既有隧道衬砌钢拱架安装槽快速开槽技术的应用

既有隧道衬砌钢拱架安装槽快速开槽技术的应用

李杰

中交一公局第一工程有限公司

摘要：自隧道工程领域快速发展以来，随着既有隧道衬砌维护与加固需求的日益增长，实现钢拱架安装槽的快速、精准开槽已成为提高施工效率、保障工程质量的重要议题。基于此，本文简要探讨了既有隧道衬砌钢拱架安装槽快速开槽技术应用方法及流程，以提高施工效率，增强隧道稳定性，推动隧道建设事业高质量发展。

关键词：既有隧道；衬砌钢拱架；安装槽；快速开槽

引言：随着城市化进程的加速及交通基础设施不断完善，既有隧道衬砌钢拱架安装槽快速开槽技术通过引入先进切割设备及工艺，实现对隧道衬砌快速、准确开槽，可提高施工效率，降低对既有隧道结构的损伤，还可根据不同隧道的实际情况和钢拱架的规格需求进行个性化设计，确保工程安全，以期为隧道施工提供解决方案，推动隧道建设事业高质量发展[1]。

1既有隧道衬砌钢拱架安装槽快速开槽技术

既有隧道衬砌钢拱架安装槽快速开槽技术，通过引入先进切割工具及工艺，实现快速、安全开槽作业。该技术采用高效金刚石锯片，通过组合式刀具设计，可对混凝土衬砌一次性切削成槽。此种切削方式可提高开槽速度，降低施工过程中的粉尘和噪声污染，保障施工安全。技术结合智能化控制系统，实现对切割深度及宽度控制，可保证开槽稳定。在实际应用中，该技术提高隧道病害整治施工效率，降低施工成本，为隧道工程可持续发展提供支持。

2既有隧道衬砌钢拱架安装槽快速开槽技术应用方法

2.1组合式刀具一次切削成槽

在既有隧道衬砌钢拱架安装槽的快速开槽技术中，组合式刀具由多片金刚石锯片组成，每片锯片的厚度为2mm，直径为300mm，锯片间距设定为10mm，以确保切削过程中稳定，还可提高切削效率。刀具的转速设定为2500转/min，保证切削速度，减少刀具磨损。切削过程中，刀具以50mm/min进给速度沿预设轨迹移动，一次切削可完成槽口制备。槽口宽度设定为200mm，深度为50mm，这一尺寸与钢拱架截面尺寸相匹配，确保钢拱架安装稳定。槽口的垂直度偏差不超过0.3mm，水平度偏差不超过0.5mm，保证钢拱架安装准确。

2.2水射流切槽

水射流切割设备采用高压水泵，其工作压力设定为40MPa，这一压力足以穿透隧道衬砌的混凝土层，实现快速切割。水流的速度达到每300m/s，切割喷嘴直径设定为2mm，这一尺寸在保证切割效率的，还可保证切割面精度免受影响。切割过程中，喷嘴沿预设轨迹移动，移动速度设定为2m/min，槽口宽度设定为200mm，深度为50mm，此尺寸与钢拱架截面尺寸相匹配，确保钢拱架准确安装。水射流切割是冷切割过程，不会产生高温和火花，无需进行额外冷却防火措施，提高施工安全[2]。

2.3多次切削成槽

在既有隧道衬砌钢拱架安装槽的快速开槽技术中，多次切削成槽方法采用切割刀具，其直径为150mm，厚度为3mm，每次切削的深度设定为5mm。此设定可保证切削效率，减少刀具磨损，延长使用寿命。首次切削后，槽口初步轮廓形成，随后进行第二次切削，切削深度再次增加5mm。这一过程重复进行，直至达到预设的槽口深度50mm。每次切削后，使用高精度测量工具对槽口尺寸测量，保证每次切削一致。槽口的宽度设定为200mm，与钢拱架的截面尺寸相匹配，确保钢拱架准确安装。多次切削成槽方法应用，提高施工精度，降低刀具磨损，为钢拱架安装提供基础。

3既有隧道衬砌钢拱架安装槽快速开槽施工技术应用流程

3.1定位

施工人员需使用全站仪对隧道进行测量，对钢拱架安装槽位置进行确定，保证测量误差在±5mm以内，从而提高施工准确性。根据实际测量数据，使用金刚石锯片切割机进行开槽作业，开槽深度需控制在50mm左右，宽度需根据钢拱架规格进行定制，控制在200mm±10mm范围内。切割过程中，需保持切割机匀速前进，从而保证开槽平整度及直线度。完成开槽后，需对槽口清理，无混凝土碎屑等杂物残留。将钢拱架按照设计要求放入槽内，并使用专用连接件进行固定，连接件安装需确保紧固力矩达到设计标准，一般要求在200N·m以上。在此基础上，对安装完成钢拱架进行测量，保证其位置偏差在±10mm以内，垂直度偏差在±2°以内，还需对钢拱架与隧道衬砌间间隙进行检查，在特定情况下，可使用混凝土或其他填缝材料进行密实填充。

3.2切割

施工过程中，采用高性能金刚石锯片切割机，转速稳定在3000转/min，切割深度设定为45mm，可保证钢拱架安装稳固，还可避免对既有隧道衬砌造成损伤。切割宽度设定为220mm，与钢拱架的截面尺寸相匹配，误差控制在±2毫米以内。切割过程中，切割机沿预设轨迹匀速移动，速度保持在2m/min，保证切割面平整光滑。切割机配备冷却液系统持续工作，以5L/min流量喷洒冷却液，可有效降低切割过程中温度，减少锯片磨损，抑制粉尘的产生，保障施工环境清洁安全。完成切割后，切割面需达到平整无裂纹标准，其垂直度偏差不超过0.5mm，水平度偏差不超过1mm

[3]。

3.3清理

切割完成后，需对开槽区域清理，使用气动吸尘器以8000L/min吸力，吸走切割产生的混凝土碎屑及粉尘，保证槽内无残留物，此操作在切割后5min内完成。采用高压水枪进行清洗，水流速度为10m/s，清洗10min左右，保证槽内及周边区域彻底清洁。清洗过程中，需特别注意槽口边缘清理，保证无微小颗粒残留，以免影响钢拱架安装。使用专用毛刷及清洁剂，对槽口进行二次清理，刷洗应在5min以上，使槽口表面洁净度及粗糙度满足安装要求。清理完成后，需对槽口进行干燥处理，热风枪送风量为20m3/min，温度控制在60℃左右，持续吹拂15min以上，确保槽内完全干燥，避免水汽对钢拱架安装产生不良影响。既有隧道衬砌钢拱架安装槽快速开槽施工技术应用流程如表1所示：

表1 既有隧道衬砌钢拱架安装槽快速开槽施工技术应用流程

结论：

既有隧道衬砌钢拱架安装槽快速开槽技术的应用，通过准确定位、高效切割以及清理流程可提升施工效率，在保证工程质量情况下，以免对既有隧道结构产生影响。在实际应用中，快速开槽技术可有效解决传统开槽方法中存在的施工周期长、噪声粉尘污染大等问题。未来，随着隧道建设技术不断发展，快速开槽技术将不断完善优化，推动隧道建设实现可持续发展。

参考文献：

[1]张丽霞.重载铁路隧道衬砌病害套衬整治关键技术及应用[J].铁道建筑，2024，64(06):114-118.

[2]王星，来显杰，王帅帅，等.钢拱架槽钢纵连+三台阶锁脚锚杆炭质软岩隧道施工数值计算与现场试验[J].北京交通大学学报，2023，47(06):120-129.

[3]唐菁.软弱破碎围岩隧道钢拱架锁定施工技术研究[J].科学技术创新，2023，(13):104-107.