鐵路隧道仰拱施工工法

李曉龍 池建功

（中國建筑土木建設(shè)有限公司，北京 100073）

1 工程概況

新建某鐵路客運(yùn)專線工程，起訖里程DK62+730～DK67+075，全長4 345 m，設(shè)計(jì)速度250 km/h。隧道為無碴軌道，線間距為4.6 m。隧道內(nèi)縱坡為8.5‰的上坡，進(jìn)口至DK63+340.151段在左偏曲線（R=6 000 m），DK63+925.647～DK65+275.589段建設(shè)在右偏曲線上（R=4 500 m），其他路段均為直線形式。

2 隧道仰拱施工

2.1 仰拱初支

掌子面成型后及時(shí)安排仰拱施工并鋪底，縮短中途間隔時(shí)間，盡快封閉成環(huán)，保證圍巖的穩(wěn)定性。仰拱施工采用全幅開挖的方法，適配自行式鋼棧橋作為施工的輔助裝置，以便洞身施工的順利開展。應(yīng)及時(shí)清理浮渣等不利于施工的雜物，盡快進(jìn)行初期支護(hù)，有效封閉成環(huán)，將鋼筋綁扎到位，澆筑混凝土。為保證斷面結(jié)構(gòu)的完整性，應(yīng)一次澆筑成型。仰拱開挖階段，循環(huán)進(jìn)尺為3～4榀，仰拱沉降縫與洞身沉降縫的位置一致，達(dá)到沉降縫貫通的效果。

2.2 測量放樣

以設(shè)計(jì)圖紙為準(zhǔn)，在現(xiàn)場測放隧道中心線、仰拱開挖邊線，準(zhǔn)確確定仰拱基礎(chǔ)開挖高度并標(biāo)出。測量放樣后，生成一系列具有參照作用的標(biāo)記，作為仰拱施工的參照基準(zhǔn)。

2.3 仰拱開挖

正式開挖前，對排水系統(tǒng)的運(yùn)行暢通性、邊仰坡穩(wěn)定性進(jìn)行詳細(xì)檢查，出現(xiàn)堵塞應(yīng)疏通，失穩(wěn)需要加固。

準(zhǔn)備工作落實(shí)到位后，進(jìn)入開挖環(huán)節(jié)，以挖掘機(jī)為主要設(shè)備，分層、分段有序開展。局部巖石強(qiáng)度較大，機(jī)械開挖的進(jìn)尺量較小且效果差，需要使用弱爆破的開挖方法。開挖期間使用汽車運(yùn)土，避免現(xiàn)場堆積，人工輔助清理基底。棧橋上過車時(shí)，及時(shí)撤離下部的施工人員，待車輛安全通過后繼續(xù)施工。

2.4 仰拱施工的要求

（1）施工前全面清理隧底的泥漿、積水，通入高壓風(fēng)，吹除雜物。精準(zhǔn)控制開挖進(jìn)尺，因操作不當(dāng)或其他原因出現(xiàn)超挖時(shí)，使用同級混凝土回填。施工時(shí)間方面，仰拱超前拱墻二襯，仰拱以及回填混凝土施工均遵循一次成型原則，不可中途中斷[1-2]。

（2）仰拱混凝土終凝后進(jìn)行回填，仰拱拱座與墻基同步澆筑，仰拱的施工縫和變形縫易滲流，均進(jìn)行防水處理。仰拱回填后，混凝土強(qiáng)度逐步增加，實(shí)測值達(dá)到5 MPa且現(xiàn)場無異常狀況后，允許行人通行；實(shí)測值完全達(dá)到設(shè)計(jì)值后，允許車輛通行。

（3）注重對各道施工工序進(jìn)行控制，形成協(xié)調(diào)的關(guān)系，仰拱施工不宜安排在夜間。

3 仰拱二襯施工

仰拱襯砌施工遵循一次成型原則，避免影響仰拱的完整性。仰拱邊模材料為定型鋼模，并配套適量鋼管對撐，用于維持模板的穩(wěn)定性，端頭選用小塊木模板。

3.1 仰拱棧橋的設(shè)置

本次施工采用移動式仰拱棧橋，共2座，通過建設(shè)仰拱棧橋?yàn)楝F(xiàn)場施工創(chuàng)設(shè)良好的條件。清基灌注襯砌混凝土?xí)r，現(xiàn)場的施工車輛從棧橋上通過，空間協(xié)調(diào)性較好，解決了仰拱施工與出渣等工序相互干擾的問題。

3.2 仰拱鋼筋綁扎

（1）全面檢查斷面，判斷該處是否存在欠挖，發(fā)現(xiàn)欠挖及時(shí)處理。鋼筋綁扎時(shí)，外層定位鋼筋的綁扎最關(guān)鍵，應(yīng)加強(qiáng)保護(hù)層厚度控制，5 cm≤保護(hù)層厚度≤8 cm。保護(hù)層采用砂漿墊塊，將該結(jié)構(gòu)設(shè)置在鋼筋與模板間。外層主筋、縱筋的間距分別為20、30 cm，誤差不超過±10 mm。

（2）內(nèi)層主筋與外層主筋共處相同的斷面，箍筋綁扎注重對層間距的控制，允許誤差為±5 mm。鋼筋數(shù)量較多，部分區(qū)域存在交叉，該部分扎絲間隔扎結(jié)；對縱筋做固定處理時(shí)，按照每隔5個(gè)節(jié)點(diǎn)做一次綁扎定位的方式有序操作；內(nèi)、外兩層縱筋均綁扎到位后，按照要求掛設(shè)箍筋，進(jìn)一步對各節(jié)點(diǎn)連同箍筋綁扎。

（3）鋼筋綁扎是一項(xiàng)精細(xì)化工作，需要充分考慮預(yù)留洞室的位置以及尺寸要求，避免超限影響預(yù)留洞室正常使用。

3.3 接頭焊接

主筋接頭施工采用單面搭接焊作業(yè)方法，焊縫不小于10d（d為鋼筋直徑）；應(yīng)對接頭做彎折處理，檢查接頭兩根鋼筋的軸線，要求其共處相同直線上。焊縫高度以0.3d以上為宜，焊縫寬度以0.7d以上為宜，成型焊縫的內(nèi)部應(yīng)飽滿，表面平順、無缺口。

嚴(yán)格依據(jù)規(guī)范制作仰拱鋼筋，將滿足質(zhì)量要求的鋼筋安裝到位。焊接時(shí)接頭錯(cuò)開，設(shè)置預(yù)埋鋼筋彎曲弧度時(shí)，必須充分考慮隧道斷面的弧度，使兩者保持一致。對仰拱二襯鋼筋進(jìn)行綁扎時(shí)，加強(qiáng)對各層鋼筋間距的檢測與控制，使其在工程許可范圍內(nèi)；根據(jù)施工條件，采用焊接定位筋的方式控制層距。襯砌鋼筋實(shí)測項(xiàng)目較多，各自有其特定的允許偏差以及檢查方法。

襯砌鋼筋實(shí)測項(xiàng)目如表1所示。

表1 襯砌鋼筋實(shí)測項(xiàng)目 單位：mm

3.4 混凝土澆筑及振搗

仰拱模筑施工材料為C30混凝土，以小塊平面模板為基礎(chǔ)單元，經(jīng)拼接后得到完整的模板體系。施工前，清理作業(yè)面的積水、廢渣，防止雜物混入影響混凝土的成型質(zhì)量。施工中加密測點(diǎn)，及時(shí)檢測，根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)判斷仰拱的拱度，并進(jìn)行調(diào)整。仰拱混凝土澆筑做到一次澆筑成型，從仰拱中心處開始，逐步向兩側(cè)以對稱的方式同步推進(jìn)。為提高混凝土的密實(shí)性，澆筑時(shí)應(yīng)加強(qiáng)振搗[3-5]。

以分層的方法有序澆筑，單層厚度不大于30 cm，每層均進(jìn)行振搗處理，各點(diǎn)位振搗時(shí)間20～30 s，具體振搗時(shí)間根據(jù)混凝土的實(shí)際情況而定，無下沉、無氣泡、有泛漿時(shí)，結(jié)束該點(diǎn)的振搗。

混凝土施工縫處澆筑新混凝土?xí)r，需要在施工前做好準(zhǔn)備，如清理施工縫處的松動石子和松散混凝土，用水沖洗，使該處保持潔凈。在橫向施工縫處鋪設(shè)水泥砂漿，厚度約15 mm（若有豎向施工縫，應(yīng)刷薄水泥漿，材料的水灰比控制為0.3，具體根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整）?？梢凿佋O(shè)混凝土，厚度約30 cm，繼續(xù)澆筑新混凝土，此時(shí)依然振搗，提高混凝土的密實(shí)度，加強(qiáng)對仰拱施工質(zhì)量的檢查。

仰拱質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目如表2所示。

表2 仰拱質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目

3.5 仰拱回填

檢測后，得到仰拱混凝土的實(shí)際強(qiáng)度，將該值與設(shè)計(jì)強(qiáng)度進(jìn)行對比分析，達(dá)到70%以上時(shí)，施工填充層。仰拱回填混凝土施工時(shí)，加強(qiáng)對混凝土表面標(biāo)高的檢測與控制。混凝土澆筑結(jié)束后，采取防護(hù)措施，短期內(nèi)禁止車輛通行，否則混凝土結(jié)構(gòu)會在外部荷載作用下受損。混凝土的強(qiáng)度完全達(dá)到設(shè)計(jì)值后，清理碎渣塵土，開放交通[6-8]。

仰拱回填實(shí)測項(xiàng)目如表3所示。

表3 仰拱回填實(shí)測項(xiàng)目

（1）混凝土分層澆筑，連續(xù)施工，若因材料供應(yīng)不足、機(jī)械設(shè)備異?；蚱渌蛑袛嗍┕?，需要盡可能縮短間歇時(shí)間（短于前層混凝土的初凝時(shí)間）。不同混凝土的允許間歇時(shí)間存在差異，具體根據(jù)施工所用水泥的材料特性、現(xiàn)場環(huán)境溫度確定，均應(yīng)避免間歇時(shí)間過長。

（2）新澆混凝土與鄰接已硬化混凝土的溫度保持相對均衡，溫差不超過15℃。混凝土表面有明顯的泌水現(xiàn)象時(shí)，以不破壞已澆筑混凝土為前提，使用有效的方法緩解泌水?；炷翝仓幸欢ǖ臄_動作用，如混凝土卸料以及振搗均會對模板帶來不同程度的沖擊作用，需要安排專員檢查，若有松動、變形等異常狀況，及時(shí)查明實(shí)際情況，采取處理措施，直至模板恢復(fù)原狀。自高處向模板內(nèi)傾卸混凝土?xí)r，容易發(fā)生離析，為避免此問題，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土的自由傾落高度不超過2 m。

4 結(jié)語

仰拱是隧道工程施工中的關(guān)鍵內(nèi)容之一，也是隧道結(jié)構(gòu)體系的基礎(chǔ)部分。設(shè)置仰拱可以促進(jìn)支護(hù)結(jié)構(gòu)封閉成型，改善整體受力條件，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保證隧道施工的安全性。本文提出鐵路隧道仰拱的施工工藝要點(diǎn)，為類似工程提供參考。