斜井拱墻砼及中隔墻砼同步襯砌施工技術(shù)

蔣忠全，劉東亮，段平安，趙榮立，蘭建明，夏宏升

（中鐵隧道集團(tuán)三處有限公司，廣東 深圳 518000）

1 工程概況

湖北省谷城至竹溪高速公路GZTJ8合同段(K42+700 ～K46+800)，起點(diǎn)位于谷城縣紫金鎮(zhèn)油坊坪村內(nèi)，終點(diǎn)位于谷城縣紫金鎮(zhèn)倪家凹村內(nèi)。起止樁號(hào)為K42+700 ～ K46+800，線(xiàn)路長(zhǎng)4.1km。包含路基、隧道工程。

大坪山隧道為分離式隧道。有2處斜井隧道，斜井隧道有中200mm中隔墻。

表1

2 傳統(tǒng)施工工法

以往的隧道中隔墻襯砌施工，都是先混凝土隧道拱墻襯砌，后混凝土中隔墻襯砌。施工組織簡(jiǎn)單、方法落后、工序多、銜接繁瑣、各工種交叉干擾多、可控性差、時(shí)間長(zhǎng)、管理難度大，而且所需人員多、勞動(dòng)強(qiáng)度也大、費(fèi)工、費(fèi)時(shí)、效率低、成本高，與現(xiàn)有的管理理念不相符。

目前大坡度的斜井隧道混凝土施工大多數(shù)采用人工立模，勞動(dòng)強(qiáng)度大，混凝土接縫多，漏漿嚴(yán)重，外觀效果差、混凝土密實(shí)程度差、成型效果差，施工進(jìn)度慢、效率低。

3 新工法特點(diǎn)

（1）采用新型混凝土模板臺(tái)車(chē)將混凝土二次施工變成一次完成。（2）采用新型混凝土模板臺(tái)車(chē)，將大坡度的斜井隧道混凝土人工立模變成，模板臺(tái)車(chē)自動(dòng)行走就位、自動(dòng)脫模。

4 適用范圍

適用于具有中隔墻混凝土隧道襯砌施工，以及大坡度斜井隧道的混凝土施工。

5 工藝原理

如圖1，將A、B型臺(tái)車(chē)連接在一起，在砼施工時(shí)，按照中隔墻、兩側(cè)墻自下而上、對(duì)稱(chēng)澆筑，使模板臺(tái)車(chē)平衡受力，不至于發(fā)生模板臺(tái)車(chē)傾斜、位移、跑模。

6 新型模板臺(tái)車(chē)設(shè)計(jì)

由于模板臺(tái)車(chē)是在斜井施工中，因此其安全性處在特別重要的位置。而合理設(shè)計(jì)保證施工順利完成條件，如圖2。

（1）根據(jù)隧道凈空尺寸外放50mm,設(shè)計(jì)A、B模板臺(tái)車(chē)2個(gè)模板臺(tái)車(chē)。

（2）在模板臺(tái)車(chē)縱梁上設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)的橫向拉桿連接，使A、B模板臺(tái)車(chē)能同步精確定位。（3）模板臺(tái)車(chē)的頂?shù)厍Ы锸窃黾幽０迮_(tái)車(chē)在砼灌注中穩(wěn)定性。（4）模板臺(tái)車(chē)的抗浮千斤是防止模板臺(tái)車(chē)在砼施工中“抬頭”。（5）防翻轉(zhuǎn)架是保證模板臺(tái)車(chē)在斜井上安裝、就位的安全。（6）防溜葫蘆系統(tǒng)是防止模板臺(tái)車(chē)在斜井步進(jìn)時(shí)意外溜車(chē)。（7）模板臺(tái)車(chē)的防翹器機(jī)構(gòu)是防止模板臺(tái)車(chē)在斜井步進(jìn)意外翹起。（8）同時(shí)增設(shè)了卡軌器，防止模板臺(tái)車(chē)就位后突然滑動(dòng)。模板臺(tái)車(chē)就位后增設(shè)臨時(shí)錨桿與行走軌道連接防止溜車(chē)。（9）行走采用兩組步進(jìn)油缸，使模板臺(tái)車(chē)行進(jìn)平穩(wěn)。

圖1 A、B模板臺(tái)車(chē)

圖2 縱斷面砼的澆筑示意圖

以上特殊結(jié)構(gòu)就是保證安全性。

模板臺(tái)車(chē)在廠內(nèi)加工嚴(yán)格按照機(jī)械行業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)件加工標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，出廠前進(jìn)行拼裝、檢驗(yàn)，把好產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)。

7 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

7.1 施工工藝流程

斜井二襯及中隔墻混凝土施工工藝流程框圖（見(jiàn)圖3）。

圖3 斜井二襯及中隔墻混凝土施工工藝流程圖

7.2 操作要點(diǎn)

7.2.1 施工場(chǎng)地準(zhǔn)備

（1）施工準(zhǔn)備。①試驗(yàn)室對(duì)原材料進(jìn)行取樣試驗(yàn)，并確定配合比，經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)。②施工所需的機(jī)械和人員組織到位。進(jìn)行崗前培訓(xùn)、安全質(zhì)量教育和技術(shù)交底。③對(duì)初期支護(hù)凈空進(jìn)行檢查，對(duì)侵入二襯混凝土的初期支護(hù)予以鑿除處理。④施工控制點(diǎn)的布設(shè)、復(fù)測(cè)完成。（2）場(chǎng)地準(zhǔn)備。斜井隧道底板，材料運(yùn)輸軌道，人行通道的步梯、兩邊的矮邊墻、中間矮隔墻都要提前混凝土施工。（3）測(cè)量放線(xiàn)。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求對(duì)襯砌鋼筋和中隔墻鋼筋進(jìn)行測(cè)量放線(xiàn)，測(cè)設(shè)臺(tái)車(chē)就位中線(xiàn)和高程。（4）安裝縱環(huán)向排水管。排水管施工流程：鉆孔定位→安裝錨栓→捆綁盲管→縱環(huán)向盲管連接。環(huán)向排水盲管沿斜井縱向布設(shè)，橫向排水盲管沿斜井縱向布設(shè)，縱向排水盲管沿斜井兩側(cè)通長(zhǎng)布置。采用三通將環(huán)向盲管與縱向盲管相連。（5）鋪設(shè)無(wú)紡布和防水板。采用水泥射釘固定無(wú)紡布，無(wú)紡布緊貼初期支護(hù)表面，并保持一定的松弛度，無(wú)紡布必須全部覆蓋初期支護(hù)表面。防水板防水卷材采用無(wú)釘鋪設(shè)工藝，防水板縱環(huán)向搭接長(zhǎng)度≥10cm，焊縫采用自動(dòng)爬行式焊機(jī)熱熔焊接，搭接縫采用雙焊縫。（6）襯砌鋼筋及中隔墻鋼筋綁扎。鋼筋按照設(shè)計(jì)要求統(tǒng)一在洞外加工運(yùn)輸?shù)焦ぷ髅孢M(jìn)行人工綁扎安裝。鋼筋綁扎順序外層、再內(nèi)層，先環(huán)向、再縱向施工，并及時(shí)安裝箍筋。

7.2.2 模板臺(tái)車(chē)拼裝

如圖4，（1）模板臺(tái)車(chē)軌道安裝。根據(jù)測(cè)量放線(xiàn)，測(cè)設(shè)模板臺(tái)車(chē)行走軌道。（2）模板臺(tái)車(chē)的部件擺放。模板臺(tái)車(chē)部件在洞內(nèi)安全、合理擺放。（3）模板臺(tái)車(chē)安裝。模板臺(tái)車(chē)在斜井底部施工進(jìn)行安裝。安裝一定要按照行走系統(tǒng)、下縱梁、門(mén)架、上部臺(tái)架、模板的順序進(jìn)行，嚴(yán)格按照《斜井隧道全液壓模板臺(tái)車(chē)安裝說(shuō)明書(shū)》實(shí)施。模板安裝完成后，組織一次全面質(zhì)量、安全檢查，并對(duì)模板臺(tái)車(chē)進(jìn)行驗(yàn)收，合格后方能使用。

7.2.3 模板臺(tái)車(chē)就位

臺(tái)車(chē)就位前首先進(jìn)行打磨、噴灑脫模劑處理，模板臺(tái)車(chē)就位嚴(yán)格按照測(cè)量的中線(xiàn)和高程進(jìn)行。

模板頂升的軌跡非直線(xiàn)軌跡，因而在模板臺(tái)車(chē)就位時(shí)，要考慮偏差位置。如需要反復(fù)對(duì)位時(shí)，可以使用下縱梁的固定手拉葫蘆+防溜卷?yè)P(yáng)機(jī)的葫蘆+步進(jìn)油缸進(jìn)行精確定位。

防翻轉(zhuǎn)支撐固定好便可加固，臺(tái)車(chē)加固按以下幾步進(jìn)行。

（1）調(diào)整臺(tái)車(chē)至襯砌位置后，夾緊卡軌器。安裝橫向水平支撐，橫向水平支撐頂?shù)剿淼莱跗谥ёo(hù)上，旋緊拱頂臺(tái)架的抗浮千斤。（2）操作手動(dòng)換向閥手柄，使豎向油缸上升，斜拉油缸。調(diào)整模板臺(tái)車(chē)模板使其達(dá)到設(shè)計(jì)高度和水平位置后，將基礎(chǔ)千斤頂撐于鋼軌上并旋緊。（3）安裝防翹器。（4）控制斜拉油缸，使下模板與上模板對(duì)齊。（5）調(diào)整水平油缸，使左、右模板達(dá)到砼位置，旋緊側(cè)向千斤頂，旋緊斜拉千斤頂。（6）拉緊防滑的手拉葫蘆+鋼絲繩拉緊下縱梁。（7）連接A、B兩個(gè)斷面臺(tái)車(chē)。（8）安裝防水條、封堵板。

臺(tái)車(chē)就位完成后質(zhì)檢工程師按照測(cè)量技術(shù)交底進(jìn)行就位檢查，檢查合格后報(bào)監(jiān)理工程師檢查。

7.2.4 水泥混凝土的拌制和運(yùn)輸

水泥混凝土采用集中拌和站拌制，混凝土運(yùn)輸車(chē)運(yùn)輸至斜井洞口?；炷翉亩纯谘匦弊匀豁樒录茉O(shè)，間隔開(kāi)口漏氣PUC管下放。管道底部設(shè)有混凝土攪拌桶，減緩混凝土下放對(duì)模板臺(tái)車(chē)的沖擊，并對(duì)混凝土進(jìn)行二次均勻攪拌，防止?jié){、石分離，變坡溜槽入模。

7.2.5 混凝土澆筑

施工順序從下向上施工。先澆筑中隔墻混凝土，然后澆筑拱墻混凝土?；炷翍?yīng)對(duì)稱(chēng)分層澆筑，分層搗固，每層厚度在30cm左右。左右兩側(cè)混凝土面高度不得超過(guò)60cm，傾落自由高度不超過(guò)1.2m。在混凝土澆筑過(guò)程中，觀察模板、支架、鋼筋的情況，當(dāng)發(fā)生變形、移位時(shí)及時(shí)采取措施進(jìn)行處理。

注漿到后期，時(shí)刻注意注漿口壓力的變化，避免因混凝土注滿(mǎn)后仍強(qiáng)行注入而導(dǎo)致壓力過(guò)大使模板變形。

7.2.6 混凝土振搗

混凝土振搗采用插入式振搗器進(jìn)行振搗，并應(yīng)符合以下規(guī)定：（1）振搗器的移動(dòng)間距不得大于振搗器作用半徑的1.5倍。（2）振搗器插入下層混凝土的深度為5～10cm。（3）搗固時(shí)應(yīng)采取快插慢拔的方式，混凝土必須振搗密實(shí)，無(wú)漏振和過(guò)振現(xiàn)象。（4）振搗時(shí)不得碰撞模板、鋼筋和預(yù)埋管件。

圖4 A、B模板臺(tái)車(chē)安裝連接

混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑。當(dāng)允許間隔時(shí)間已經(jīng)超過(guò)時(shí)，應(yīng)設(shè)置施工縫，施工縫處應(yīng)埋設(shè)接茬鋼筋。

7.2.7 脫模

注漿完成之后，防止過(guò)早拆模使混凝土粘模造成蜂窩、麻面或缺棱少角，具體脫模時(shí)間由工地試驗(yàn)室確定。

脫模按以下幾步進(jìn)行：（1）拆掉堵頭板，取出支撐枕木。（2）拆掉側(cè)向千斤頂一端銷(xiāo)子。（3）操作手動(dòng)換向閥手柄，控制側(cè)向油缸，使鋼模板臺(tái)車(chē)側(cè)模板脫離襯砌面。（4）松開(kāi)上縱梁手拉葫蘆，檢查平移小車(chē)邊夾板是否固定好。（5）松開(kāi)防翹器鉸接銷(xiāo)子，旋進(jìn)絲桿；收起豎向基礎(chǔ)千斤，分離A、B段臺(tái)車(chē)連接裝置；操作手動(dòng)換向閥手柄，控制豎向油缸，使鋼模板臺(tái)車(chē)頂模板脫離襯砌面。油缸收縮時(shí)，必須分次收縮，切忌一次性強(qiáng)制脫模。（6）安裝防翹器。

7.2.8 模板臺(tái)車(chē)步進(jìn)（圖5）

如圖5，鋼模板臺(tái)車(chē)脫模之后，用手動(dòng)千斤將防溜滑卷?yè)P(yáng)架頂起，松開(kāi)棘輪塊，松開(kāi)防溜手拉葫蘆，將防溜卷?yè)P(yáng)鋼絲繩退出，拖至下一循環(huán)的地錨梁。松開(kāi)卡軌器，松開(kāi)下縱梁手拉葫蘆，收起防翻架千斤，模板臺(tái)車(chē)才可行走。模板臺(tái)車(chē)行走中，注意步進(jìn)油缸與軌排不要發(fā)生干涉。臺(tái)車(chē)行走中，注意液壓系統(tǒng)，如發(fā)現(xiàn)漏油和失靈。立即停止工作，處理完成后，再進(jìn)行步進(jìn)。

圖5 模板臺(tái)車(chē)步進(jìn)

7.2.9 混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土脫模強(qiáng)度不小于5MPa，防止過(guò)早拆模使混凝土粘模造成蜂窩、麻面或缺棱少角，具體脫模時(shí)間由工地試驗(yàn)室確定。①混凝土脫模后應(yīng)立即進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，操作時(shí)不得是混凝土受污染和損傷。②混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14天，灑水次數(shù)以保持混凝土表面濕潤(rùn)為度。養(yǎng)護(hù)用水和拌和用水相同

8 效益分析

8.1 社會(huì)效益

打破隧道施工傳統(tǒng)工藝方法，將隧道襯砌與中隔墻襯砌同步進(jìn)行，是一種改革性隧道施工方法，具有重大意義，在斜井隧道施工技術(shù)中具有領(lǐng)先水平。

提供出一套大坡度斜井隧道及中隔墻混凝土襯砌一體化步進(jìn)式模板臺(tái)車(chē)施工新工法、新思路、新理念。

8.2 經(jīng)濟(jì)效益

常規(guī)的斜井模板臺(tái)車(chē)外牽引力帶動(dòng)行走，改成液壓油缸步進(jìn)式前進(jìn)，降低配套設(shè)備和機(jī)具的要求。提高施工進(jìn)度，縮短工期，大量節(jié)省人工工費(fèi)及小模板材料。使施工更為順暢，管理難度下降，操作更簡(jiǎn)便，可控性更高。

降低配套設(shè)備配置是經(jīng)濟(jì)性的體現(xiàn)，節(jié)約設(shè)備配置費(fèi)（大功率牽引設(shè)計(jì)設(shè)備）。降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度和人數(shù)是的效益體現(xiàn)。提高工效一倍，縮短工期2個(gè)月。

9 結(jié)語(yǔ)

施工情況及評(píng)價(jià)：由于該工法的混凝土模板臺(tái)車(chē)設(shè)計(jì)性能優(yōu)良、工藝方法正確，使施工速度快，使工程進(jìn)展順利。該工法的實(shí)施解決大坡度斜井隧道及中隔墻混凝土一體化襯砌施工的難題，取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

采用斜井拱墻砼及中隔墻砼同步襯砌施工技術(shù)。解決了斜井隧道及中隔墻砼同步襯砌施工問(wèn)題，保證了工程安全、快速、高效、優(yōu)質(zhì)完成。