高速鐵路隧道自行式液壓仰拱棧橋快速施工工法研究

黃 輝

（中鐵三局集團(tuán)第五工程有限公司，山西 晉中 030600）

1 工程概況

貴南客專線GNZQ-3標(biāo)獨(dú)山一號(hào)隧道位于貴州省都勻市，隧址區(qū)屬侵蝕、溶蝕中低山地貌，溝壑縱橫、山巒重疊，坡體溝壑縱橫，多為“V”型溝，切割深，坡面陡峻，自然橫坡20～50°，局部陡立，坡面植被發(fā)育，多為密集高大杉木林。隧道設(shè)計(jì)速度350km/h，單洞雙線，全長(zhǎng)8488m，進(jìn)口接路基工程，出口接山口寨雙線大橋，洞身段最大埋深約445m。線路縱坡為單面上坡，依次為長(zhǎng)度為1175m、坡度為5.5‰的上坡和長(zhǎng)度為920m、坡度為23‰的上坡。隧道凈寬1330cm，凈高908cm。隧道仰拱采用新型自行式液壓棧橋工裝整幅一次灌注施工。

2 鐵路客運(yùn)專線仰拱及填充的標(biāo)準(zhǔn)

隧道仰拱及填充傳統(tǒng)施工方式為分幅施工，貴南高速鐵路客運(yùn)專線對(duì)隧道仰拱及填充提出了更高的要求。客運(yùn)專線要求：（1）仰拱混凝土應(yīng)分段連續(xù)灌注，一次成型，不留縱向施工縫；（2）填充與仰拱不能同時(shí)灌注；（3）填充混凝土達(dá)到100%強(qiáng)度后方可行車。施工水平要求較高。

3 自行式液壓仰拱棧橋特點(diǎn)

3.1 自行式液壓棧橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

自行式液壓仰拱棧橋主要由升降系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、移動(dòng)液壓站組成，采用自行式液壓棧橋，定位準(zhǔn)確，行走便捷，可有效確保仰拱施工質(zhì)量，提高結(jié)構(gòu)的整體性，加快施工速度。移動(dòng)棧橋采用液壓系統(tǒng)，安裝限位裝置，設(shè)計(jì)移動(dòng)滑槽小車帶動(dòng)弧形模板進(jìn)行曲模澆筑。在行走時(shí)利用液壓裝置將棧橋鋼橋抬起，利用配重結(jié)構(gòu)將前段棧橋抬起進(jìn)行行走，進(jìn)行下一循環(huán)施工。自行式液壓棧橋全長(zhǎng)12m，該棧橋采用液壓控制利用電控專用小車行走，具備前、后、左、右移動(dòng)功能。整個(gè)棧橋移動(dòng)無(wú)須人工鋪軌，不需機(jī)械設(shè)備配合，1人即可操控，且一次棧橋移動(dòng)時(shí)間僅為30min。

3.2 自行式液壓棧橋施工特點(diǎn)

隧道內(nèi)采用自行式液壓棧橋施工，可使仰拱施工緊跟掌子面開(kāi)挖，實(shí)現(xiàn)隧道底部快速封閉成環(huán)，提高掌子面穩(wěn)定性，同時(shí)可顯著提高隧道運(yùn)輸?shù)缆吠〞承?，解決仰拱施工與開(kāi)挖運(yùn)輸作業(yè)面的干擾，大大地改善隧道內(nèi)作業(yè)環(huán)境，加快施工速度。

（1）自行式液壓移動(dòng)棧橋施工仰拱時(shí)，施工人員在棧橋前鋼橋下綁扎仰拱鋼筋，仰拱曲模澆筑仰拱與填充混凝土?xí)r，車輛可利用棧橋直接下至臺(tái)階，可滿足隧道施工早成環(huán)、早封閉的基本要求。（2）棧橋通行時(shí)要在混凝土強(qiáng)度達(dá)到脫模要求后方可前行，并要求接地壓強(qiáng)值達(dá)0.3MPa。（3）自行式液壓棧橋利用遙控液壓操作，采用電控專用小車進(jìn)行行走，可以進(jìn)行前后左右移動(dòng)。棧橋移動(dòng)施工時(shí)不需進(jìn)行人工鋪軌，只需要一個(gè)人即可以進(jìn)行操控。（4）自行式液壓棧橋使用一體化仰拱模板，模板允許荷載值可達(dá)60t。（5）仰拱棧橋的曲型模板按照仰拱設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸加工，模板采用1cm厚的鋼板加工，相較于傳統(tǒng)模板不易變形，整體澆筑時(shí)能保證仰拱線性控制，而且仰拱混凝土表觀質(zhì)量得到了較大改善。（6）仰拱棧橋采用梅花型窗口逐窗澆筑，此窗口不僅能作為澆筑窗口，還可以用于仰拱混凝土澆筑時(shí)的振搗窗口和混凝土質(zhì)量的觀察窗；相較于傳統(tǒng)的仰拱模板，增加了澆筑口、振搗口、觀察口，能保證仰拱混凝土施工質(zhì)量。（7）仰拱襯砌施工時(shí)預(yù)留管道的位置，可以通過(guò)在仰拱模板上割孔，通過(guò)控制孔口標(biāo)高，使預(yù)留管道位置整齊劃一，并且保證預(yù)留管道無(wú)反坡。（8）仰拱襯砌的鋼筋、止水帶的施工質(zhì)量控制，利用仰拱棧橋上改裝的剛性止水帶夾具控制止水帶徑向位置，通過(guò)特殊箍筋控制止水帶搭接及澆筑二襯時(shí)被混凝土壓倒切割混凝土的情況；利用鋼筋卡具控制矮邊墻鋼筋間距，仰拱棧橋外側(cè)焊接鋼筋控制矮邊墻鋼筋凈保護(hù)層厚度；利用仰拱棧橋模板控制矮邊墻混凝土厚度。（9）仰拱襯砌澆筑時(shí)的模板加固措施，采用“下拉上撐”的方式加固仰拱模板，模板兩端采用鋼筋加固，并與初支面拉緊，仰拱模板兩側(cè)采用撐桿與邊墻初支面撐住，達(dá)到模板加固與防止模板上浮的作用，與傳統(tǒng)模板的加固方式對(duì)比，減少了人力物力，增加了模板的穩(wěn)定性。

4 自行式液壓仰拱棧橋施工工藝

（1）清理虛渣。棧橋移動(dòng)之前，把仰拱底部虛渣親清理干凈，清除干凈橋面、桁架和前后引橋，操縱遙控收起前后引橋。（2）液壓油缸頂升。操縱液壓閥門收起4根液壓支柱，脫離地面保持棧橋平衡。（3）棧橋移動(dòng)。操縱液壓閥門和遙控指揮棧橋前進(jìn)。（4）棧橋定位。到指定位置操縱液壓閥門收縮液壓油缸，將棧橋固定，將前后引橋放下。（5）限位。使用限位裝置限位，防止棧橋產(chǎn)生側(cè)向移動(dòng)或前行的狀況。（6）弧形模板定位。待鋼筋綁扎完畢后，測(cè)量放線移動(dòng)弧形模板，安裝止水帶止水條并完成后續(xù)仰拱施工步驟。

5 施工中易出現(xiàn)問(wèn)題的原因及解決方法

5.1 仰拱施工易出現(xiàn)問(wèn)題的原因

在仰拱混凝土施工過(guò)程中，容易出現(xiàn)混凝土澆筑不密實(shí)、施工質(zhì)量差問(wèn)題，分析原因主要有以下三方面：（1）分層逐窗澆筑是影響混凝土澆筑密實(shí)度的關(guān)鍵，若分層逐窗澆筑時(shí)混凝土高差小動(dòng)能小，極易在澆筑窗口附近聚集形成鼓包，導(dǎo)致混凝土向四周流動(dòng)受阻，最終在窗口與窗口之間形成空洞，出現(xiàn)混凝土澆筑不密實(shí)的情況，影響混凝土澆筑質(zhì)量。（2）混凝土澆筑過(guò)程中存在振搗不充分、不及時(shí)、不均勻、不對(duì)稱，導(dǎo)致振搗不到位的現(xiàn)象，對(duì)仰拱混凝土施工質(zhì)量產(chǎn)生極大影響。（3）在澆筑仰拱混凝土?xí)r，容易引起仰拱棧橋浮模，造成施工縫錯(cuò)臺(tái)明顯，最終導(dǎo)致混凝土澆筑施工質(zhì)量不理想。

5.2 仰拱施工問(wèn)題解決方法

（1）解決“混凝土澆筑不密實(shí)”的方法：①對(duì)原分層逐窗澆筑窗口位置進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)模板進(jìn)行改裝，采用梅花形分層逐窗澆筑。澆筑過(guò)程可解決混凝土流通不暢的問(wèn)題，有效確保混凝土澆筑密實(shí)度。全弧仰拱模板上混凝土澆筑窗口布設(shè)設(shè)計(jì)圖見(jiàn)圖1。②針對(duì)梅花形分層逐窗澆筑混凝土施工要點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行技術(shù)交底，并安排專門的技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)液壓式全弧仰拱模板混凝土澆筑過(guò)程進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)與盯控，確?，F(xiàn)場(chǎng)施工人員能夠熟練掌握新模板混凝土澆筑使用要點(diǎn)。（2）解決“混凝土澆筑時(shí)振搗不到位”問(wèn)題：①現(xiàn)場(chǎng)采用附著式振搗器加振搗棒結(jié)合的方式對(duì)混凝土進(jìn)行振搗，同時(shí)多窗口對(duì)稱均勻振搗，排出混凝土中的氣泡，使混凝土密實(shí)結(jié)合，消除混凝土蜂窩麻面等現(xiàn)象。②施工現(xiàn)場(chǎng)增加振搗棒數(shù)量，保證混凝土得到及時(shí)的振搗；在液壓式全弧仰拱模板的仰拱窗口進(jìn)行充分振搗，提高混凝土的施工質(zhì)量。（3）解決“仰拱棧橋浮?！钡膯?wèn)題。在已有仰拱棧橋上焊接工字鋼，并與邊模固定筋連接，待仰拱曲模到位后，利用仰拱填充預(yù)埋筋與仰拱邊模工字鋼焊接，加強(qiáng)邊模曲模固定。

圖1 全弧仰拱模板上混凝土澆筑窗口布設(shè)設(shè)計(jì)圖

6 可移動(dòng)棧橋的應(yīng)用效果

貴南項(xiàng)目獨(dú)山一號(hào)隧道采用自行式可移動(dòng)液壓仰拱棧橋施工取得了良好的應(yīng)用效果，和傳統(tǒng)仰拱棧橋相比，顯著加快了工程施工速度（具體數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析見(jiàn)表1），減少了施工人數(shù)需求）具體數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析見(jiàn)表2，通過(guò)分析可知：使用可移動(dòng)棧橋施工后，每12m仰拱可以節(jié)省10.5h。同時(shí)，利用棧橋施工可減少各個(gè)工序之間的干擾，確保了仰拱施工具有充足的施工空間，在一定程度上有效降低了工程施工成本。

表1 仰拱各個(gè)施工工序的時(shí)間比較

表2 仰拱各個(gè)施工工序的人員配置比較

7 結(jié)束語(yǔ)

自行式液壓仰拱棧橋有利于人員、作業(yè)面設(shè)備、車輛等其他機(jī)械設(shè)備跨越仰拱及仰拱填充施工區(qū)域，可實(shí)現(xiàn)隧底初支、仰拱、中心水溝、邊墻盲管、泄水孔、止水帶、止水條等施工的互不干擾。貴南項(xiàng)目獨(dú)山一號(hào)隧道在工程施工過(guò)程中，針對(duì)工程施工工期緊，隧道施工質(zhì)量和安全要求標(biāo)準(zhǔn)高的特點(diǎn)，通過(guò)在仰拱施工過(guò)程中充分利用自行式液壓仰拱棧橋施工仰拱，取得了良好的應(yīng)用效果。