隧道淨空

隧道淨空是指隧道內輪廓線所包圍的空間，包括公路隧道建築限界、通風及其它功能所需的斷面積。斷面形狀和大小應根據結構設計力求得到最經濟值。淨空所包括的其它斷面中，有通風機或通風管道、照明燈具及其它設備、監控設備和運行管理設備、電纜溝或電纜橋架、防災設備等斷面，以及富裕量和施工允許誤差等。

基本介紹

• 中文名：隧道淨空
• 外文名：clearance of tunnel
• 定義：隧道內輪廓線所包圍的空間
• 包括：公路隧道建築限界
• 所屬類別：交通
• 設備：通風機或通風管道、照明燈具

工程概況

普光氣田專用鐵路工程是國家重點項目川氣東送工程的配套工程項目，主要承擔普光氣田副產品硫磺的外運任務，按單線 80 km / h、內燃牽引的主要技術標準建設。其中隧道按內燃鐵路標準，軌面至拱頂淨空 6. 0 m，橋樑梁型和架橋機採用與相鄰鐵路襄渝二線一致，即採用鐵路簡支梁橋 2101梁型和 TJ165 型架橋機，便於同步施工，節省投資。由於 TJ165 型架橋機工作狀態時空間尺寸( L × B × H)為 64 m × 4. 8 m × 7. 36 m。在某橋隧相連處，橋台胸牆至隧道口之間路基段長 14． 9 m，架橋機將有部分段在隧道內完成作業，而隧道淨空( 軌面至拱頂) 為 6. 0 m，不滿足高度空間尺寸。

處理措施

通過調整架橋機尺寸至極限工作狀態，充分利用橋隧相連處的路基段將架橋機段 2 號柱置於隧道外作業，再降低隧道內軌面標高以滿足隧道內作業時需要的高度空間。

2． 1 調整架橋機尺寸至極限工作狀態

TJ165 型架橋機由主機、機動平車以及倒裝龍門吊三部分組成，採用主機定位架梁、機動平車運送梁片、龍門吊倒裝梁片的作業方式，其中主機主要由 0 號柱、1 號柱、2 號柱、3號柱、機臂、吊梁行車和主機車輛等構成，其構成示意見圖 1。主機額定起重量 165 t，總質量 255 t，正常架設兩片的最小曲線半徑 600 m，自行速度 12 km / h，自行最大爬行坡度 16‰，自行狀態時重心高度 2. 4 m，工作狀態外型尺寸 64 m × 4. 8m × 7. 36 m，段為 0 號、1 號、2 號柱柱頂。經檢算，架橋機達到極限工作條件的高度( 軌面至 2 號柱頂) 為 6. 76 m，其中軌面至大臂頂高 6. 36 m。即:將1 號、2 號柱均降低三個鎖定高度(0. 2 m) 至 6. 76 m，將吊梁車下的鋼纜縮短並更換為加強型粗鋼纜，以滿足高度減小後，吊梁時斜向軸拉力增加。同時對架橋機油壓系統、走行系統鎖定系統、吊裝系統進行隱患排查，更換部分老舊零配件，進行聯調聯試，進一步排查隱患，以充分保障作業安全。

2． 2 架橋機段置於隧道外作業的措施

架橋機段為 0 號、1 號、2 號柱柱頂，橋台胸牆至隧道洞口底距離為 14． 9 m，由於隧道洞口設計為 10∶ 1 的仰坡，則橋台胸牆至隧道洞口頂距離將增加仰坡投影至水平的距離 0． 55 m，即增至 15. 45 m，此長度大於架橋機前端車鉤至 2號柱末端長 15. 2 m，能將 2 號柱置於隧道外作業。但架橋機前方 5 個輪對將會有 3 個輪對置於橋台道碴槽上，為避免在架橋過程中產生不均勻沉降，架橋機向前傾覆，故將橋台台尾填方改為 M10. 0 漿砌片石剛性材料填充。

2． 3 隧道淨空不滿足作業條件的處理措施

由於架橋機 2 號柱置於隧道外作業，僅架橋機大臂在隧道內作業，則隧道淨空只需滿足軌面至大臂頂的高度 6. 36 m即可。採取調整隧道內軌面面高度的措施。即橋台胸牆至隧道洞內 100 m 範圍內用鋼板軌枕代替混凝土軌枕，並取消 50m 範圍內的道碴，另 50 m 為鋼板枕下以少量道碴逐步過渡至混凝土軌區域。原設計的鋪設道碴隧道底至軌面高為0. 65 m，採用此措施後，僅為鋼板軌枕厚 0. 02 m 和鋼軌高0. 18 m，總計 0. 2 m，較原設計降低了 0. 45 m，由此，軌面至故通過此試驗基本確定該澆注料產生的氣孔與水量、水質無關，即水量、水質不是該澆注料產生氣孔的主要原因。

澆注料施工

3.1 澆注料攪拌

該澆注料對施工溫度要求嚴格，要求施工溫度在 30 以下。而在夏季 7 ～ 9 月施工當地環境溫度大多在 30 以上，為了確保澆注料施工質量，將澆注料存放在室內，攪拌站安置在鍋爐結構下部避免太陽曝曬，並採取在施工用水中加入冰塊降低水溫至 20 以下，從而降低拌合料的溫度。

3.2 澆注料運輸

澆注料的初凝時間為 30 min。初凝時間較短，必須在15min以內將拌合好的料運送到施工地點，儘量縮短運輸時間，使用電葫蘆、卷揚機、門架為垂直運輸設備。

3.3 澆注料入模

澆注料入模時應均勻布料，不得在一個位置連續傾倒澆注料，對於燃燒室與各部位接口處的異型澆注料模倉 ，澆注料入模只得在較小的範圍內布料，應一邊布料一邊用小鐵鍬刨平。在入模時散落在已澆注的澆注料表面應即時清理乾淨，保證澆注料表面光潔。

3.4 澆注料振搗

澆注料振搗時振動棒應緩慢拖動，讓氣泡均勻排除，但振動時間也不能過長，避免造成澆注料骨料與粉料的偏析。在澆注時安排專人檢查模板支撐情況，預防出現脹模、漏漿。

3.5 澆注料脫模與養護

澆注料初凝12 h 後可脫模，脫模時澆注料的強度應能保證脫模時其表面及稜角不損壞。一般應按模板支設順序逆向拆除，即最後支設的最先拆除，最先支設的最後拆除。不得用力敲打模板及澆注料，以防損傷澆注料。對於各孔洞、通道處的模板，澆注料的強度應達到終凝強度的75% 後方可拆除模板。澆注料在拆除模板後應進行自然養護。

施工結果

該澆注料施工工藝優點:表面光潔明亮、氣孔率低、密實度高、澆注質量非常好、質量合格率達到95% 以上。施工工藝難點:模板必須使用高光潔模板，小模組分塊間隔支模數量大、難度大、施工工序多、費工耗時，澆注料攪拌、運輸、澆注、振搗質量要求嚴格。要達到本工程Alsthom 公司的質量要求，其施工工期相對較長，施工成本相對較高。

結論

通過對該工程澆注料施工存在的氣孔率、光潔度、密實度質量問題的深入分析研究，反覆多次進行澆注試驗，找到了氣孔率高的主要原因;通過嚴格控制澆注料的攪拌、運輸、澆注、振搗各工序，確定施工振搗時間，最終解決了該澆注料施工質量問題，達到Alsthom 公司的質量要求，贏得了業主及Alsthom 公司專家的好評與讚譽。

影響因素

概述

捷運土建工程投資巨大，合理確定捷運隧道開挖斷面尺寸，對捷運工程投資有著十分重要的作用。在總結了北京、上海、廣州、南京等捷運隧道建設的基礎上，《捷運設計規範》對不同城市應採用的捷運隧道淨空餘量做了規定，但是未對影響捷運淨空餘量的施工方法、施工質量、工程地質等因素進行分項規定 。在實際施工過程中，由於淨空餘量預留過大，造成混凝土工程量增加或拱牆背後注漿、回填不密實的現象經常發生。因此合理確定隧道開挖斷面，不僅可以起到節約捷運工程投資的作用，而且有助於提高工程實體質量。本文結合瀋陽捷運工程實例，就影響隧道淨空餘量的主要因素進行探討。

1 挖區間隧道淨空餘量影響因素分析

1.1 工程概況

瀋陽捷運一號線滂黎區間左線DK21 + 485— DK21 + 710. 63 區段為明挖結構，隧道斷面為矩形。底板厚600 ～1 100 mm，頂板厚600 ～1 000 mm，結構高度6 400 ～7 300 mm。明挖區間線路由兩個矩形結構漸變為一個矩形結構，結構為C30 防水混凝土。明挖隧道採用800@ 1 200 鑽孔灌注樁作為圍護結構，混凝土等級為C30，樁間掛網噴射混凝土。基坑支撐系統橫撐採用600、t = 14 mm 鋼管。

滂黎明挖區間勘察深度範圍內的地層結構由第四系全新統人工填築層，第四系全新統渾河高漫灘及古河道沖積層，第四系全新統渾河新扇沖積層，第四繫上更新統渾河老扇沖積層，第四系下更新統冰水沉積相地層組成。

1.2 淨空餘量影響因素分析

1)滂黎明挖隧道結構變形及位移。

2)測量誤差《地下鐵道、輕軌交通工程測量規範》12. 4. 3 規定，明挖隧道結構邊、中牆模板支立前，應按設計要求，依據線路中線放樣邊牆內側和中牆中線位置，放樣允許偏差為± 10 mm。從現場施工測量覆核的情況來看，施工單位的測量誤差能控制在規範要求的範圍內。

3)立模、模板變形誤差在明挖區間隧道結構施工完成後，施工單位、監測單位對隧道斷面誤差狀況進行了覆核。為了便於對立模及模板變形誤差進行分析，結合施工現場的實際情況，本文在對斷面誤差覆核結果進行分析時做了以下幾點假設:由施工測量引起的誤差為± 10 mm;同一斷面各測點誤差的最小值是由於立模誤差引起的;同一斷面最大誤差與最小誤差的差值是由於模板變形引起的。

2影響捷運隧道淨空餘量的主要因素

2.1 地質條件

隧道橫向位移、豎向位移與地質條件關係密切。上海、南京地區地質條件差，在施工及運營過程中捷運隧道均會產生較大收斂。黃小平 通過研究表明，上海軌道交通2 號線人民廣場站—南京東路站上行區間隧道，2006 年水平徑向收斂變形平均值為44 mm。北方大多數地區地質條件較好，各類隧道收斂值較小。徐建國 通過對分水嶺隧道施工監測數據的分析得出，隧道橫向最終收斂值在10 mm 以內。瀋陽捷運滂黎明挖區間隧道收斂值為6 mm 左右;小滂盾構區間隧道收斂值在10 ～20 mm 之間;滂黎礦山法隧道的初支收斂值在10 ～20 mm 之間。

2.2 施工測量

通過理論分析在明挖隧道設計、施工過程中，需要考慮到地面控制測量、聯繫測量以及施工測量誤差對隧道淨空的影響。在盾構法、礦山法隧道設計與施工過程中，需要考慮地面控制測量、聯繫測量、地下控制測量以及施工測量誤差，其中地下控制測量誤差與隧道貫通長度有密切關係( 基本成正比關係) ，隧道貫通長度越長該誤差值越大。瀋陽捷運滂黎暗挖段 ( 礦山法施工 ) 隧道貫通長度約400 m，隧道橫向貫通誤差為10 mm;小滂盾構區間長度為1 500 m，隧道橫向貫通誤差為35 mm。

2.3 施工質量

《地下鐵道工程施工及驗收規範》(GB50299—1999)對各種工法施工的混凝土結構的允許偏差做了明確規定(表4)。從我們國家各個城市捷運工程施工情況來看，大多數施工單位的灌注樁垂直度、模板安裝、管片拼裝質量距離國家規範的要求還存在一定的差距。

3結束語

捷運隧道工程淨空餘量，與工程地質條件、施工質量、施工方法等密切相關。在實際工作中，設計單位可以根據工程地質情況、施工工法、隧道長度等因素合理確定隧道淨空餘量。對於瀋陽、哈爾濱等地質條件好的地區，可以適當減少隧道收斂預留量; 對於隧道貫通長度短的盾構及礦山法隧道，可以減小地下控制測量誤差的預留量。施工單位應根據自身實力，合理選擇隧道開挖斷面，對於明挖區間隧道，在立模質量好的情況下，可以合理減少施工立模誤差預留量; 對於盾構區間隧道，在管片拼裝錯台小、盾構機姿態控制能力強等情況下，可以合理減少盾構機開挖斷面; 對於礦山法施工的隧道，可以根據地下控制測量誤差的不同，設計不同的初期支護開挖斷面。合理確定隧道淨空餘量的大小，需要設計、施工單位將信息化工作切實落實到位。將施工中收集的隧道收斂、測量貫通誤差、模板變形等信息通過分析整理，反過來用於指導設計和施工。只有這樣才能將國家提出的“捷運工程建設應做到安全、可靠、適用經濟和技術先進”的要求落到實處。