液压履带式仰拱栈桥在软弱围岩仰拱施工中的研发及应用技术

李晓辉

中铁隧道集团二处有限公司 河北三河 065200

隧道仰拱施工一直以来是影响隧道施工进度、质量控制的一个关键工序，隧道仰拱栈桥是隧道仰拱施工的关键设备，传统隧道施工多采用简易式栈桥[1-2]，随着隧道标准化、机械化配套要求越来越高，安全、高效、便捷的自行式移动栈桥成为必然的发展趋势。

文献[3]《隧道仰拱全幅施工技术》，介绍了一种轨行式隧道仰拱栈桥的应用。相比简易式栈桥，更加安全、可靠。但轨行式栈桥在进行纵向与横向状态转换工序时，需要人工移动、铺设钢轨，投入人力多、花费时间长，且劳动强度大、施工效率低等问题，对地面工况要求较高，所以该形式栈桥应用具有一定局限性。

中铁隧道集团二处有限公司制造公司一直致力于隧道自行式仰拱栈桥的研发设计，以期研发一种安全、可靠、移动便捷的多功能移动栈桥，更好的提高隧道标准化作业和机械化配套要求。

1 工程项目简介

银西高速铁路，起自西安北客站，向西北经咸阳机场、彬县后进入甘肃境内，经宁县、环县进入宁夏回族自治区，沿G211前行经吴忠市跨黄河经灵武市引入银川枢纽银川站。线路两端连接省会城市，正线长度616.81km，其中陕西省境内163.21km，甘肃省境内271.85km，宁夏自治区境内181.75km。高铁北端经包兰铁路连通宁夏及蒙西地区，中部与太中银铁路、西平铁路及规划平凉至庆阳至黄陵铁路相接，南端通过西安枢纽与陇海通道以及西成客专、西康铁路、宁西铁路等衔接，辐射华东、中南、西南等广大地区。速度目标值为250km/h预留350km/h。

中铁隧道集团二处有限公司承建新建银川至西安铁路（宁夏至甘肃段）先期开工工程YXXQ-SG2标段庆阳隧道位于庆阳站-庆城站之间，甘肃省庆阳市庆城县境内，董志塬北缘。起讫里程为：DK259+300至DK273+254，全长13954m。庆阳隧道经过甘肃省庆阳市庆城县驿马镇及白马铺乡，隧道进口位于庆阳西峰区与庆城县界的驿马沟支沟左岸，出口位于白马铺乡教子川右岸，两处洞口车辆无法到达，交通不便。洞身主要穿越黄土沟壑梁峁区，地面高程1164m-1482m，相对高差150-250m，南高北低，边缘破碎。沟壑发育，支沟下切较深，多呈“V”字型，两岸边坡高陡，局部发育滑坡、错落、溜坍和黄土陷穴等不良地质现象。

2 软弱围岩全液压履带式自行栈桥设计方案

YXXG-SG2标段多为IV，V级黄土软弱围岩，仰拱封闭步距要求高，采用三台阶法，挖掘机辅以人工开挖[4-6]。

下部仰拱一次开挖2榀拱架距离，仰拱开挖后，履带式栈桥前移，在栈桥底部进行拱架支护、喷混等初支作业，及时封闭成环。工序流程及技术方案如下：

2.1 栈桥通车出渣状态，见图1

图1

2.2 仰拱开挖状态，见图2

2.3 栈桥前移就位，见图3

图2

图3

3 实际应用

3.1 应用初期存在的问题

YXXG-SG2标1工区于2016年9月开始拼装使用设备，在栈桥使用初期，V级围岩施工进度能够达到60m，且存在栈桥应用时超步距，掌子面停工的情况，主要因素为：

（1）对设备不熟悉，操作不熟练。此栈桥是针对黄土隧道设计，在传统黄土隧道施工中，施工工人未应用过此类设备，对设备的操作、使用需要一个熟悉的过程。

（2）施工组织调整问题。在开挖下台阶仰拱时，需要在断路情况下，将下台阶仰拱渣土前翻至掌子面方向，此工序大约耗时1.5小时左右。在实施此道工序时，掌子面无法出渣。故此时掌子面可进行开挖、立拱、喷混等工作，提高了对现场施工组织的要求。

（3）栈桥前部支撑不到位。设备前部设计有辅助支撑，主要作用是减缓栈桥结构的受力和变形，在应用初期，施工人员存在不使用辅助支撑的现象，这样会给设备应用与现场施工留下安全隐患，纠其根源是隧道施工人员对设备的设计未完全理解，故此类问题需要通过施工管理来管控。

3.2 目前应用效果

目前，通过适当调整现场施工组织，合理的操作使用设备，该栈桥应用成果比较理想，已解决了应用初期存在的步距超标问题，目前可以实现V级围岩月进90m，IV级围岩月进120m。通车时强度与刚度有保证，确保了栈桥上部通车出渣与底部仰拱施工平行作业。

4 栈桥优点与应用前景展望

（1）安全：首先杜绝了栈桥过车的意外发生，强度、刚度、稳定性均良好，不会发生侧翻事故，避免了仰拱处车辆与人员发生安全事故造成的损失。

（2）高效：栈桥所有动作均通过液压系统实现，每次的工作循环中，可以只使用少量的人员操作和观察就能完成所有的栈桥动作，为施工现场节省大量人力和时间。

（3）经济性好：栈桥的设计寿命长，在长时间的使用后不会有结构性的变形，能多次利用，为隧道施工节约大量成本。

（4）提升施工形象、提高施工质量：该栈桥可实现仰拱一次12米施工，减少了仰拱施工缝，保证仰拱施工质量，提高生产效率。实现了仰拱施工与开挖、初支、衬砌立体交叉同步作业，安全可靠、提高了隧道施工效率，提升机械化配套水平。此栈桥的成功应用，标志着软弱黄土围岩隧道配备自行式仰拱栈桥已经趋于成熟。