仰拱移動模架快速施工工藝在隧道中的應(yīng)用

劉凡亮，王 勇

(1.中鐵二局第四工程有限公司，四川青白江610306;2.中鐵二局股份有限公司，四川成都610031)

隨著對鐵路隧道襯砌的安全性、耐久性、防水性要求越來越高，隧道仰拱要求全幅施工，不留縱向施工縫。但目前國內(nèi)隧道施工中，由于缺少理想的施工技術(shù)和配套設(shè)備，仰拱施工的進(jìn)度和質(zhì)量往往難以滿足要求。仰拱施工的滯后還會影響防水系統(tǒng)、二襯等后繼工序的進(jìn)度，仰拱成為隧道整體施工進(jìn)度中的控制性工序。為滿足這些要求，長大鐵路隧道仰拱一般采用仰拱棧橋施工。近年來隨著施工機(jī)械化的發(fā)展，仰拱移動模架快速施工工藝將會取代傳統(tǒng)仰拱施工工藝，以滿足更高的施工要求［2］。本文以成渝客?？N云山隧道仰拱施工為例，介紹仰拱快速施工技術(shù)和配套施工設(shè)備的推廣與應(yīng)用。

1 工程概況

縉云山隧道位于重慶市境內(nèi)壁山～九龍坡區(qū)段，起訖里程為DK275+355～DK278+530，中心里程 DK276+942.5，全長3 175 m。隧區(qū)屬丘陵地貌，丘槽相間，地形波狀起伏，地面高層327～637 m，相對高差20～100 m，自然橫坡5°～30°，局部較陡，達(dá) 70°，最大埋深約 300 m。

隧道地處剝蝕低山地貌，地形受構(gòu)造控制，山脈走向與溫塘峽背斜巖層走向一致。隧道地處剝蝕低山地貌，地形受構(gòu)造控制。隧區(qū)位于新華夏系四川沉降帶川東褶皺帶中，隧區(qū)主體構(gòu)造為溫塘峽背斜。

隧道地表水主要為水庫水、溝水、坡面暫時(shí)性流水，流量受季節(jié)影響明顯;地下水為孔隙水和基巖裂隙水，地下水主要以下降泉的形式在沖溝、低洼的地方排泄于地表，流量隨季節(jié)而變化。泥巖、頁巖中裂隙水含量微弱，砂巖中相對較大。隧道涌水量:一般情況5 000 m3/d，雨季7 500 m3/d。

所屬地區(qū)為弱地震區(qū)，地震動峰值加速度為0.05 g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.35 s。

2 仰拱快速施工設(shè)備的組成及功能

高速鐵路雙線隧道仰拱快速施工設(shè)備主要由五部分組成:仰拱模架、中心溝模架、端頭梁、棧橋和走行系統(tǒng)。以端頭梁為界，移動框架把仰拱作業(yè)面分為兩個(gè)工作區(qū)，第一工作區(qū)為隧底開挖、出碴、清底;第二工作區(qū)為仰拱模板安裝、拆除和混凝土澆筑。二者以流水作業(yè)的方式組織施工。根據(jù)隧道工程實(shí)際情況，每個(gè)工作區(qū)設(shè)計(jì)為6 m長，以滿足施工進(jìn)度要求。

2.1 仰拱模架

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(圖1)。剛性骨架設(shè)置在仰拱不被填充掩埋的外露部份，主要作用是固定、存放和移動模板，以及安設(shè)走行設(shè)備，傳遞動力。模板采用大塊組合鋼模，每幅3塊，模板間用樞紐連接，以翻折方式安裝和拆除。模板每塊長6 m，寬1.1～1.2 m，用10 cm槽鋼做加強(qiáng)肋，使模板具有足夠的剛度，僅通過銷釘固定模板兩端就可完成模板固定，以簡化模板加固措施。

因仰拱中部弧形半徑大，坡度比較平緩，可不設(shè)模板，混凝土通過自然攤鋪的方法從中間向兩側(cè)澆筑，混凝土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［3］。經(jīng)現(xiàn)場試驗(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長的弧形模板，即能很好地滿足仰拱混凝土一次整體澆筑的施工要求。

圖1 仰拱模板示意

2.2 中心溝模架

中心溝模架采用模架、模板一體式設(shè)計(jì)，采用20 cm工字鋼為模架，在模架上固定6 mm厚鋼板作面板和底板，滿足填充施工中預(yù)留中心水溝的要求(圖2)。

2.3 端頭梁

根據(jù)仰拱和填充混凝土的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)端頭梁，端頭梁就位后，仰拱模架、中心溝模架隨之就位。端頭梁底與仰拱中埋式止水帶位置一致，設(shè)計(jì)為弧形，便于固定中埋式止水帶。端頭梁上邊緣與填充混凝土面標(biāo)高一致，可控制填充混凝土澆筑標(biāo)高。在端頭梁兩端設(shè)立仰拱模架靠柱，用以定位仰拱模架。梁部采用20 cm工字鋼制作，設(shè)計(jì)承載60 t。為適應(yīng)隧底開挖清理后的地形情況，端頭梁共設(shè)置10根可調(diào)整高度、自由伸縮的支柱(圖3)。同時(shí)，在隧底開挖出碴時(shí)，作為棧橋的臨時(shí)支撐，滿足混凝土罐車上棧橋澆筑仰拱混凝土的作業(yè)要求，是快速施工設(shè)備的核心部分［1］。

圖2 中心水溝模架示意

圖3 端頭梁示意

2.4 棧橋

考慮洞內(nèi)施工雙車道通行要求，采用4片分離式型鋼梁組成兩幅棧橋。棧橋設(shè)計(jì)為雙層結(jié)構(gòu)，上層主要采用20 cm工字鋼，做成弧形，使橋面成為拱橋面［4］;下層用36 cm工字鋼制作，上下兩層之間每隔1 m左右設(shè)一道聯(lián)系橫梁，使下層主梁受力荷載符合均布荷載模型，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性和承載能力(圖4)。棧橋長20 m，單片寬1.2 m，重約10 t，使用一臺挖機(jī)可完成棧橋的移動。

圖4 棧橋示意

在仰拱施工中，棧橋兩端支撐長度和仰拱開挖斜坡共長7 m，有效工作長度約13 m。其中，端頭梁寬度1 m，把有效工作長度平均劃分為6 m長的兩個(gè)作業(yè)區(qū)。

2.5 走行設(shè)備

以棧橋?yàn)橐苿拥趿?，利用棧橋梁片下層工字鋼翼板為軌道，配備一個(gè)軌道吊車，使之能吊起端頭梁(圖5)。走行設(shè)備為與棧橋配套的自制軌道吊車，配套2臺8 t的絞車為動力，在絞車的拉動下，端頭梁、仰拱模架、中心溝模架沿棧橋整體移動到下一工作面［1］。軌道吊車采用20 cm槽鋼作梁，每側(cè)各設(shè)兩個(gè)滑輪與棧橋的底層工字鋼翼板咬合，以棧橋?yàn)榈趿?，可使模架系統(tǒng)整體移動，確保走行順暢。

圖5 軌道吊車示意

軌道吊車的吊運(yùn)和卸貨定位。因端頭梁有可以伸縮的支柱，用拉桿把端頭梁與吊車連接拉緊后，收縮端頭梁的支柱，即可起吊。仰拱模架和中心溝模架的一端安設(shè)有滾行輪，可在已施工的填充面上移行。另一端與端頭梁連接，在絞車的拉動下整體向前移動。模架系統(tǒng)整體移動到指定里程后，需要上下調(diào)整標(biāo)高，左右調(diào)整平面位置。在棧橋上掛設(shè)手動葫蘆，提升端頭梁，松動軌道車?yán)瓧U卸載。通過手動葫蘆先上下調(diào)整端頭梁至設(shè)計(jì)標(biāo)高，再用千斤頂橫向調(diào)整端頭梁至設(shè)計(jì)平面位置，然后放下端頭梁的支柱完成定位。

早期中立評估制度是在美國特定的時(shí)代背景和訴訟體制下產(chǎn)生的，照搬移植并不一定可取，但是，通過對民事審前程序在定位、主體、價(jià)值和效力上的改造，以發(fā)揮其二元性價(jià)值(即訴訟準(zhǔn)備和糾紛解決的雙重價(jià)值)則對我國的民事審前程序改革極具借鑒意義。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

利用仰拱快速施工設(shè)備提供的系統(tǒng)功能，通過合理安排施工工序，形成仰拱快速施工技術(shù)工法。兩個(gè)工作區(qū)流水作業(yè)，流程如圖6所示。

圖6 仰拱快速施工作業(yè)流程

3.2 操作要點(diǎn)

仰拱快速施工設(shè)備施工工序及操作要點(diǎn)如表1所示。

表1 仰拱快速施工工序及操作要點(diǎn)

4 施工注意事項(xiàng)及安全措施

(1)安裝端頭梁時(shí)要檢查端頭梁支柱受力是否正常。

(2)行走設(shè)備移動前須保證棧橋軌道上無障礙物，設(shè)備行走過程中，注重保持兩部絞車行走一致，以防止在行走過程中偏移。

(3)仰拱應(yīng)及時(shí)施作，與開挖面的距離不宜超過襯砌澆筑段長度的3倍。

(4)仰拱施工前必須清除隧底虛碴、淤泥和雜物，超挖部分應(yīng)采用同級混凝土回填。

(5)仰拱混凝土應(yīng)整體澆筑一次成型。填充混凝土應(yīng)在仰拱混凝土終凝后澆筑，填充混凝土強(qiáng)度達(dá)到5 MPa后允許行人通過，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%后允許車輛通行。

(7)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，施工縫處鋼筋應(yīng)斷開，并要注意與拱墻襯砌施工縫處于同一豎直面上。

(8)模架拆卸、安裝過程中，應(yīng)將行走滑輪制動，防止模架自然溜滑失控。

(9)定期對設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)和維護(hù)，特別是絞車牽引鋼絲繩和棧橋的狀態(tài)要重點(diǎn)檢查。

5 結(jié)束語

成渝鐵路客運(yùn)專線自從引進(jìn)鐵路雙線隧道仰拱快速施工技術(shù)和配套設(shè)備后，經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)踐和摸索，改變了傳統(tǒng)的隧道施工組織模式，使仰拱施工循環(huán)時(shí)間縮短為傳統(tǒng)施工循環(huán)時(shí)間的1/3～1/2，使仰拱施工月進(jìn)度保持在120 m，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

［1］張勇，王云波，劉仁智，等.隧道仰拱快速施工技術(shù)及配套設(shè)備的開發(fā)與應(yīng)用研究［C］∥2011年中鐵二局隧道施工技術(shù)交流會論文集，2011

［2］馬艷衛(wèi).液壓移動式仰拱棧橋在隧道仰拱施工中的應(yīng)用［J］.山西建筑，2011(1)

［3］江懷瑞.仰拱施工工藝在隧道施工中的應(yīng)用［J］.建筑工程，2006(7)

［4］靳躍進(jìn).鐵路隧道仰拱施工控制［J］.山西建筑，2009(2)