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宝兰客专1标隧道施工工艺改进经验交流宝兰客专隧道工艺改进现场观摩会经验交流----中铁十局宝兰客专项目部我项目部承建的宝兰1标全长25.8km，总造价19.996亿元。线路包括：6座隧道约24公里，占标段全长的93%；6座桥梁2.47公里（含线外）；无砟轨道预制289公里（单线公里），其中铺设51公里；路基两段83.25米；东岔车站1座。前言笔架山进口开工以来，为了充分发挥科技创新在工程建设中的主导作用，保证工程质量和提高工效，我们不断对隧道施工工艺进行改进和创新。主要包括：止水带热压硫化焊接及定位卡具、防水板超声波热熔焊机、隧道掘进水压爆破工艺、仰拱移动边模及定型端模、湿喷机械手等新工艺设备，经推广应用，取得了良好效果。水压爆破技术培训（一）工艺原理热熔焊机是由模具和控制箱两部分组成，模具内设有与控制箱相连接的电热元件，模具的界面形状与被加热元件相适应，模具的中间部位设有测温设施，混炼胶片与止水带接头处的硫化胶材料相似，亲和作用大，混炼胶片里的硫化剂扩散至接头界面，与硫化胶剩余的双键发生交联反应，形成共硫化体系，使接头处连为一体，加压硫化过程中需严格控制硫化温度和硫化时间。一、止水带热熔焊接及定位安装技术止水带热熔焊接设备（二）工艺特点1、止水带热熔焊接机操作方便，温度自动控制，焊接接头平顺、牢固，防水性能好。2、止水带调直夹具具有加工简单、操作方便的特点，止水带重量轻，便于安装，调直效果好。止水带热熔焊接止水带调直夹具（三）纵向止水带工艺流程及操作要点1、施工工艺流程止水带位置放样→止水带热熔焊接→止水带完好性检查→止水带调直夹具调直→止水带安装与定位→混凝土浇筑→调直夹具拆除2、操作要点（1）止水带连接：止水带安装人员在仰拱混凝土施工前，必须对止水带的长度进行检查。止水带的长度必须大于该段仰拱1.5m以上。如果长度不足，将止水带接长，以便下次止水带施作方便连接。（2）热熔焊接机使用方法：a、将两个止水带接头切齐对正。b、预留3-5mm接缝,将热混炼胶片填补在预留接缝处。c、用8cm宽、65cm长、2mm厚的生胶带包裹止水带接缝一周，并用手压实密贴。d、将连接接头位置置于热熔焊接主机上。e、在温控仪上调试好需要加热的温度，195℃±10℃。f、在加热过程中不断调整千斤顶，使两块模具缝隙刚好达到止水带厚度为止。g、加热时间10min±5min。待冷却到室温即可。止水带热熔焊接（3）止水带完好性检查：止水带安装前，必须对止水带进行完好性检查，检查止水带是否有断裂、破损、穿孔等缺陷。如果有缺陷，应立即对缺陷部位进行修补。修补采用热熔硫化橡胶粘补。（4）止水带调直：止水带在本次施作长度内，用专用调直夹具，将止水带调直。专用调直夹具是用两块角钢加上U型卡组合而成。纵向止水带安装、调直（5）止水带位置放样：施工测量人员在仰拱端头位置的边墙上，用红油漆画出“⊙”符号作为标记。并以书面形式告知止水带安装人员，止水带与“⊙”的位置关系。（6）止水带安装与定位：待仰拱混凝土浇筑接近止水带下方时，将止水带和调直夹具固定在仰拱钢筋和模板上。固定方法采用铁丝将铝合金夹具上的U型卡与仰拱钢筋和模板拉紧，使止水带在混凝土浇筑过程中不移位。（7）混凝土浇筑：止水带埋设高度范围内的混凝土，要在止水带两边对称浇筑，只有这样才不会使止水带发生偏移。混凝土捣固时，要在止水带两边对称插捣，逐步向前移动。禁止先捣固一侧再捣固另一侧。（8）调直夹具拆除：在混凝土浇筑完成24小时后，方可拆除止水带调直夹具。拆除调直夹具时，先剪断铁丝再松开U型卡的螺栓，最后取出角钢。纵向止水带安装效果（四）仰拱中埋止水带工艺流程及操作要点1、施工工艺流程止水带完好性检查→底层仰拱钢模板安装→止水带安装与定位→第二层仰拱钢模板安装→混凝土浇筑2、操作要点（1）止水带完好性检查：止水带安装前，必须对止水带进行完好性检查，检查止水带是否有断裂、破损、穿孔等缺陷。如果有缺陷，立即对缺陷部位进行修补。修补方法采用热熔硫化橡胶粘补。（2）底层仰拱钢模板安装：根据隧道仰拱设计断面尺寸，加工与隧底同弧度的挡头板，作为仰拱衬砌端部模板。模板安装时先将安装模板位置隧底整平，安装弧形模板，弧形槽钢与隧底未密贴部位可在仰拱混凝土浇筑外侧采用木楔楔紧。（3）止水带安装与定位：在第一层弧形模板顶面安装中埋式橡胶止水带。先把止水带平放在底层仰拱钢模板上，将止水带的一半伸入待浇筑仰拱段，另一半放在底层仰拱钢模板上，止水带顶面再安装弧形钢模板。仰拱止水带安装（4）第二层仰拱钢模板安装：将第二层仰拱弧形钢模板按顺序安装在止水带顶面。第二层仰拱钢模板与底层仰拱钢模板用螺栓充分连接牢固，并打好支撑。（5）混凝土浇筑：浇注混凝土时，注意在止水带附近振捣密实，但振捣棒不得触碰止水带，防止止水带发生位移。（一）工艺原理超声波焊接机由发生器产生20kHz～35kHz的高压、高频信号，通过换能系统，把信号转换为高频机械振动，通过焊接枪头加压于两个靠近的塑料工件上，通过工件表面及内在分子间的磨擦而使接触面局部温度升高，当温度达到工件本身熔点时，工件接口迅速熔化并填充于接口间的空隙，随接触时间延长，接触面熔化深度加大。当接触震动停止时，工件同时在一定的压力下冷却定形，形成完美的超声波焊接。二、防水板超声波热熔焊接技术超声波热熔焊机压焊（二）工艺特点1、超声波焊接不需加溶剂、粘接剂或其他辅助品，使用成本低。2、超声波焊接开机即可焊接，安全性好。3、超声波焊接节约了电热压力焊的预热等待时间，一个接触点仅需4秒钟，生产率高。也不会因出现焊点破洞修补而浪费时间。4、操作便利，焊点不破损，熔接程度好。（三）施工方法隧道内壁一定范围内铺设好土工布，土工布与隧道洞壁间的锚固点全部安放有热熔垫片；作业台架就位，调试好超声波焊接机；在隧道一侧的拱脚处开始释放防水板，使防水板纵向（新铺与已铺）搭接宽度和横向起点位置正确，人工将防水板按压至基层土工布垫片上并保持密贴，用超声波焊枪对正垫片，启动开关持续3～4秒；每个垫片上点焊3-4个焊点。（四）工艺流程及操作要点1、施工工艺流程施工准备→基面检查→土工布铺设→防水板铺设及超声波焊接固定→效果检查。2、操作要点（1）施工准备进行作业人员、机具设备及材料准备，其中热熔垫片为容易识别的红色或黑色同材质垫片。（2）基面检查防水层铺设前应先对隧道进行断面测量，对初期支护喷射混凝土表面进行处理至铺设要求，经检查合格后方可铺设土工布、安设环向透水盲管，最后铺设防水板。热熔垫片（3）土工布铺设铺设土工布时从隧道中线向两侧沿隧道内壁展开，用尾部套有热熔垫片的射钉将土工布平顺地固定到隧道洞壁上，构成防水板铺设基层。铺设时，土工布两幅搭接宽度不小于50mm，铺设效果应平顺、无隆起、无皱褶。作为防水板固定点的垫片间距为拱部0.5～0.8m、边墙0.8～1.0m，呈梅花型布置。为使防水板与热熔垫片焊接时方便操作，固定点应选择在基面平整位置。土工布铺设（4）防水板铺设、超声波焊接①超声波焊接机调试a、接通电源：电源为220V、50Hz单项电源。接通后检查工作指示灯是否发亮，如果不亮，检查保险管。b、仪器调试：电源接通后，按面板上的“测试”红色按钮。以点动为准，按下后立即松开。同时观察表盘电流表，电流在“0.5～1”安培之间为正常。反之则要调试频率螺杆。左右微调，一边调试，一边按“测试”按钮。直到换能器空载电流为“0.5～1”安培为准。如果不能调试到“0.5～1”安培之间，则要检查模具是否破损或断裂。如有破损或断裂，及时更换。超声波热熔焊机②防水板铺设及固定点焊接a、防水板铺设防水板铺设从拱顶隧道中线向拱脚铺设，防水板松紧应适度并留有余量，一般设计周长和铺设长度按4:5比例预留。防水板对位正确后，从拱部开始，人工将防水板按压至基层土工布垫片上并保持密贴，用超声波焊枪将防水板点焊到基层热熔垫片上。b、超声波焊接机压焊墙部压焊：一手持超声波焊接机，一手顶压防水板，超声波焊接机与压过的防水板面保持垂直，再用力压紧并按下开关，熔化防水板后，在端头压入防水板约0.5mm时，即停止焊接，单点焊接持续时间约4秒。超声波热熔焊机压焊施作时，必须将防水板与垫片压密贴，如果防水板与垫片之间没压密贴，将严重影响焊接质量。拱部压焊：在进行拱部焊接前，先用临时钢筋支撑把防水板撑至喷射混凝土面，再按照墙部压焊的方法进行焊接。焊点数量：边墙部位每个垫片的焊3个点；拱部每个垫片焊4个点，且宜均匀布置于垫片上，以保证焊接牢固。焊接顺序控制：在确保和上一幅防水板搭接不小于15cm前提下，从拱部向边墙铺设、逐排与固定点焊接。单幅超声波焊点完成后，采用爬焊机连接两幅防水板。c、效果检查观察防水板整体焊接效果，如果有焊接后大面不平、褶皱等情况，在下一次铺设焊接时要制定纠正措施。检查异常焊点，针对施焊过程中出现的异常焊点要进行原因分析，如没焊牢、焊穿防水板等情况。检查异常故障，针对施焊过程中出现的异常故障要进行原因分析，如一次焊接时间过长、模具容易损坏、焊接机突然不工作等情况。防水板焊接整体效果（一）水压爆破原理隧道水压爆破是往炮眼中的一定位置注入一定量的水，然后用专门的炮泥机生产炮泥回填堵塞。由于炮眼中有水，因水具有压缩性极小、变形能低、热能损失小等特性，在水中传播的水激波能够按照水的“液压”作用，较均匀的、几乎无损失地把能量传递到围岩中。另外，在水激波做功的同时，被爆炸气体冲击压缩的高压水挤入爆生裂隙中，形成“水楔”，这种“水楔”的尖劈作用加剧了裂隙的延伸和扩展，使破碎块度更均匀；同时，炮眼中的水在高温高压下被雾化，充分吸收了有毒、有害爆生气体及粉尘，起到了雾化降尘的作用，大大降低了粉尘对环境的污染，改善了洞内空气质量。三、隧道掘进水压爆破技术（二）水压爆破的优点水压爆破设计与传统的隧道光面爆破设计方案基本相同，只是在装药结构和炮孔堵塞上进行了适当的调整，因此适用于隧道的各种围岩爆破。该技术有着显著的“三提高、两减少、一保护”的作用。三提高：提高循环进尺；提高光面爆破效果；提高炸药利用率。两减少：减少洞碴大块率；振动速度降低，减少对周边围岩扰动，降低粉尘含量。一保护：保护作业人员健康。（三）水压爆破的技术要点1、往炮眼中一定位置装入一定量的水。一定位置是指炮眼底部和炮眼的中上部。一定量的水是指水袋的直径与长度。2、注水长度与炮泥回填堵塞的长度的最佳比例。3、炮眼底注水长度和直径。4、注水工艺，即水袋制作工艺。5、炮泥制作工艺。（四）工艺流程水压爆破工艺流程图（五）水袋制作水袋加工封口机采用温州市瑞鑫包装机械有限公司产KPS-60塑料灌装封口机，塑料袋为通用的聚乙烯塑料制成，袋厚0.8mm，袋径为35mm，袋长200mm。封口机使用前，排空水管内空气，然后将袋子分别安装在喷嘴上，水袋灌满后压口塑封。水袋灌装尽可能饱满。水袋机及水袋制作（六）炮泥制作炮泥是由黏土、砂、粉煤灰和水四种成分组成，四种成分的重量比例为黏土：砂：粉煤灰：水=1:0.06:0.07:0.15。炮泥加工采用上海鑫业电机有限公司生产的炮泥机，现场炮孔直径40mm，炮泥加工直径38mm。粘土取自当地，加工前先将粘土中杂物清除，大颗粒人工破碎，后用喷雾器均匀洒水，放置2-3天，然后再调整含水率至10-18%（根据不同土质）左右，待熟合后装入炮泥机的进料仓中，启动电钮，长圆形炮泥从出口徐徐被挤压出来，这时按照长200mm左右逐段切割，即为加工好的炮泥。制作好的炮泥不要暴晒在太阳下或者放置时间过长，以免失去水分变硬，在使用前2-3小时加工制作好，若放置时间较长采用塑料膜覆盖。炮泥机及炮泥制作（七）装药形式周边眼装药结构示意图掏槽眼装药结构扩槽眼、辅助眼、底边眼装药结构装药结构示意装药结构示意装填过程装填过程水压爆破效果（一）工艺原理1、仰拱边模采用钢板和角钢制作而成，制作时模板弧度与仰拱边墙部位弧度一致，移动模架采用工字钢、槽钢、角钢焊接而成。仰拱边模拼装成为整体后，采用移动模架吊装。边模与移动模架之间采用手拉葫芦连接，使边模拆装实现机械升降；移动模架通过电机带动可前后移动，从而提高仰拱施工的机械化程度。四