新型支持结构在长株潭城际铁路地下超长小断面隧道中的安装工序研究

张军青

（中铁十一局集团电务工程有限公司，湖北 武汉 430074）

1 工程概况

1.1 项目概况

长株潭城际铁路[1]是湖南省“3+5”城际铁路网的核心项目，与普速铁路、城市轨道交通以及其他运输方式相互衔接和配合，是连接长沙、株洲、湘潭城市群的城际快速铁路、及接壤城镇之间的出行客流提供快速、准时、便捷的交通服务，为旅客出行提供多样化的选择。实现长沙至株洲、湘潭公交化运营，开启全新融城生活，长株潭城际铁路以长沙站为中心，衔接长沙西站、株洲南站、湘潭站三个方向，共设24 个车站，其中，长沙站-株洲南站段设长沙、树木岭、香樟路、湘府路、洞井、先锋、芙蓉南、暮云、九郎山、田心东、大丰、株洲、株洲南13 个车站；暮云站-湘潭站段设昭山、荷塘、板塘、湘潭4 个车站。长沙站以西段设开福寺、观沙岭、八方山、谷山、尖山、麓谷、长沙西7 个车站。其中中高架车站8 个，地下车站9 个，其余7 个为地面车站。长株潭城际铁路正线全长95.513km，地下隧道共2 座，均为双洞单线隧道，湘江隧道全长13.14km，树木岭隧道全长14.3km，占全线的28.73%，速度目标值为160km/h，是“城市中的地铁，地铁中的高铁”。隧道内接触网为柔性接触悬挂，采用三角腕臂支持结构安装，悬挂结构高度较低。

1.2 长株潭城际铁路盾构小断面隧道介绍及接触网参数标准

长株潭城际铁路盾构小断面隧道（图1），盾构隧道内径8100mm，轨面以上净高为6600mm，线路中线与隧道中线偏差150mm，施工误差为150mm，27.5kV 带电体距接地体距离不小于300mm。盾构隧道内接触网参数标准如表1 所示。

图1 长株潭城际铁路盾构隧道断面

表1 盾构隧道内接触网参数标准

2 技术难点

隧内速度目标值为160km/h，且风压大易导致受电弓无规律高速震动[2]。

地下隧道占全线的28.73%、隧道内径8100mm、轨面以上净高为6600mm，地下隧道长、断面小、净空低，使得施工安装难度大。

本次采用的支持结构装配形式在国内是首次，技术及施工人员缺乏三角平腕臂弓型悬挂安装施工经验[3]。

3 施工工序和首件定标，样板引路

3.1 工序流程

工序流程如图2 所示。

图2 工序流程

3.2 首件定标，样板引路

在隧道内条件成熟地段安装试验，首件定标，对施工人员进行各工序的现场技术交底，技术交底以现场照片为主附上文字说明，使得管理人员对一线施工人员交底更加简洁明了和易于掌握，快速提高施工人员施工技术，强化施工技能，通过首件定标统一了施工标准，且保证了后续施工的精确性。

3.2.1 隧道测量、隧道打孔

成立测量组，熟悉掌握测量流程和测量仪器的使用方法，对各种计算参数进行测量，确保测量精度，记录数据的准确性，实现可追溯。施工测量的主要依据是设计的接触网平面布置图。柔性接触网施工测量的主要目的是把施工图纸上支柱、悬挂点等布置在具体的施工场地，测量的精准度是保证后面各道工序能否顺利完成且满足设计要求的重要保障。一般由纵向测量和横向测量两步骤组成，通过确定支柱的位置进行横向定位，确保现场能满足跨距、吊柱限界等设计要求，是检验设计图纸是否符合现场实际情况，及时纠偏的有效手段。

技术人员根据测量数据，编制悬挂钻孔类型表和钻孔技术要求，向施工班组下达施工作业任务书，施工班组检查核对现场隧道壁上标明的悬挂类型数据无误后，按悬挂钻孔类型选用冲击钻头根据深度要求进行打孔作业。根据吊柱底座加工模板，利用水平仪进行定位校核，保证孔位精确并满足吊柱安装需求。

3.2.2 锚栓安装、吊柱安装

按照设计规定的安装方法和标准，或产品使用说明书的安装程序和要求，正确安装锚栓；螺栓埋设深度、规格型号符合设计要求；按照各种锚栓的扭矩标准，采用相符的扭矩扳手，锚栓安装前应彻底清除孔屑。化学药剂锚栓安装时，先将化学药剂管放入孔中，均速将锚栓旋入就位。这时化学药剂填充锚栓与钻孔之间的空隙。安装到位后，严禁再触动锚栓，隧道内化学药剂锚栓严格按锚栓选型表对号安装。

吊柱安装前复核安装位置：由两作业人员上梯车，放下线坠并垂吊，地面人员与之配合，测量吊柱限界，台上人员移动线坠，再根据吊柱顶端法兰宽度，复核隧道锚栓的的位置。两台梯车上作业人员用钢卷尺和水平尺相互配合测量两边沿线的高差，以确定垫片的厚度及位置。将吊柱底板孔对到预埋好的化学锚栓位置，辅助人员徐徐提高，防止损伤锚栓螺纹，并预拧紧化学螺栓。吊柱底座固定螺栓加装双螺帽、涂防松胶，并画线。在安装完吊柱后，应进行吊柱整正，对吊柱倾斜率和侧面限界测量和记录。

3.2.3 参数复测、计算

对安装完成后的吊柱参数复测（图3）及数据计算结果（表2）。

图3 参数复测

表2 数据计算结果 单位：mm

3.2.4 通过3D 建模来模拟隧道内接触网支持结构安装

根据测量数据进行计算，由腕臂厂家根据数据进行腕臂加工制作，通过模拟盾构隧道内接触网腕臂结构安装，在腕臂结构稳定且定位器处于理想状态下，能够保证安全绝缘距离且受电弓动态包络线满足机车运行要求。

3.2.5 隧内腕臂安装

腕臂是柔性接触网应用最为广泛的支持装置，用以支持接触悬挂、悬挂定位、传递负荷的作用。其结构形式较多，隧道内主要有中间柱、转换柱、中心柱、定位柱等类型。腕臂成品厂家预制腕臂包装架按锚段进行打包运送至现场进行安装，避免对腕臂管造成磨损，安装完成后中间柱用铁线按行车方向进行固定，转换柱两支腕臂用铁线绑在一块，腕臂安装后腕臂底座与支柱密贴，腕臂底座应水平，如图4 所示。

图4 隧内腕臂安装完成

3.2.6 对安装完成后参数检查、分析

腕臂悬挂安装完后，小组用接触网激光检测仪对悬挂状态及参数进行全面测量后对接触网状态进行了综合评定：满足机车受电弓动态包络线的要求、吊柱及腕臂满足空气绝缘间隙及安装尺寸、拉出值为-251mm、导高值为5305mm，结构高度为700mm，满足设计要求。

4 结语

盾构隧道断面小、净空低，施工难度大，为满足施工工艺要求，需根据隧道断面、线路条件确定接触网吊柱安装位置，并逐个进行精确测量、计算及模拟校核，通过首件试验证明该工序是科学合理的，确保预配精度及安装质量，提高施工效率，安装完成后保证了安全余量和定位器为理想状态，符合地下超长小断面隧道新型支持结构安装要求，满足可靠性、可用性、可维护性和隧道安全救援条件等需求，适应本工程特点，达到技术、质量、安全和经济性指标要求。