節(jié)段拼裝式管棚澆筑施工技術(shù)研究

童濤，劉春剛

（中交路橋南方工程有限公司，北京101100）

1 引言

在復(fù)雜地形地質(zhì)條件下進(jìn)行隧道開(kāi)挖時(shí)，提升隧道進(jìn)、出洞的圍巖穩(wěn)定性，改善開(kāi)挖輪廓線控制的準(zhǔn)確度，防止洞口塌陷、滑坡等工程事故的發(fā)生，通常，需要采用管棚施工技術(shù)進(jìn)行支護(hù)。

為提升洞口管棚的施工效率、改善現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量，一些學(xué)者和工程技術(shù)人員進(jìn)行了有針對(duì)性的研究，如薛俊斌[1]、李偉[2]、雷海強(qiáng)[3]、劉文彬等[4]、趙經(jīng)緯[5]、楊春[6]等從不同角度對(duì)隧道棚超前支護(hù)施工技術(shù)進(jìn)行研究；衡朝陽(yáng)等[7]、杜姜[8]、陳曉東[9]、羅統(tǒng)明[10]、牛睿聰[11]、肖作明[12]深入研究了隧道管棚的設(shè)計(jì)理論及施工參數(shù)；李華勇等[13]、李成明[14]、趙凌紅[15]開(kāi)展了隧道管棚超前支護(hù)施工質(zhì)量控制及病害預(yù)防措施研究。

分析表明，現(xiàn)有研究成果雖可在適宜工況下取得較好的工程應(yīng)用效果，但研究的側(cè)重點(diǎn)主要集中在管棚結(jié)構(gòu)與洞口圍巖的整體性增強(qiáng)、超前導(dǎo)管的打設(shè)注漿等方面，針對(duì)明洞管棚澆筑施工結(jié)構(gòu)打設(shè)、鋼筋籠布設(shè)質(zhì)量提升等方面的研究成果相對(duì)較少，難以滿足工程實(shí)踐需要。同時(shí)，現(xiàn)有工程措施和技術(shù)成果中，尚存在施工效率提升、支撐體系改善、施工工藝簡(jiǎn)化等問(wèn)題亟需解決。鑒于此，為彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本文以工程為對(duì)象、工藝為核心，對(duì)節(jié)段拼裝式管棚澆筑施工技術(shù)進(jìn)行了研究。

2 管棚澆筑施工難點(diǎn)分析

2.1 模板安裝定位難度大

模板支設(shè)一直是混凝土澆筑過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工效率和混凝土澆筑質(zhì)量影響顯著。對(duì)于隧道管棚工程，其模板結(jié)構(gòu)高度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、連接節(jié)點(diǎn)多，模板支撐體系的受力和穩(wěn)定性常難量化；同時(shí)，受限于現(xiàn)場(chǎng)施工條件，模板構(gòu)件的空間位置難以控制，板塊間的連接強(qiáng)度不易保證，易出現(xiàn)拱圈部位漏漿、拱腳部位爆模等工程問(wèn)題。

2.2 混凝土澆筑質(zhì)量難以控制

受控于混凝土配合比、模板支設(shè)質(zhì)量、混凝土養(yǎng)護(hù)施工質(zhì)量等因素影響，混凝土澆筑施工質(zhì)量常常是工程質(zhì)量控制的難點(diǎn)。相對(duì)于梁、板、柱的混凝土澆筑工程，管棚混凝土澆筑工程具有澆筑落差大、混凝土流動(dòng)性差、現(xiàn)場(chǎng)振搗密實(shí)難以控制等問(wèn)題。

2.3 支撐體系安裝布設(shè)難

模板支撐體系的安裝定位不但會(huì)影響模板支設(shè)質(zhì)量，而且會(huì)對(duì)工程施工的安全性產(chǎn)生一定影響。對(duì)于隧道管棚工程，其支撐體系布設(shè)包括內(nèi)模內(nèi)支撐和外模外支撐2 部分，傳統(tǒng)依靠鋼管、與墊板組合的支撐體系，常常涉及節(jié)點(diǎn)快速連接、間隙快速消除、空間位置精確控制等問(wèn)題。

3 施工結(jié)構(gòu)改善設(shè)計(jì)

基于現(xiàn)有研究成果中的不足和工程技術(shù)提升需要，結(jié)合隧道管棚混凝土澆筑的難點(diǎn)問(wèn)題，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，隧道管棚澆筑施工結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 隧道管棚澆筑施工結(jié)構(gòu)示意圖

1）在管棚的內(nèi)側(cè)設(shè)置內(nèi)側(cè)撐柱，并在內(nèi)側(cè)撐柱與地基土之間設(shè)置柱底承壓板，并通過(guò)內(nèi)柱限位槽限定內(nèi)側(cè)撐柱的位置；在內(nèi)側(cè)撐柱的頂端部設(shè)置平臺(tái)頂板，側(cè)壁面向內(nèi)側(cè)模板側(cè)設(shè)置側(cè)面撐桿；在平臺(tái)頂板與內(nèi)側(cè)模板之間設(shè)置支撐底板和頂面支撐桿；側(cè)面撐桿采用鋼管軋制而成，其長(zhǎng)度可調(diào)，與內(nèi)側(cè)模板垂直相交，與內(nèi)側(cè)撐柱之間設(shè)置支撐轉(zhuǎn)動(dòng)鉸。

2）在管棚的外側(cè)設(shè)置外側(cè)撐柱，并在外側(cè)撐柱與地基土之間設(shè)置外柱承壓板；在外側(cè)撐柱的頂部設(shè)置外側(cè)橫梁；在外側(cè)撐柱和外側(cè)橫梁上均設(shè)置滑移箍板，并使滑移箍板與外撐橫桿和外撐立桿相連接；滑移箍板采用鋼板軋制而成，套于外側(cè)撐柱和外側(cè)橫梁上，并設(shè)置與外撐橫桿和外撐立桿相連的螺孔。

3）在外側(cè)模板上設(shè)置撐桿連接體、頂部灌注管和底部灌注管，并使撐桿連接體與外撐橫桿和外撐立桿相連；在內(nèi)側(cè)模板上設(shè)置第一鋼筋限位體和第二鋼筋限位體；第一鋼筋限位體和第二鋼筋限位體均采用長(zhǎng)度可調(diào)的螺桿與螺栓組成，其插入端分別與內(nèi)層鋼筋和外層鋼筋相接，混凝土初凝前取出第一鋼筋限位體和第二鋼筋限位體。

4）使外側(cè)模板的腳部與外模導(dǎo)墻相接；所述外模導(dǎo)墻采用混凝土澆筑或鋼板軋制成，其內(nèi)側(cè)弧度與外側(cè)模板相同。

4 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析

1）研究結(jié)構(gòu)通過(guò)頂面支撐桿和側(cè)面支撐桿對(duì)內(nèi)側(cè)模板提供支撐，可大幅降低內(nèi)側(cè)模板空間位置定位難度，簡(jiǎn)化支撐體系的受力。

2）研究結(jié)構(gòu)在管棚外側(cè)設(shè)置外側(cè)撐柱和外側(cè)橫梁，并在外側(cè)撐柱和外側(cè)橫梁上分別設(shè)置滑移箍板，可滿足外撐橫桿和外撐立桿快速連接的需要；同時(shí)，外撐結(jié)構(gòu)體系簡(jiǎn)單、受力明確，可有效降低結(jié)構(gòu)受力分析的難度。

3）研究結(jié)構(gòu)可通過(guò)內(nèi)側(cè)模板上的第一鋼筋限位體和第二鋼筋限位體對(duì)管棚內(nèi)部?jī)?nèi)層鋼筋和外層鋼筋進(jìn)行控位，可滿足管棚鋼筋位置準(zhǔn)確控制的要求，解決了鋼筋保護(hù)層厚度不足的問(wèn)題。

4）研究結(jié)構(gòu)可通過(guò)外側(cè)模板上的頂部灌注管和底部灌注管同步對(duì)內(nèi)側(cè)模板與外側(cè)模板圍合而成的空腔內(nèi)灌注管棚混凝土，可有效降低混凝土現(xiàn)場(chǎng)灌注的難度，提高混凝土灌注質(zhì)量。

5）研究結(jié)構(gòu)在外側(cè)模板的底部設(shè)置外模導(dǎo)墻，可同步滿足外模輔助定位、澆筑結(jié)構(gòu)整體性增強(qiáng)的要求。

5 結(jié)語(yǔ)

受外界環(huán)境因素和澆筑施工工藝及結(jié)構(gòu)的影響，隧道管棚的混凝土澆筑施工質(zhì)量一直是工程施工控制的難點(diǎn)。本文從施工效率提升、支撐體系改善、施工工藝簡(jiǎn)化等方面進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，形成了節(jié)段拼裝式管棚澆筑施工技術(shù)。

對(duì)比現(xiàn)有工程施工結(jié)構(gòu)，節(jié)段拼裝式管棚澆筑施工技術(shù)在降低模板支設(shè)難度、提高鋼筋籠定位精度、改善混凝土澆筑質(zhì)量、簡(jiǎn)化模板支設(shè)體系受力、提升施工結(jié)構(gòu)整體性等方面具有一定優(yōu)勢(shì)，因地制宜地采用可取得良好的工程應(yīng)用效果。