隧道仰拱移動(dòng)模架澆筑施工工藝

張峰輝

(中鐵二十二局集團(tuán)有限公司第一工程有限公司，北京 100040)

1 工程概況

滬昆客運(yùn)專線貴州段六竹子隧道，全長(zhǎng)2 090 m，為雙線隧道，隧道凈空641 cm，仰拱兩邊為弧長(zhǎng)240 cm半徑225 cm的圓弧，中部為弧長(zhǎng)950 cm半徑1 477 cm的圓弧。仰拱與拱墻分界高度為內(nèi)軌頂面上10 cm，仰拱面最高與最低處高差為2.0 m。根據(jù)規(guī)范要求，仰拱混凝土要一次性整體澆筑，不留施工縫，仰拱與填充混凝土分開(kāi)澆筑。

2 移動(dòng)模架澆筑設(shè)備設(shè)計(jì)

1)模板鋼梁

因仰拱中部弧形半徑大，坡度比較平緩，可不設(shè)模板，通過(guò)混凝土自然攤鋪的方法從中間向兩邊澆筑，澆至仰拱模板下沿時(shí)，改由仰拱兩側(cè)的頂部入模，使仰拱混凝土一次澆筑完成?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明:混凝土坍落度在120～140 mm的情況下，從仰拱與二襯邊墻設(shè)計(jì)施工縫處向下設(shè)置3.0 m長(zhǎng)的弧形模板，即可很好地滿足仰拱混凝土的施工要求。仰拱模板構(gòu)造見(jiàn)圖1。

圖1 仰拱模板構(gòu)造

2)預(yù)留孔

根據(jù)橫向排水管的設(shè)計(jì)圖在模架面板選擇固定位置開(kāi)口，保證橫向排水管的位置預(yù)留準(zhǔn)確、美觀。在模板下部預(yù)留4個(gè)作業(yè)窗口，方便混凝土振搗，避免漏振產(chǎn)生蜂窩麻面。

3)鋼筋定位設(shè)計(jì)

增加襯砌鋼筋定位裝置，見(jiàn)圖2。在模板外側(cè)設(shè)置φ42(直徑等于鋼筋保護(hù)層厚度)無(wú)縫鋼管一根，采用鋼筋將其焊接牢固，在鋼管上設(shè)置臨時(shí)等分點(diǎn)(與襯砌鋼筋等間距)，通過(guò)扎絲將襯砌鋼筋均勻地綁扎在鋼管上，使襯砌鋼筋間距和弧度滿足設(shè)計(jì)要求。

圖2 襯砌鋼筋定位裝置

4)模板剛性骨架及面板

仰拱模架設(shè)計(jì)為左右兩幅，分別由剛性骨架和模板組成。剛性骨架設(shè)置在仰拱外露部分(不被填充掩埋的部分)，主要作用是固定和存放模板，以及安設(shè)絲桿，傳遞動(dòng)力。模板采用大塊整體弧形鋼模［1］，每幅1塊，每塊長(zhǎng)12 m寬3 m，模板間與剛性骨架采用絲桿連接，以升降方式安裝和拆除。用［10槽鋼做加強(qiáng)肋，使模板具有足夠的剛度，僅通過(guò)銷釘固定模板和絲桿，以簡(jiǎn)化模板加固措施。

5)升降系統(tǒng)［2］

由支腿和葫蘆組成，在模板拆除過(guò)程中設(shè)置手動(dòng)葫蘆，用手動(dòng)葫蘆吊起模板后，拆除絲桿，并將模板拉起，使其吊在鋼梁下。

6)配重塊

采用長(zhǎng)、寬、高各1 m的混凝土模塊共4塊，模板定位后反壓在鋼梁的兩側(cè)。

3 移動(dòng)模架施工工藝流程及操作要點(diǎn)

施工工藝流程見(jiàn)圖3。

3.1 施工要點(diǎn)

圖3 施工工藝流程

①隧底開(kāi)挖、出渣、清底、鋼筋綁扎，為第一工作區(qū)作業(yè)內(nèi)容，可與第二工作區(qū)作業(yè)時(shí)同時(shí)進(jìn)行;②測(cè)量放樣，確定端頭梁位置;③仰拱棧橋［3-4］就位，使棧橋與隧道中線平行;④裝載機(jī)和挖機(jī)配合起吊模板至指定位置，人工安裝絲桿并進(jìn)行調(diào)整定位;⑤用挖機(jī)起吊配重塊至鋼梁兩端;⑥鋼筋固定裝置固定襯砌鋼筋，安裝端模和止水帶等防排水系統(tǒng);⑦澆筑仰拱混凝土:中部無(wú)模板部分混凝土通過(guò)自然攤鋪的方式，從仰供中部開(kāi)始縱向攤鋪，再向左右兩邊同時(shí)澆筑，混凝土澆至仰拱模板下沿時(shí)，混凝土改由仰拱兩側(cè)的頂部入模，使仰拱混凝土不留施工縫，一次澆筑完成;⑧仰拱模板拆除:利用挖機(jī)和裝載機(jī)起吊模板;⑨安裝仰拱填充端頭模板和中心水溝模板;⑩澆筑填充混凝土。

中心溝和端頭脫模后，進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。

3.2 勞動(dòng)力組織

仰拱快速施工技術(shù)施工勞動(dòng)力組織見(jiàn)表1。

表1 人員配置及職責(zé)分工

4 材料與設(shè)備

1)材料:主要有［32鋼130 m用以制作模架縱梁、［18槽鋼24 m制作橫向支撐、10 mm鋼板30 m2制作模板環(huán)向骨架、［12槽鋼120 m制作模板主骨架、5 mm厚鋼板72 m2制作模板面板等。

2)主要機(jī)械設(shè)備配置:裝載機(jī)、挖掘機(jī)各一臺(tái)。

5 采用仰拱移動(dòng)模架的優(yōu)點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)效益分析

5.1 仰拱整體式模板的優(yōu)點(diǎn)

5.1.1 循環(huán)時(shí)間大幅縮短

1)采用仰拱模板施工在仰拱混凝土的強(qiáng)度達(dá)到脫模強(qiáng)度后，就可移動(dòng)至下一個(gè)作業(yè)區(qū)，可節(jié)省循環(huán)時(shí)間 7 h，見(jiàn)表2。

表2 仰拱施工工序時(shí)間對(duì)照 h

2)仰拱混凝土澆筑采用了弧形模板，可一次快速完成澆筑，避免了混凝土快速澆筑時(shí)模板下緣大量冒漿的現(xiàn)象。

5.1.2 工程質(zhì)量明顯提高

仰拱混凝土施工時(shí)一般采用人工立模［5］，人工立模模板施工存在板縫多，錯(cuò)臺(tái)易超限，線條不直等缺陷。大模板又存在移動(dòng)加固困難、易整體跑模的問(wèn)題。仰拱模板整體式采用端頭梁定位固定，模架剛度好，有效避免了上述問(wèn)題，使仰拱混凝土達(dá)到了內(nèi)實(shí)外美的效果。

5.1.3 保證了隧道的快速掘進(jìn)

采用小模板施工3 d一循環(huán)，每天進(jìn)度約3 m;施工進(jìn)度較慢，難以滿足掌子面安全步距的要求，造成安全步距超標(biāo)，使得施工進(jìn)度與安全步距之間的矛盾難以調(diào)解。采用仰拱定型模板法施工，可滿足每月120 m的施工進(jìn)度要求，并可達(dá)到隧道施工各工序安全步距的要求。

5.1.4 工序更合理且利于標(biāo)準(zhǔn)化和安全文明施工

仰拱模板施工工藝只需一個(gè)仰拱作業(yè)面，減少了各工序之間的相互干擾，減小了掌子面與二襯之間的作業(yè)面數(shù)量和總長(zhǎng)度，利于二襯及時(shí)跟進(jìn)施工，降低了軟弱圍巖段仰拱開(kāi)挖易發(fā)生失穩(wěn)塌方的風(fēng)險(xiǎn)［6］，保障了隧道施工安全;仰拱模板采用整體式，減少了施工現(xiàn)場(chǎng)材料的堆積，文明施工和標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)水平顯著提高。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

使用拼裝小模板，每12延米需要480 kg以上的鋼筋來(lái)加固和支撐，需要10個(gè)專業(yè)木工6 h以上的工作時(shí)間來(lái)完成安裝工作，仰拱模板的安裝費(fèi)用約為225元/延米。整體式仰拱模板施工法只需2臺(tái)裝載機(jī)、5個(gè)人、2 h完成模板安裝，費(fèi)用不足70元/延米。采用仰拱整體式模板施工法，每延米節(jié)約成本約155元。

6 應(yīng)用效果

通過(guò)在六竹子隧道采用仰拱快速施工技術(shù)及配套設(shè)備后，經(jīng)檢驗(yàn)，主要具有以下優(yōu)點(diǎn)［7］:

1)容易控制且勞動(dòng)強(qiáng)度低，施工進(jìn)度快，解決了機(jī)械化配套快速施工中仰拱施工進(jìn)度無(wú)法在安全步距內(nèi)與掌子面進(jìn)度保持一致的關(guān)鍵性問(wèn)題。

2)施工簡(jiǎn)便，工藝流程簡(jiǎn)單易懂，便于管理和操作。

3)仰拱鋼筋均勻、混凝土的外觀質(zhì)量美觀圓順。

4)經(jīng)濟(jì)效益明顯。

［1］ 趙廣平．新型組合弧形鋼模板在高速鐵路隧道仰拱整幅施工中的應(yīng)用［J］．隧道建設(shè)，2010(6):706-711．

［2］ 戴尚昆．仰拱移動(dòng)模架在隧道施工中的應(yīng)用［J］．山西建筑，2011，37(7):164-165．

［3］ 張旭．宜萬(wàn)鐵路堡鎮(zhèn)隧道仰拱施工技術(shù)［J］．建筑，2007(12):34，62．

［4］ 楊忠，蔣宗全，朱秀軍，等．仰拱棧橋在鐵道隧道施工中的應(yīng)用［J］．鐵道建筑，2010(12):30-33．

［5］ 鐵道部工程設(shè)計(jì)鑒定中心．高速鐵路隧道［M］．北京:中國(guó)鐵道出版社，2006．

［6］ 吳明友．鐵路隧道仰拱設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù)分析［J］．鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2010(12):75-78．

［7］ 馮國(guó)春，鄧志剛．鐵路客專隧道簡(jiǎn)易仰拱移動(dòng)模架施工技術(shù)［J］．隧道建設(shè)，2011(2):262-264．