及倒装龙门吊三部分组成，采用主机定位架梁、机动平车运送梁片、龙门吊倒装梁片的作业方式，其中主机主要由 0 号柱、1 号柱、2 号柱、3号柱、机臂、吊梁行车和主机车辆等构成，其构成示意见图 1。主机额定起重量 165 t，总质量 255 t，正常架设两片的最小曲线半径 600 m，自行速度 12 km / h，自行最大爬行坡度 16‰，自行状态时重心高度 2. 4 m，工作状态外型尺寸 64 m × 4. 8m × 7. 36 m，段为 0 号、1 号、2 号柱柱顶。经检算，架桥机达到极限工作条件的高度( 轨面至 2 号柱顶) 为 6. 76 m，其中轨面至大臂顶高 6. 36 m。即:将1 号、2 号柱均降低三个锁定高度(0. 2 m) 至 6. 76 m，将吊梁车下的钢缆缩短并更换为加强型粗钢缆，以满足高度减小后，吊梁时斜向轴拉力增加。同时对架桥机油压系统、走行系统锁定系统、吊装系统进行隐患排查，更换部分老旧零配件，进行联调联试，进一步排查隐患，以充分保障作业安全。

2． 2 架桥机段置于隧道外作业的措施

架桥机段为 0 号、1 号、2 号柱柱顶，桥台胸墙至隧道洞口底距离为 14． 9 m，由于隧道洞口设计为 10∶ 1 的仰坡，则桥台胸墙至隧道洞口顶距离将增加仰坡投影至水平的距离 0． 55 m，即增至 15. 45 m，此长度大于架桥机前端车钩至 2号柱末端长 15. 2 m，能将 2 号柱置于隧道外作业。但架桥机前方 5 个轮对将会有 3 个轮对置于桥台道碴槽上，为避免在架桥过程中产生不均匀沉降，架桥机向前倾覆，故将桥台台尾填方改为 M10. 0 浆砌片石刚性材料填充。

2． 3 隧道净空不满足作业条件的处理措施

由于架桥机 2 号柱置于隧道外作业，仅架桥机大臂在隧道内作业，则隧道净空只需满足轨面至大臂顶的高度 6. 36 m即可。采取调整隧道内轨面面高度的措施。即桥台胸墙至隧道洞内 100 m 范围内用钢板轨枕代替混凝土轨枕，并取消 50m 范围内的道碴，另 50 m 为钢板枕下以少量道碴逐步过渡至混凝土轨区域。原设计的铺设道碴隧道底至轨面高为0. 65 m，采用此措施后，仅为钢板轨枕厚 0. 02 m 和钢轨高0. 18 m，共计 0. 2 m，较原设计降低了 0. 45 m，由此，轨面至故通过此试验基本确定该浇注料产生的气孔与水量、水质无关，即水量、水质不是该浇注料产生气孔的主要原因。

浇注料施工

3.1 浇注料搅拌

该浇注料对施工温度要求严格，要求施工温度在 30 以下。而在夏季 7 ～ 9 月施工当地环境温度大多在 30 以上，为了确保浇注料施工质量，将浇注料存放在室内，搅拌站安置在锅炉结构下部避免太阳曝晒，并采取在施工用水中加入冰块降低水温至 20 以下，从而降低拌合料的温度。

3.2 浇注料运输

浇注料的初凝时间为 30 min。初凝时间较短，必须在15min以内将拌合好的料运送到施工地点，尽量缩短运输时间，使用电葫芦、卷扬机、门架为垂直运输设备。

3.3 浇注料入模

浇注料入模时应均匀布料，不得在一个位置连续倾倒浇注料，对于燃烧室与各部位接口处的异型浇注料模仓，浇注料入模只得在较小的范围内布料，应一边布料一边用小铁锹刨平。在入模时散落在已浇注的浇注料表面应即时清理干净，保证浇注料表面光洁。

3.4 浇注料振捣

浇注料振捣时振动棒应缓慢拖动，让气泡均匀排除，但振动时间也不能过长，避免造成浇注料骨料与粉料的偏析。在浇注时安排专人检查模板支撑情况，预防出现胀模、漏浆。

3.5 浇注料脱模与养护

浇注料初凝12 h 后可脱模，脱模时浇注料的强度应能保证脱模时其表面及棱角不损坏。一般应按模板支设顺序逆向拆除，即最后支设的最先拆除，最先支设的最后拆除。不得用力敲打模板及浇注料，以防损伤浇注料。对于各孔洞、通道处的模板，浇注料的强度应达到终凝强度的75% 后方可拆除模板。浇注料在拆除模板后应进行自然养护。

施工结果

该浇注料施工工艺优点:表面光洁明亮、气孔率低、密实度高、浇注质量非常好、质量合格率达到95% 以上。施工工艺难点:模板必须使用高光洁模板，小模块分块间隔支模数量大、难度大、施工工序多、费工耗时，浇注料搅拌、运输、浇注、振捣质量要求严格。要达到本工程Alsthom 公司的质量要求，其施工工期相对较长，施工成本相对较高。

结论

通过对该工程浇注料施工存在的气孔率、光洁度、密实度质量问题的深入分析研究，反复多次进行浇注试验，找到了气孔率高的主要原因;通过严格控制浇注料的搅拌、运输、浇注、振捣各工序，确定施工振捣时间，最终解决了该浇注料施工质量问题，达到Alsthom 公司的质量要求，赢得了业主及Alsthom 公司专家的好评与赞誉。

影响因素

概述

地铁土建工程投资巨大，合理确定地铁隧道开挖断面尺寸，对地铁工程投资有着十分重要的作用。在总结了北京、上海、广州、南京等地铁隧道建设的基础上，《地铁设计规范》对不同城市应采用的地铁隧道净空余量做了规定，但是未对影响地铁净空余量的施工方法、施工质量、工程地质等因素进行分项规定。在实际施工过程中，由于净空余量预留过大，造成混凝土工程量增加或拱墙背后注浆、回填不密实的现象经常发生。因此合理确定隧道开挖断面，不仅可以起到节约地铁工程投资的作用，而且有助于提高工程实体质量。本文结合沈阳地铁工程实例，就影响隧道净空余量的主要因素进行探讨。

1 挖区间隧道净空余量影响因素分析

1.1 工程概况

沈阳地铁一号线滂黎区间左线DK21 + 485— DK21 + 710. 63 区段为明挖结构，隧道断面为矩形。底板厚600 ～1 100 mm，顶板厚600 ～1 000 mm，结构高度6 400 ～7 300 mm。明挖区间线路由两个矩形结构渐变为一个矩形结构，结构为C30 防水混凝土。明挖隧道采用800@ 1 200 钻孔灌注桩作为围护结构，混凝土等级为C30，桩间挂网喷射混凝土。基坑支撑系统横撑采用600、t = 14 mm 钢管。

滂黎明挖区间勘察深度范围内的地层结构由第四系全新统人工填筑层，第四系全新统浑河高漫滩及古河道冲积层，第四系全新统浑河新扇冲积层，第四系上更新统浑河老扇冲积层，第四系下更新统冰水沉积相地层组成。

1.2 净空余量影响因素分析

1)滂黎明挖隧道结构变形及位移。

2)测量误差《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》12. 4. 3 规定，明挖隧道结构边、中墙模板支立前，应按设计要求，依据线路中线放样边墙内侧和中墙中线位置，放样允许偏差为± 10 mm。从现场施工测量复核的情况来看，施工单位的测量误差能控制在规范要求的范围内。

3)立模、模板变形误差在明挖区间隧道结构施工完成后，施工单位、监测单位对隧道断面误差状况进行了复核。为了便于对立模及模板变形误差进行分析，结合施工现场的实际情况，本文在对断面误差复核结果进行分析时做了以下几点假设:由施工测量引起的误差为± 10 mm;同一断面各测点误差的最小值是由于立模误差引起的;同一断面最大误差与最小误差的差值是由于模板变形引起的。

2影响地铁隧道净空余量的主要因素

2.1 地质条件

隧道横向位移、竖向位移与地质条件关系密切。上海、南京地区地质条件差，在施工及运营过程中地铁隧道均会产生较大收敛。黄小平通过研究表明，上海轨道交通2 号线人民广场站—南京东路站上行区间隧道，2006 年水平径向收敛变形平均值为44 mm。北方大多数地区地质条件较好，各类隧道收敛值较小。徐建国通过对分水岭隧道施工监测数据的分析得出，隧道横向最终收敛值在10 mm 以内。沈阳地铁滂黎明挖区间隧道收敛值为6 mm 左右;小滂盾构区间隧道收敛值在10 ～20 mm 之间;滂黎矿山法隧道的初支收敛值在10 ～20 mm 之间。

2.2 施工测量

通过理论分析在明挖隧道设计、施工过程中，需要考虑到地面控制测量、联系测量以及施工测量误差对隧道净空的影响。在盾构法、矿山法隧道设计与施工过程中，需要考虑地面控制测量、联系测量、地下控制测量以及施工测量误差，其中地下控制测量误差与隧道贯通长度有密切关系( 基本成正比关系) ，隧道贯通长度越长该误差值越大。沈阳地铁滂黎暗挖段 ( 矿山法施工 ) 隧道贯通长度约400 m，隧道横向贯通误差为10 mm;小滂盾构区间长度为1 500 m，隧道横向贯通误差为35 mm。

2.3 施工质量

《地下铁道工程施工及验收规范》(GB50299—1999)对各种工法施工的混凝土结构的允许偏差做了明确规定(表4)。从我们国家各个城市地铁工程施工情况来看，大多数施工单位的灌注桩垂直度、模板安装、管片拼装质量距离国家规范的要求还存在一定的差距。

3结束语

地铁隧道工程净空余量，与工程地质条件、施工质量、施工方法等密切相关。在实际工作中，设计单位可以根据工程地质情况、施工工法、隧道长度等因素合理确定隧道净空余量。对于沈阳、哈尔滨等地质条件好的地区，可以适当减少隧道收敛预留量; 对于隧道贯通长度短的盾构及矿山法隧道，可以减小地下控制测量误差的预留量。施工单位应根据自身实力，合理选择隧道开挖断面，对于明挖区间隧道，在立模质量好的情况下，可以合理减少施工立模误差预留量; 对于盾构区间隧道，在管片拼装错台小、盾构机姿态控制能力强等情况下，可以合理减少盾构机开挖断面; 对于矿山法施工的隧道，可以根据地下控制测量误差的不同，设计不同的初期支护开挖断面。合理确定隧道净空余量的大小，需要设计、施工单位将信息化工作切实落实到位。将施工中收集的隧道收敛、测量贯通误差、模板变形等信息通过分析整理，反过来用于指导设计和施工。只有这样才能将国家提出的“地铁工程建设应做到安全、可靠、适用经济和技术先进”的要求落到实处。

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