一种隧道突水涌泥的快速封堵模板台车及施工技术

蒋忠全，段平安，张国成，乔磊，赵荣立，李建高，向安平

（中铁隧道集团三处有限公司，广东 深圳 518048）

1 立项背景

目前隧道穿越富水地层施工是家常便饭，施工过程中易引起掌子面涌水、涌沙、泥石流等现象发生，对已完隧道以及施工人员、设备、物资的安全都有伤害很大，会产生不可逆转性灾难。

2 创新主要思路

当隧道发生施工过程中易引起掌子面涌水、涌沙、泥石流等现象发生，为了保护已完隧道，快速行成封堵，切断其危害通道，同时对故障段隧道能进行下一步更好的处理、施工，建立快速一堵临时封堵墙是一个很好的选择手段。

3 创新原理

一种隧道突水涌泥的快速封堵模板台车，包括能够呈旋转式打开及旋转式关闭的前封闭模板和后封闭模板，前、后封闭模板之间通过拉杆连接，前、后封闭模板均是由中心模板、旋转模板和折叠旋转模板连接组成的三层结构，（中心模板为旋转依托，旋转模板和折叠旋转模板，通过在中心模板上设立旋转轴完成模板打开与关闭，形成一个整体圆形模板封闭整个原型隧道），在中心模板的中心位置处设有供人员进、出的通道，进出通道贯穿前、后封闭模板，在进出通道的两端口均设置有能够开启和关闭的封闭门。

在两层模板之间灌注砂浆，形成一段封闭墙。

4 创新做法

新型模板台车设计如下。

（1）按照隧道内静空尺寸进行快速封闭模板台车的设计，使旋转式模板，打开时能完全封堵其隧道断面、并作为应急抢险物资设备贮备，见图1～4。

（2）隧道施工中掌子面突发涌水、涌沙，不可控风险时，快速将风险应急模板台车运输、牵引至封闭段。

图1 风险应急模板台车模板关闭示意图

图2 风险应急模板台车模板打开示意图

图3 风险应急模板台车灌注临时封堵墙示意图

（3）临时封闭段需提前拆除轨道、电缆线、照明线、水管、通风管、高压风管、人行走道板等所有设施。

（4）风险应急模板台车通过外在牵引力就位封闭段，启动发电机，对洞内封闭段进行紧急照明和排水等措施。

（5）通过旋转杆对两组旋转式模板打开，封闭隧道断面。旋转式模板以轴心为中心进行分块，进行旋转打开或关闭。

（6）封闭模板由前、后两组旋转式模板组成，每组模板由三层旋转式模板旋及中心模板、旋转模板、折叠旋转模板转组成。

（7）模板就位后，用定位卡快速进行对模板定位、密封。

（8）前、后两组模板就位后，用拉杆进行连接。

（9）模板就位后，安装注浆口、排水口、进水口、电缆口、低压电线口密封法兰。

（10）模板与隧道砼壁之间缝隙用小块模板进行封闭。

（11）模板台车的车架上设有沙浆罐、砂浆泵，通过砂浆泵对两组模板之间泵送砂浆进行填充，完成临时封闭墙。

（12）模板旋转关闭功能，为了模板台车在隧道行走过程中，避开施工隧道中相关设施。

（13）中心模板中心位置留有一个通道，作为施救人员临时进、出观察使用，通道两端设计封闭门。

（14）两组模板之间为封闭墙，并留有进水管、进气管、排水管、电缆通道、低压线以及备用管道。

（15）通过功能管道对故障段进行必要的观察、干预、施救等措施。如加高压气体、高压水，使故障段达到稳定，控制其事态发展。

（16）故障段隧道险情排除后，开启排水口，排空故障段流动性物资。

（17）开启人员通道。注意隧道故障段里面的情况变化，防止风险再次发生。

（18）人员进入故障段进入一步处理。

5 产品验收

图4 风险应急模板台车行进、就位示意图

本产品经过天津市地下隧道集团有限公司、中铁隧道集团3处有限公司以及中铁隧道集团3处天津地铁5、6号线文化中心1标项目经理部等专家论证认定。加工组装完成，专家们进行了工厂功能性验收，并进行了功能演示，能满足基本功能需要。见图5～10。

图5 产品工厂验收1

图6 产品工厂验收2

图7 产品专家验收3

图8 产品功能演示1

图9 产品功能演示2

图10 产品功能演示3

6 效益分析

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：是对已完隧道的一种保护措施；对隧道施工中掌子面突发涌水、涌沙事故时，能及时、快速控制；隔离故障段与已完隧道段，避免已完隧道伤害或报废；同时对施工人员、设备、物资是一种安全保护；是一种改革性隧道保护措施，具有重大意义。

7 获奖

此技术国家级专利（专利号：ZL2016 1 0129244.9）。