客运专线隧道接口施工管理与工程实践

白金林,刘 伟,朱海斌

(中铁十二局集团武广铁路客运专线项目经理部,广东清远 511510)

1 工程概况

山天尾隧道是武广铁路客运专线上重点隧道之一,全长3 851 m,地质条件较为复杂,地下水系较发育,浅埋段、断层带多,衬砌类型为曲墙仰拱复合式衬砌,Ⅲ级围岩1 300 m,Ⅳ级围岩770 m,Ⅴ级围岩1 738 m,共设置14个综合洞室和1个变压器洞室。

隧道接口工程主要有通信、信号、电力电缆沟槽,接触网预埋槽道和防闪络接地,过轨管线预埋、综合洞室接地预留、无砟轨道综合接地等,全隧接地端子156处,接触网预埋槽道327处,过轨管线17处,各类连接164处。

2 接口管理

2.1 接口定义

接口是从计算机行业引入的一个界名词,指微机与外设的电路连接称为接口。接口是用来定义一种程序的协定,通俗地说就是函数的集合体,是一组包含了函数型方法的数据结构,在工程建设中引入接口是指两个或两个以上组织、设施、功能或计划安排相交,并且可能发生冲突或需要协调的部位,一个接口至少与两方相关。

按站前工程载体划分,接口工程主要含桥梁预留接口、路基(含车站)预留接口、隧道预留接口、轨道预留接口四大类,主要项目有综合接地、过轨管线、接触网槽道、接触网基础、锯齿槽口、电缆爬架、预留端子、电缆槽及手孔等预留项目,涉及站前施工全过程。

2.2 接口管理特点

在客运专线建设中，站前站后各专业及运营维护系统之间存在着复杂的接口关系,同一项目的接口为内容相同、方面相反的系统,站前工序为接口响应方,是接口条件实现的载体,站后工序为接口要求方,为接口响应方提供实现接口的条件,双方须相互创造有利条件来实现接口顺利实施。

接口工作必须按规定的程序办理,凡涉及接口的事项,该接口相关的各方不得单方面进行决策或决定,涉及不同单位或部门时,各单位或部门不得以惯例、内部的特殊性或其他理由拒绝接口事项的落实,接口的提出、讨论、处理、实施到反馈等过程必须形成一个信息的闭环,避免造成接口的遗漏,过程和结果必须以正式的书面形式进行记录并签认,不得以口头或非正式的方式作为依据。

2.3 接口管理组织机构

接口工程质量直接关系到客运专线系统的成败,因此从组织上成立赋有职权的接口管理部门,接口管理部门和接口管理负责人主要是在项目组织中建立项目关联各方的相互制约机制以及接口的档案管理,协调各方冲突、监督接口各方做好接口施工预留,制定一系列接口管理办法和规定,确保整个客运专线系统集成的成功。

制定项目接口管理实施细则,用于落实各方职责,明确相关方工作程序流程,以便实现全面、准确、系统地把握接口动态,实现科学有序的全过程控制接口质量,系统、完整的实现建设中各专业的无缝衔接。

2.4 接口档案管理

根据客运专线设计的客观规律和站前与站后的逻辑关系,采用接口管理矩阵、接口日志、接口形象进度图等模式来实现动态管理。

接口管理矩阵是用来完成接口清理，避免接口遗漏的必要数据库文件,首先对接口图纸进行定期清理,并及时收集接口相关方新的接口要求纳入矩阵,并建立接口台账。

将接口施工的各项事宜在接口日志中逐条记录完整,根据日志及接口台账绘制接口形象进度图,反映接口施工动态,及时指导现场施工并纳入接口管理矩阵。

根据接口施工图、会议纪要、技术交底和相关方要求,结合站前施工工序及时编制接口作业指导书,指导现场接口施工。

接口施工完成后,进行质量检查和电气测试,确认合格后填写接口检查记录表进行相关方签认。

3 隧道接口施工

隧道内接口工程包括综合接地及防闪络接地系统、接触网预埋槽道、电缆沟槽、过轨管线等。主要有：纵向贯通地线、纵向接地钢筋、环向接地钢筋、接地钢筋网片、接地端子、综合洞室接地、过轨管线、预埋槽道及加强钢筋、防闪络接地等。

3.1 综合接地及防闪络接地

3.1.1 结构形式与布置

首先要明确,防闪络接地也属于综合接地类,但由于防闪络接地具有其区别于其他综合接地的特殊性,故单独列出来表述,隧道内综合接地和防闪络接地见图1。

图1 隧道内综合接地和防闪络接地(单位：m)

(1)综合接地(不包括防闪络接地)

①综合接地包括建筑物(隧道)本身的接地和隧道内各种设备的接地。

②隧道中综合接地利用贯通地线和接地极实现。在隧道内左右两侧的电力电缆槽中各敷设1根贯通地线,隧道内产生的电流通过接地钢筋、接地端子、连接线导至接地极和贯通地线上,达到接地目的,综合接地具体设置因围岩级别不同而不同。

(2)防闪络接地

在高电压作用下,气体或液体介质沿绝缘表面发生的破坏性放电,放电时的电压称为闪络电压。闪络通道中的火花或电弧使绝缘表面局部过热造成炭化,损坏表面绝缘,因此,需设置防闪络措施。隧道内防闪络接地主要通过接地钢筋将闪络电流导入大地来实现,纵向接地钢筋不大于100 m断开1次,断开距离不小于10 cm,尽量减小闪络影响范围,隧道内防闪络接地专为接触网设置。

①Ⅱ、Ⅲ级围岩隧道防闪络接地钢筋设置

当隧道内设置单组(一组2个)或者双组槽道时,二次衬砌内设置1处钢筋焊接网片加固槽道和1根φ16 mm环向钢筋(单独加入)作为接触网专业的防闪络环向接地钢筋,环向接地钢筋网片与槽道底钢筋与通信信号电缆槽侧墙上部的φ16 mm纵向结构钢筋连接。

②Ⅳ、Ⅴ级围岩隧道及明洞防闪络接地设置

利用二衬结构钢筋作为接地钢筋。在接触网基础附近接触线垂直向上投影两侧一定范围内,选择多根纵向结构钢筋与槽道焊接作为接地钢筋,纵向接地钢筋与环向接地钢筋“L”形焊接。

3.1.2 施工工艺流程

综合接地及防闪络接地施工工艺流程：接地极设置→钢筋预留及初支其他接地→二衬内防闪络接地设置→电缆槽内接地设置→贯通地线敷设及连接。

3.1.3 施工方法及注意事项

以武广铁路客运专线XXTJⅥ标为例,具体施工步骤如下。

(1)接地极设置。围岩级别不同,接地极的设置各不相同,见表1。

表1 各类围岩接地极设置

(2)钢筋预留及初支其他接地。Ⅱ级(有仰供)、Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级围岩的环向接地钢筋或环向接地钢架都需要在底部预留1根φ16 mm引上接地钢筋。Ⅱ级(无仰供)每个接地极需预留1根φ16 mm引上接地钢筋(该φ16 mm引上接地钢筋的埋入端与接地极的1根φ16 mm横向接地钢筋可靠焊接)。明洞每个接地极预留1根φ16 mm引上接地钢筋(该φ16 mm引上接地钢筋的埋入端与接地极的1根φ22 mm环向接地钢筋可靠焊接)。

(3)二衬内防闪络接地设置,见表2。

表2 各类围岩二衬内防闪络接地设置

(4)电缆槽内接地设置。隧道两侧通信信号电缆槽侧墙上部分别设置1根纵向接地钢筋,电缆槽内接地端子通过预埋综合接地钢筋连接到纵向接地钢筋上。每根环向接地钢筋和环向接地钢架都在底部预留了1根接地引上钢筋(包括防闪络接地引上钢筋)。纵向接地钢筋通过与每根引上钢筋可靠焊接。纵向接地钢筋通过连接钢筋和接地端子每100 m与贯通地线连接1次。注意纵向接地钢筋每100 m需要断开1次。

(5)贯通地线敷设。直接敷设在电力电缆槽内,并采取砂防护。贯通地线每100 m与纵向接地钢筋连接1次。

3.1.4 质量控制与检查验收

综合接地验收内容主要有接地电阻和贯通电阻测试。要求：接地极接地电阻不大于10 Ω,困难地区接地电阻不大于20 Ω,贯通地线上每点接地电阻不大于1 Ω,贯通电阻小于0.01 Ω。

3.2 接触网预埋槽道

3.2.1 结构形式与布置

隧道工程接触网与路基、桥梁接触网作用一样,但结构形式完全不一样。隧道内采用悬挂式。悬挂安装基础采用锚杆槽道形式进行预留预埋。接触网基础预埋后,不需任何钻孔螺栓或焊接方式,采用T形螺栓将接触网吊柱和支架等连接至混凝土结构上,槽道见图2、图3。

图2 拆模后的接触网槽道

图3 安装吊柱后的接触网槽道

3.2.2 施工工艺流程

接触网预埋槽道施工工艺流程：施工准备→槽道定位→锚杆、接地钢筋焊接→灌注二衬混凝土→脱模后槽道检查、保护。

3.2.3 施工方法及注意事项

(1)施工准备

①依据台车模板上槽道的设计要求位置,测量放样,在模板台车的相应位置准确划出定位线,依据槽道的类型在台车上开定位孔。

②检查槽道内发泡填充物的完整状态,如有残缺,应进行填充。

③槽道焊接成组,将2根槽道用3根40 cm长的φ16 mm圆钢分为左中右进行平行固定焊接,并在相邻2根定位筋之间用φ16 mm圆钢作对角连接，以保证槽道成一整体,要求槽道间距平行,避免八字形和上下错位。

(2)槽道定位

①槽道组“L”形焊接定位：根据测量出的槽道准确位置,将焊接固定好的槽道组用“L”形定位钢筋焊接固定在钢筋网上就位。

②锚杆加固定位：在槽道后部锚杆处,垂直槽道方向间隔绑扎或焊接带弯钩的几根短钢筋,弯钩与槽道方向一致,将锚杆加固在钢筋网上。

③T形螺栓双螺母定位：利用台车模板开设的定位孔,采用T形螺栓将槽道组紧贴固定在台车上,T形螺栓采用双螺母。

(3)防闪络接地钢筋焊接

根据接地要求,将槽道和环向接地钢筋进行可靠焊接,检测槽道贯通电阻,贯通性合格后方可进入下道工序。槽道锚杆与防闪络接地钢筋可靠焊接,并测试接地电阻合格后进入下道工序。

(4)混凝土浇筑和脱模后槽道检查、保护

①台车模板封堵完后,进行二次衬砌浇筑。

②脱模后T形螺栓螺母松开,打开封堵,将T形螺栓反方向旋转90°,取出螺栓。

③将槽道表面的水泥砂浆清除,槽道固定点处重新填补上发泡填充物,做好后序防护工作。

3.2.4 质量控制与检查验收

槽道里程、位置、型号根据设计图纸要求确定,一组槽道的平行误差不超过±5 mm,隧道顶部槽道垂直线路方向的左右误差不超过±30 mm,槽道和线路垂直方向的误差不超过±10 mm,槽道嵌入混凝土表面的误差小于5 mm,垂直或平行线路施工误差≤5 mm/m,槽道组间距小于1.9 m时,容许偏差±10 mm,组间距大于1.9 m时,容许偏差±40 mm。

3.3 电缆沟槽

3.3.1 结构形式与布置

隧道内电缆槽同边沟设置在线路两侧,接地端子设置见图4。

图4 电缆槽接地端子设置

3.3.2 施工工艺流程

施工工艺流程：准备和清理工作→钢筋绑扎、立模→过轨管引接→焊接接地端子→混凝土浇筑。

3.3.3 施工方法及注意事项

(1)准备和清理。与二衬和底板相接处进行凿毛处理,并将凿毛后的混凝土面清理干净。

(2)钢筋绑扎、立模。注意模板安装牢固准确,防止涨模、跑模。

(3)过轨管引接。注意电缆槽和过轨管相接的地方要保证过轨管的穿出和顺接。

(4)焊接接地端子。武广铁路客运专线设计情况为:通信信号电缆槽外侧壁(对应轨道侧)每50 m设置1个接地端子,用来连接轨道板上接地端子(与桥梁防撞墙上接地端子和路基接触网基础上线路内侧接地端子的作用相同)。每道电缆槽,内侧壁上每个接地单元内(综合接地钢筋每100 m要断开1次,则每段为1个接地单元)设置1个接地端子。电缆槽内接地端子设置在电缆槽外侧壁接地端子的同一横断面上。

(5)混凝土浇筑。混凝土浇筑注意不要因为振捣等原因破坏过轨管和使接地端子移位。

3.3.4 质量控制与检查验收

验收检查电缆槽外观质量,检查各接地端子预埋位置是否符合设计里程,埋设嵌入误差是否在规定范围内。

(1)外观质量。要求表面平整,颜色均匀,不得有露筋、蜂窝、孔洞、疏松、麻面和缺棱掉角等缺陷。

(2)接地端子。按照设计里程埋设,嵌入误差不大于5 mm,并喷涂“▽”接地标志。

3.4 过轨管线

3.4.1 结构形式与布置

隧道中各类电缆线通过预埋过轨管的形式过轨,各专业过轨管均布设于隧道洞室或洞口附近,隧道过轨管平面布设见图5。

图5 隧道过轨管平面布设示意(单位：cm)

(1)每个隧道进出口处设置信号、通信、电力过轨管线2组，共6根。

(2)每个综合洞室处设置信号、通信、电力过轨管线2组，共6根。

(3)每个变压器洞室处设置电力过轨管线2组，共6根。

(4)强、弱电过轨管间应保证一定间距(≥60 cm)。

(5)无仰拱地段设置过轨时,过轨管处应挖“U”槽埋设,埋设以后用M10水泥砂浆封填,并保证过轨管周边水泥砂浆厚度不小于5 cm,隧道无仰拱过轨管“U”形槽见图6。

图6 隧道无仰拱过轨管“U”形槽示意

3.4.2 施工工艺流程

施工工艺流程：仰拱填充施作→管内预留穿线铁丝→铺管→管口防护→电缆槽施作时过轨管引接→管口防护。

3.4.3 施工方法及注意事项

(1)在仰拱填充施作时,底板施作之前按设计图纸要求位置和数量进行管线埋设。无仰拱地段需要沿管线铺设方向开挖宽度为1.5 m的“U”形槽,“U”形槽底部曲率与管线一致。

(2)铺管。管线从综合洞室两侧电缆槽引出，与线路平面成45°夹角,按八字形排列下穿中心水沟或者从中心水沟上面通过(需满足管顶至轨面距离不小于857 mm)至对侧各电缆槽(包括通信、信号、电力3种过轨管)。管线间距不小于60 cm,弯曲半径不小于15D(D为过轨管直径),过轨管从电缆槽内穿出需露头至少2 cm,引入沟槽采用弯头或定制异型管引接。

(3)管口防护。管内需要预留穿线用的φ2～3 mm铁丝2根,管口采用土工布填塞和包裹双重防护,并用绳系紧。

(4)电缆槽施作时过轨管引接。过轨管最终是要引接到电缆槽内,电缆槽施作时注意过轨管的顺接,防止引接段因弯曲程度过大引起管道不通。

3.4.4 质量控制与检查验收

(1)过轨管的材质应保证强度要求,环刚度不小于8 kN/m2,可采用HDPE双壁波纹管。

(2)过轨管的两端向上为立体弯曲,确保弯曲半径满足电缆最小弯曲半径的要求,一般采用15D。

(3)管口必须及时防护,防止在进行其他工序施工时致使管口被混凝土等杂物堵塞。可用土工布堵塞或包裹管口。

(4)检查管道是否畅通。根据不同专业的电缆直径,制作同等直径或大一等级直径的“地老鼠”,两头用铁丝牵引,以“地老鼠”能在管道内任何部位畅通为合格。

4 结语

通过武广铁路客运专线山天尾隧工接口施工管理实践，有以下体会。

(1)体系健全,组织有力

局项目到各分项目到作业队阶梯形设接口工程师,负责管段内接口工程技术指导和对外、对内协调接口工作,层层建立强有力的接口质量保证体系。

(2)接口隐蔽工程制

“三检”制、接口隐蔽工程制、接口考核奖惩制,落实各级接口工作岗位,接口工程划入隐蔽工程控制管理,把接口管理纳入日常评比考核范围。

(3)作业标准,工艺保障

接口工程安装精度高,针对施工过程关键点,制定接口施工台账、作业指导书、单项质量要点控制手册,在每一单项展开施工前,先进行工艺样板试验,确保接口工程满足设计要求,达到管段内接口工程整齐划一。

(4)培训学习经常化

由于客运专线建设在国内尚属首次,加上施工人员对客运专线的整体性和系统集成缺乏深入理解,也没有成熟的施工工法,站前与站后专业知识结构也不同,客运专线接口施工陌生,管理上缺乏经验,培训工作显得尤为重要,因此,在接口施工中逐渐摸索总结经验吸取教训,同时借鉴国外(外方监理)接口管理的经验,结合武广铁路客运专线建设的具体实践,分阶段及时对作业人员进行接口管理培训与学习,深入贯彻客运专线接口工作的重要性，使其作业人员达到观念上的彻底转变,技术上的逐渐成熟,做到接口知识普及,知其所以然。

(5)细节决定成败

接口工程点多面广,施工过程中稍有不慎容易出现错、漏和不规范现象,施工中每一个细节的监控管理、检查和检测,使每一项接口工作在运行程序上完整闭合,真正做到细节取胜是做好接口工作的核心。

(6)主动接受相关方检查指导监督

施工过程中,加强与外方及中方接口监理工程师、咨询工程师和站后四电单位的联系沟通,经常邀请他们给现场技术人员讲课和指导,对每一个关键接口工序主动邀请他们到现场检查,从第三方的角度控制把关接口工程质量,做到事前控制,施工过程中不断对施工工艺进行改进。

[1] 铁集成[2006]220号,客运专线综合接地技术实施办法(暂行)[S]．

[2] 铁建设[2005]160号,客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准[S]．

[3] 中铁二院工程集团有限责任公司.双线隧道洞室及站后附属构筑物图[Z].成都：中铁二院工程集团有限责任公司，2006.

[4] 中铁第四勘察设计院集团有限公司.隧道接触网基础预留安装图[Z].武汉：中铁第四勘察设计院集团有限公司，2006.

[5] 中铁第四勘察设计院集团有限公司.双线隧道复合式衬砌(综合接地、电气化接地)图[Z].武汉：中铁第四勘察设计院集团有限公司，2007.

[6] 武广铁路客运专线公司.武广铁路客运专线接口管理办法[Z].武汉：武广铁路客运专线公司，2006.

[7] 潘光艳.客运专线路基与相关站后专业系统集成问题探讨[J].铁道标准设计，2005(3).