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)
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。
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)。
施工工藝流程見(jiàn)圖3。
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)。
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
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)。
5.1.1 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。
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。
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。
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