论文部分内容阅读
摘要：在以往隧道衬砌混凝土施工中，都是通过施工人员靠施工经验判断衬砌拱顶混凝土浇筑情况，为了解决目前二次衬砌现浇混凝土施工时，由于拱顶部分产生气囊、混凝土流动性不足、混凝土灌注量不足、直观判断手段不足等因素导致拱顶产生空洞质量缺陷。针对施工中的不足，采用压触连通式隧道衬砌空洞预防装置，该装置通过声光报警方式能直观、便捷、有效的解决隧道二次衬砌混凝土浇筑过程中空洞。
关键词：压力感应器 空洞 声光报警
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2021）-01-088
引言
隧道采用整体式模板台车进行二次衬砌现浇混凝土施工时，由于各种原因导致拱顶产生大量的空洞质量缺陷，对隧道运营造成潜在安全威胁，企业在交付运营前或通车后需花费巨额成本进行整治，目前隧道二次衬砌浇筑过程中拱顶空洞按照《铁路隧道二次衬砌预防拱顶空洞实施意见》埋设径向排气管和挡头板流出浆液进行判识。但在实施的过程中埋设径向排气管由于现场操作较复杂和工人责任不强等原因的安装质量不高，不能较好判断混凝土浇筑过程中是否存在空洞，且整个过程处于判识状态不能直观体现。采用压触连通式初期空洞预防装置能能直观地判断拱顶是否存在空洞，该装置，制作简单、成本低廉、取材方便，避免了复杂、繁琐的施工操作。
1技术特点
1.1所要解决的技术问题
为了解决目前二次衬砌现浇混凝土施工时，由于拱顶部分产生气囊、混凝土流动性不足、混凝土灌注量不足、直观判断手段不足等因素导致拱顶产生空洞质量缺陷。对隧道运营造成的潜在安全威胁，企业在交付运营前或通车后需花费巨额成本得到了控制，主要是采取在拱顶埋设压力感应器开关，当二次衬砌拱顶混凝土浇筑满后，混凝土壓力将拱顶埋设压力感应器开关挤压密贴后传出信号进行报警，过程中只需在拱顶埋设压力感应器开关，操作过程简单，费用少，直观判断二次衬砌拱顶是否存在空洞，可在混凝土浇筑过程中对拱顶空洞处理，提高隧道二次衬砌施工质量。
1.2所提供技术方案概要
在2片绝缘防水板中分别放置铜箔胶带和导电铜线，导线铜线用胶带包裹绝缘，将2片绝缘防水板铜箔胶带面向折叠后四周用胶带密封，2根铜线厚度起到在无压力情况下铜箔胶带不密贴，形成压力感应器开关。用开关电源将220V电压转换为24V电压，通过压力声光报警器和蜂鸣器与压力感应器开关连接形成感应闭路系统。将压力感应器开关安装在隧道拱顶防水板吊点处，用导电电线接入感应闭路系统，当隧道二次衬砌混凝土浇筑时拱顶混凝土挤压压力将压力感应器开关挤压密贴后进行报警，即可判断为隧道拱顶无空洞。
2衬砌空洞预防装置结构和施工步骤
2.1 衬砌空洞预防装置结构
2.1.1 压力感应器开关结构
在2片绝缘防水板①中间各放置铜箔胶带②，同时在铜箔胶带上放置导电铜线③ ，导电铜线用绝缘胶带④ 进行绝缘，将2片绝缘防水板有铜箔胶带面向折叠后四周用胶带⑤密封即形成压力感应器开关，在无压力情况下，导线铜线厚度将2片绝缘防水板中铜箔胶带分离，在混凝土挤压压力下，2片绝缘防水板中铜箔胶带密贴。
2.1.2 感应闭路系统结构
感应闭路系统组成：将220V电压采用开关电源变为24V安全电源，在正极接入蜂鸣器和声光报警器，与若干压力感应器开关形成闭路。
2.2 衬砌空洞预防装置施工步骤
步骤1：制作压力感应器开关和感应闭路系统;
步骤2：在隧道拱顶防水板吊点处安装压力感应器开关若干;
步骤3：将压力感应器开关与感应闭路系统连接并进行测试;
步骤4：隧道二次衬砌混凝土挤压后蜂鸣器和声光报警器报警。
3衬砌空洞预防装置实施
3.1作业内容
测量压力传感器开关点位置、确定压力传感器开关位置并记录、衬砌模板台车就位前对压力传感器开关标示，压力传感器开关安装与固定，外接导线与配电箱内线路连接、线路连接效果检查、启动配电箱开关，配电箱红灯亮起、混凝土浇筑、发生声响灯光闪烁警报、观察堵头并综合判断浇筑结束时、配电箱红灯转绿灯。
3.2实施质量标准
每组二衬压力传感器开关每3m安装一个;外接导线材质可采用截面积不大于2.5mm2单股或多股铜芯橡套线，压力传感器沿隧道纵向安装，与衬砌防水板密贴，安装压力传感器位置防水板需与初支面密贴不留空隙;主电路外接电力电压220V。
3.3实施准备工作
台车就位前，压力传感器及连接导线材料准备，测量组或技术人员根据检查记录测量出安装点位，对压力传感器位置防水板密贴检查，并将压力传感器位置用红油漆标示。
3.4空洞预防装置施工工艺要点
3.4.1监测器电器集成
主电路上设置有漏电断路器，主电路连接在既有动力线路上;控制电路上设置有继电器、声光报警器、指示灯，声光报警器与接触器的常触点连接，继电器、漏电断路器、集成安装在一个配电箱内，声光报警器安装在配电箱顶部或显著位置。外连接电线固定安装在模板台车堵头端合适位置，利用预留接线进行连接。
3.4.2断面测设及压力传感器位置确定
防水铺设前，按规定对初支断面测量，间距2米一个测设断面，断面测设结合其它测量同步进行，确定5个拱顶衬砌厚度最小位置作为安装位置，有预留洞室或横通道的在此位置设置。
3.4.3压力传感器安装与连接
1）压力传感器安装：根据标示的点位，将压力传感器密贴防水板，使防水板与初支面密贴，这样压力传感器受力效果也就最佳。在线路连接过程小心谨慎，避免折断，线路敷设完成后安设线路保护套管，保护套管安设完成后进行连接效果检查，检查合格后方可移动模板台车。为避免钢筋施工对预埋电线损坏，一般在衬砌钢筋绑扎完成后安装压力传感器。压力传感器可采用防水板超声波焊机进行安装;在压力传感器安装完成后在台车端头位置预留2米电线，电线与台车上接线预留位置进行连接并使用φ20波纹管进行防护。
2）压力传感器安装后保护措施：压力传感器安装完成后，将传感器位置喷漆标示，作业人员不能去抽拉线头，台车或台架移动过程，防止线头挂住台车或台架，避免扯坏。一般待钢筋检验合格后安装压力传感器，若压力传感器安装完成后，仍需要钢筋等其它作业的（如电焊），注意避开电线。在台车定位前，再次进行线路检查，防止出现线路绝缘皮破损，若有破损情况必须更换，并采取手动挤压传感器的检查方式，确保线路完好。
3）声光报警器报警：声光报警器报警后，首先可以先暂停泵送混凝土，然后在台车堵头观察口，观察混凝土端头填满情况，若基本填满即可再泵送1-2次后停止泵送。然后记录完成后关闭报警箱。为防止压力传感器及线路安装过程有其他压力出现的假提醒，发生声光报警时，作业人员必须观察堵头，排气管等情况，综合判断，方可采取对应措施。
4衬砌空洞预防装置应用效果
公司无损检测结果：慈利隧道进口本次检测完成衬砌检测240测线米，代表60成洞米。所检里程衬砌密实，无衬砌空洞等情况
5总结
通过现场应用，经无损检测显示隧道衬砌拱顶混凝土无空洞质量缺陷。该装置现场可操作性强，压力感应器开关制作简单、成本低、容易保护，感应闭路系统可重复使用;该装置能在隧道二次衬砌混凝土施工过程中作用会直观体现，可在隧道二次衬砌混凝土浇筑过程中对出现空洞立即处理，对隧道二次衬砌施工质量不留隐患。
参考文献
[1] 高速铁路隧道工程施工质量验收标准.TB 10753-2019.中华人民共和国铁道部，2010.12
[2] 袁成海.隧道二次衬砌空洞的成因与对策《交通运输研究》2010年第10期
中铁隧道局集团建设有限公司 广西 南宁 530000
关键词：压力感应器 空洞 声光报警
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2021）-01-088
引言
隧道采用整体式模板台车进行二次衬砌现浇混凝土施工时，由于各种原因导致拱顶产生大量的空洞质量缺陷，对隧道运营造成潜在安全威胁，企业在交付运营前或通车后需花费巨额成本进行整治，目前隧道二次衬砌浇筑过程中拱顶空洞按照《铁路隧道二次衬砌预防拱顶空洞实施意见》埋设径向排气管和挡头板流出浆液进行判识。但在实施的过程中埋设径向排气管由于现场操作较复杂和工人责任不强等原因的安装质量不高，不能较好判断混凝土浇筑过程中是否存在空洞，且整个过程处于判识状态不能直观体现。采用压触连通式初期空洞预防装置能能直观地判断拱顶是否存在空洞，该装置，制作简单、成本低廉、取材方便，避免了复杂、繁琐的施工操作。
1技术特点
1.1所要解决的技术问题
为了解决目前二次衬砌现浇混凝土施工时，由于拱顶部分产生气囊、混凝土流动性不足、混凝土灌注量不足、直观判断手段不足等因素导致拱顶产生空洞质量缺陷。对隧道运营造成的潜在安全威胁，企业在交付运营前或通车后需花费巨额成本得到了控制，主要是采取在拱顶埋设压力感应器开关，当二次衬砌拱顶混凝土浇筑满后，混凝土壓力将拱顶埋设压力感应器开关挤压密贴后传出信号进行报警，过程中只需在拱顶埋设压力感应器开关，操作过程简单，费用少，直观判断二次衬砌拱顶是否存在空洞，可在混凝土浇筑过程中对拱顶空洞处理，提高隧道二次衬砌施工质量。
1.2所提供技术方案概要
在2片绝缘防水板中分别放置铜箔胶带和导电铜线，导线铜线用胶带包裹绝缘，将2片绝缘防水板铜箔胶带面向折叠后四周用胶带密封，2根铜线厚度起到在无压力情况下铜箔胶带不密贴，形成压力感应器开关。用开关电源将220V电压转换为24V电压，通过压力声光报警器和蜂鸣器与压力感应器开关连接形成感应闭路系统。将压力感应器开关安装在隧道拱顶防水板吊点处，用导电电线接入感应闭路系统，当隧道二次衬砌混凝土浇筑时拱顶混凝土挤压压力将压力感应器开关挤压密贴后进行报警，即可判断为隧道拱顶无空洞。
2衬砌空洞预防装置结构和施工步骤
2.1 衬砌空洞预防装置结构
2.1.1 压力感应器开关结构
在2片绝缘防水板①中间各放置铜箔胶带②，同时在铜箔胶带上放置导电铜线③ ，导电铜线用绝缘胶带④ 进行绝缘，将2片绝缘防水板有铜箔胶带面向折叠后四周用胶带⑤密封即形成压力感应器开关，在无压力情况下，导线铜线厚度将2片绝缘防水板中铜箔胶带分离，在混凝土挤压压力下，2片绝缘防水板中铜箔胶带密贴。
2.1.2 感应闭路系统结构
感应闭路系统组成：将220V电压采用开关电源变为24V安全电源，在正极接入蜂鸣器和声光报警器，与若干压力感应器开关形成闭路。
2.2 衬砌空洞预防装置施工步骤
步骤1：制作压力感应器开关和感应闭路系统;
步骤2：在隧道拱顶防水板吊点处安装压力感应器开关若干;
步骤3：将压力感应器开关与感应闭路系统连接并进行测试;
步骤4：隧道二次衬砌混凝土挤压后蜂鸣器和声光报警器报警。
3衬砌空洞预防装置实施
3.1作业内容
测量压力传感器开关点位置、确定压力传感器开关位置并记录、衬砌模板台车就位前对压力传感器开关标示，压力传感器开关安装与固定，外接导线与配电箱内线路连接、线路连接效果检查、启动配电箱开关，配电箱红灯亮起、混凝土浇筑、发生声响灯光闪烁警报、观察堵头并综合判断浇筑结束时、配电箱红灯转绿灯。
3.2实施质量标准
每组二衬压力传感器开关每3m安装一个;外接导线材质可采用截面积不大于2.5mm2单股或多股铜芯橡套线，压力传感器沿隧道纵向安装，与衬砌防水板密贴，安装压力传感器位置防水板需与初支面密贴不留空隙;主电路外接电力电压220V。
3.3实施准备工作
台车就位前，压力传感器及连接导线材料准备，测量组或技术人员根据检查记录测量出安装点位，对压力传感器位置防水板密贴检查，并将压力传感器位置用红油漆标示。
3.4空洞预防装置施工工艺要点
3.4.1监测器电器集成
主电路上设置有漏电断路器，主电路连接在既有动力线路上;控制电路上设置有继电器、声光报警器、指示灯，声光报警器与接触器的常触点连接，继电器、漏电断路器、集成安装在一个配电箱内，声光报警器安装在配电箱顶部或显著位置。外连接电线固定安装在模板台车堵头端合适位置，利用预留接线进行连接。
3.4.2断面测设及压力传感器位置确定
防水铺设前，按规定对初支断面测量，间距2米一个测设断面，断面测设结合其它测量同步进行，确定5个拱顶衬砌厚度最小位置作为安装位置，有预留洞室或横通道的在此位置设置。
3.4.3压力传感器安装与连接
1）压力传感器安装：根据标示的点位，将压力传感器密贴防水板，使防水板与初支面密贴，这样压力传感器受力效果也就最佳。在线路连接过程小心谨慎，避免折断，线路敷设完成后安设线路保护套管，保护套管安设完成后进行连接效果检查，检查合格后方可移动模板台车。为避免钢筋施工对预埋电线损坏，一般在衬砌钢筋绑扎完成后安装压力传感器。压力传感器可采用防水板超声波焊机进行安装;在压力传感器安装完成后在台车端头位置预留2米电线，电线与台车上接线预留位置进行连接并使用φ20波纹管进行防护。
2）压力传感器安装后保护措施：压力传感器安装完成后，将传感器位置喷漆标示，作业人员不能去抽拉线头，台车或台架移动过程，防止线头挂住台车或台架，避免扯坏。一般待钢筋检验合格后安装压力传感器，若压力传感器安装完成后，仍需要钢筋等其它作业的（如电焊），注意避开电线。在台车定位前，再次进行线路检查，防止出现线路绝缘皮破损，若有破损情况必须更换，并采取手动挤压传感器的检查方式，确保线路完好。
3）声光报警器报警：声光报警器报警后，首先可以先暂停泵送混凝土，然后在台车堵头观察口，观察混凝土端头填满情况，若基本填满即可再泵送1-2次后停止泵送。然后记录完成后关闭报警箱。为防止压力传感器及线路安装过程有其他压力出现的假提醒，发生声光报警时，作业人员必须观察堵头，排气管等情况，综合判断，方可采取对应措施。
4衬砌空洞预防装置应用效果
公司无损检测结果：慈利隧道进口本次检测完成衬砌检测240测线米，代表60成洞米。所检里程衬砌密实，无衬砌空洞等情况
5总结
通过现场应用，经无损检测显示隧道衬砌拱顶混凝土无空洞质量缺陷。该装置现场可操作性强，压力感应器开关制作简单、成本低、容易保护，感应闭路系统可重复使用;该装置能在隧道二次衬砌混凝土施工过程中作用会直观体现，可在隧道二次衬砌混凝土浇筑过程中对出现空洞立即处理，对隧道二次衬砌施工质量不留隐患。
参考文献
[1] 高速铁路隧道工程施工质量验收标准.TB 10753-2019.中华人民共和国铁道部，2010.12
[2] 袁成海.隧道二次衬砌空洞的成因与对策《交通运输研究》2010年第10期
中铁隧道局集团建设有限公司 广西 南宁 530000