大跨度雙連拱隧道混凝土襯砌施工技術(shù)研究

李曉龍

摘要：常規(guī)的混凝土襯砌施工技術(shù)雖然簡(jiǎn)單易行，但由于其承重強(qiáng)度不高，容易出現(xiàn)開(kāi)裂、剝落等質(zhì)量問(wèn)題。設(shè)計(jì)一種全新的雙連拱隧道混凝土襯砌施工技術(shù)，并詳細(xì)介紹了各項(xiàng)技術(shù)的施工步驟和注意事項(xiàng)。實(shí)例分析結(jié)果表明，大跨度雙連拱隧道各個(gè)部位的混凝土襯砌強(qiáng)度，比傳統(tǒng)的混凝土襯砌技術(shù)有明顯提高，驗(yàn)證了該方案可行性，對(duì)提高大跨度雙連拱隧道的施工質(zhì)量和效率具有重要意義。

關(guān)鍵詞：大跨度;雙連拱隧道; 混凝土襯砌; 施工技術(shù)

0? ?引言

大跨度雙連拱隧道的安全性和穩(wěn)定性，對(duì)城市的發(fā)展具有重要的意義。在大跨度雙連拱隧道的設(shè)計(jì)和施工中，混凝土襯砌是重要的結(jié)構(gòu)組成部分。常規(guī)的混凝土襯砌施工技術(shù)雖然簡(jiǎn)單易行，但由于其承重強(qiáng)度較低，容易出現(xiàn)開(kāi)裂、剝落等質(zhì)量問(wèn)題，影響隧道的使用壽命和安全性。

本文通過(guò)研究和分析大跨度雙連拱隧道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和地質(zhì)條件，結(jié)合現(xiàn)有的混凝土襯砌施工技術(shù)和鋼筋網(wǎng)格增強(qiáng)技術(shù)，提出了一種新的混凝土襯砌施工技術(shù)。該技術(shù)采用高性能混凝土和鋼筋網(wǎng)格增強(qiáng)，有效提高了襯砌的承重強(qiáng)度，解決了傳統(tǒng)混凝土襯砌施工技術(shù)承重強(qiáng)度不高等問(wèn)題。

1? ?混凝土襯砌施工技術(shù)設(shè)計(jì)

1.1? ?襯砌臺(tái)車布置

在大跨度雙連拱隧道混凝土襯砌施工中，單個(gè)作業(yè)面襯砌臺(tái)車是一種常用的施工設(shè)備，應(yīng)用該設(shè)備可以有效提高襯砌作業(yè)的效率和質(zhì)量。大跨度雙連拱隧洞單個(gè)作業(yè)面上襯砌臺(tái)車布置如圖1所示。

在襯砌施工過(guò)程中，單個(gè)作業(yè)面襯砌臺(tái)車的運(yùn)行軌跡、襯砌臺(tái)車上混凝土攪拌與輸送裝置，都會(huì)對(duì)鋼筋搭接效果產(chǎn)生影響，因此在鋼筋模板搭設(shè)過(guò)程中，需要對(duì)其進(jìn)行合理管控[1]。

1.2? ?鋼筋搭設(shè)

1.2.1? ?鋼筋加工與運(yùn)輸

襯砌混凝土所需鋼筋，在鋼筋加工廠要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行，尺寸、長(zhǎng)度、彎曲角度等必須符合標(biāo)準(zhǔn)。下料加工成型后運(yùn)至各作業(yè)面，對(duì)加工好的鋼筋掛牌編號(hào)按序整齊堆放，同時(shí)對(duì)于鋼筋的質(zhì)量和表面狀態(tài)進(jìn)行檢查和評(píng)估，確保其符合施工要求。鋼筋安裝允許偏差值見(jiàn)表1。

1.2.2? ?鋼筋搭設(shè)施工要點(diǎn)

檢查底拱混凝土的質(zhì)量，確保底拱混凝土已達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度和密實(shí)度，同時(shí)確保底拱表面平整。按照設(shè)計(jì)圖紙要求的鋼筋直徑和布置方式，將鋼筋綁扎好并放置在底拱的預(yù)留鋼筋支架上。用鋼絲或其他固定材料將鋼筋固定在支架上。

在鋼筋固定后，檢查鋼筋的位置和間距是否符合設(shè)計(jì)要求。確認(rèn)底拱鋼筋的安裝符合要求后，可開(kāi)始邊頂拱的鋼筋安裝。邊頂拱的鋼筋安裝與底拱類似，需要注意的是，在進(jìn)行邊頂拱鋼筋安裝時(shí)，需要特別注意鋼筋與地面的距離，以確保鋼筋的彎曲半徑符合要求。

隧道的底拱和邊頂拱鋼筋安裝完成后，施工人員需要進(jìn)行檢查，確保鋼筋的位置和間距符合設(shè)計(jì)要求，同時(shí)需要注意鋼筋的防腐處理和防止受潮。

1.3? ?底拱及邊頂拱混凝土澆筑

1.3.1? ?搭設(shè)模版

在進(jìn)行底拱混凝土澆筑作業(yè)前，需要搭設(shè)好混凝土澆筑模板，并進(jìn)行檢查。模板的搭設(shè)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求和規(guī)范，模板應(yīng)無(wú)裂縫、變形和破損等缺陷。

1.3.2? ?鋼筋綁扎

在底拱鋼筋安裝過(guò)程中，先進(jìn)行立筋焊接，使其起到支撐鋼筋的作用，然后進(jìn)行鋼筋的綁扎。綁扎時(shí)可以使用鍍鋅鐵絲，其長(zhǎng)度要滿足綁扎的要求。對(duì)于雙層鋼筋，每層的綁扎需要在一個(gè)班次內(nèi)完成。先完成主筋的綁扎，然后可以同時(shí)進(jìn)行分布筋、邊墻苗子筋、加強(qiáng)筋、堵頭模板及加固工作[2]。綁扎過(guò)程中需要保證鋼筋牢固可靠，以確保底拱結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。綁扎的操作要嚴(yán)格遵循要求，確保每一根鋼筋都牢固地固定在位，以使底拱結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中能夠承受各種力和荷載，并提供良好的支撐和加固效果。

1.3.3? ?搭設(shè)鋼筋臺(tái)車

在進(jìn)行邊頂拱混凝土澆筑之前，需要進(jìn)行一系列的準(zhǔn)備工作。首先是搭設(shè)鋼筋臺(tái)車，并進(jìn)行技術(shù)交底，確保施工人員清楚了解操作要點(diǎn)。鋼筋臺(tái)車主要在漸變段較寬部位進(jìn)行搭設(shè)，以不影響前面底板的施工進(jìn)程。

完成搭設(shè)后，需要進(jìn)行施工、設(shè)計(jì)、技術(shù)和安全部門(mén)的聯(lián)合驗(yàn)收，以確保臺(tái)車的質(zhì)量和安全性。驗(yàn)收通過(guò)后，臺(tái)車可推至第1倉(cāng)標(biāo)準(zhǔn)段使用，同時(shí)開(kāi)始組裝邊頂拱澆筑臺(tái)車，見(jiàn)圖2。

組裝邊頂拱澆筑臺(tái)車時(shí)，根據(jù)具體的施工情況，添加滿足需求的溜桶和溜槽。組裝完成后，同樣需要進(jìn)行施工、設(shè)計(jì)、技術(shù)和安全部門(mén)的聯(lián)合驗(yàn)收，并進(jìn)行技術(shù)交底，確保臺(tái)車的使用符合相關(guān)要求。

1.3.4? ?澆筑質(zhì)量提升措施

在混凝土澆筑過(guò)程中，常常會(huì)遇到泵送阻力大的問(wèn)題，其中一個(gè)常見(jiàn)原因是堵泵。為了避免這種情況的發(fā)生，在確保泵送和輸送順利進(jìn)行的前提下，要盡量縮短泵管長(zhǎng)度，減少?gòu)澒艿氖褂?。此外，接頭卡箍也需要緊固到位，確保接頭密封嚴(yán)密，避免漿液的泄漏。

為確?；炷帘砻尜|(zhì)量，邊拱澆筑過(guò)程中采用插入式和附著式振動(dòng)器進(jìn)行振動(dòng)。振動(dòng)時(shí)間應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果確定，避免時(shí)間過(guò)長(zhǎng)影響鋼模臺(tái)車的穩(wěn)定性。同時(shí)，要避免時(shí)間過(guò)短導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生氣泡[3]。

1.4? ?綜合防裂施工技術(shù)

隧洞襯砌過(guò)程中常會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)縫的問(wèn)題，因此本文采用了一種新的綜合防裂施工技術(shù)，即雙連拱隧道混凝土襯砌誘導(dǎo)縫技術(shù)。應(yīng)用該技術(shù)的目的是避免規(guī)則性的環(huán)向裂縫的產(chǎn)生，通過(guò)設(shè)置結(jié)構(gòu)縫，可以有效地降低襯砌所承受的應(yīng)力，從而避免裂縫的形成。

該綜合防裂施工技術(shù)的關(guān)鍵，在于合理設(shè)置誘導(dǎo)縫的位置和形式。通過(guò)科學(xué)的設(shè)計(jì)和施工操作，可以使誘導(dǎo)縫在襯砌中起到緩沖應(yīng)力、分散應(yīng)力的作用。這樣，襯砌在受到外力作用時(shí)能夠更好地適應(yīng)變形，避免結(jié)構(gòu)縫的產(chǎn)生[4]。同時(shí)，通過(guò)嚴(yán)格控制混凝土的拌合比、坍落度等參數(shù)，保證混凝土的質(zhì)量，并通過(guò)安裝鋼筋，增加混凝土的抗拉強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

在混凝土澆筑時(shí)，采用從上部向下進(jìn)行的澆筑方式，控制混凝土的流動(dòng)性和澆注高度，以避免空洞和缺陷的產(chǎn)生。在混凝土硬化后，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)縫進(jìn)行處理，包括結(jié)構(gòu)縫的切割、清理、填充和密封等，進(jìn)一步增加襯砌的抗裂性能。最后，通過(guò)對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)，保證混凝土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，從而避免襯砌產(chǎn)生裂縫，提高襯砌的穩(wěn)定性和使用壽命[5]。

2? ?實(shí)例應(yīng)用效果分析

2.1? ?工程概況

為了解決交通擁堵問(wèn)題，計(jì)劃在重慶市開(kāi)縣趙家鎮(zhèn)工業(yè)園區(qū)修建趙家清橋隧道。為確保施工過(guò)程的順利進(jìn)行和施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)，在制定施工方案時(shí)充分考慮了地質(zhì)條件和當(dāng)?shù)亟煌ōh(huán)境。在隧道洞口端，已有當(dāng)?shù)鼐用褡孕袖佋O(shè)了石板路，為施工有序組織提供了一些便利。

該隧道采用雙連拱公路隧道設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)參數(shù)如下：隧道總長(zhǎng)度為455m，整體高度為8.27m，可用空間高度為5.4m，寬度為14.75m。隧道路面設(shè)計(jì)高程為207.19～200.91m。隧洞的襯砌斷面尺寸為15.25m×19.65m，采用C25二級(jí)配鋼筋混凝土進(jìn)行襯砌。

2.2? ?施工要點(diǎn)

2.2.1? ?選取施工設(shè)備

由于所在區(qū)域的地質(zhì)條件限制，工程尾水隧洞的施工進(jìn)度受到了一定影響，且混凝土襯砌的施工周期相對(duì)較短，為了滿足施工質(zhì)量和工期等要求，有必要采用襯砌臺(tái)車進(jìn)一步加快隧洞混凝土襯砌的施工速度。

襯砌臺(tái)車的使用可以在很短的時(shí)間內(nèi)完成鋼筋的定位和校正，從而有效減少處理施工縫的時(shí)間。同時(shí)，它還能提高混凝土最終澆筑質(zhì)量，使襯砌表面具有更好的外觀效果。此外，襯砌臺(tái)車上還配置了多種所需設(shè)備，可以顯著縮短混凝土澆筑的準(zhǔn)備時(shí)間。

2.2.2? ?振搗

在進(jìn)行底拱、頂拱澆筑施工過(guò)程中，要通過(guò)振搗器對(duì)其進(jìn)行振搗。本文初步計(jì)劃選用ZF75-150型高頻混凝土振搗器，其主要參數(shù)見(jiàn)表2。將澆筑厚度控制在30～50cm范圍內(nèi)，當(dāng)混凝土粗骨料不出現(xiàn)明顯沉降且開(kāi)始泛漿，即可停止振搗。按照面積選定振搗方式采取插入式振搗器。自動(dòng)式插入高頻振搗施工如圖3所示。

2.2.3? ?設(shè)置誘導(dǎo)縫

當(dāng)在施工過(guò)程出現(xiàn)規(guī)則性的環(huán)向裂縫時(shí)，將襯砌按照每臺(tái)模間距12.2m劃分為一個(gè)施工單元，每個(gè)施工單元的中間位置設(shè)置一道誘導(dǎo)縫。為了設(shè)置誘導(dǎo)縫，在巖體側(cè)預(yù)埋景縫松木板，并使用鋼筋進(jìn)行固定。同時(shí)，使用手持切割機(jī)對(duì)環(huán)向縫進(jìn)行切割，使縫深度達(dá)到4～5cm。在工期緊張情況下采用18.3m鋼模臺(tái)車進(jìn)行施工，需在每個(gè)施工單元的中間位置設(shè)置2道誘導(dǎo)縫，且各段之間的距離為6.1m。

2.2.4? ?確定襯砌厚度和結(jié)構(gòu)形式

在隧道施工過(guò)程中，過(guò)厚的襯砌層可能會(huì)導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)的過(guò)度加重，從而影響隧道的承載能力。因此在隧道設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，需要綜合考慮彎矩值，來(lái)確定合適的襯砌厚度和結(jié)構(gòu)形式，以保證隧道結(jié)構(gòu)的承載能力和安全性。

一般來(lái)說(shuō)，隧道拱頂和邊拱所受彎矩較大，需要較厚的襯砌層來(lái)承擔(dān)荷載，而隧道底部所受彎矩相對(duì)較小，因此襯砌厚度可以適當(dāng)減小。

彎矩值與不同部位襯砌結(jié)構(gòu)厚度的關(guān)系曲線如圖4所示。由圖4可知，隨著隧道襯砌結(jié)構(gòu)厚度的增加，彎矩值會(huì)逐漸增大，因此需要選擇更厚的襯砌層來(lái)承擔(dān)荷載。隨著襯砌結(jié)構(gòu)厚度的增加，位移變化值相對(duì)變小，隧道襯砌的承受強(qiáng)度會(huì)隨之增大。為此通過(guò)增加襯砌結(jié)構(gòu)的厚度，可以提高隧道的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，確保其能夠承受來(lái)自地質(zhì)和荷載的力量。

3? ?結(jié)束語(yǔ)

本文深入探究了大跨度雙連拱隧道混凝土襯砌施工的技術(shù)方案，并成功地應(yīng)用于實(shí)際工程中。該方案采用鋼筋模板搭設(shè)、底拱混凝土澆筑、結(jié)構(gòu)縫混凝土澆筑襯砌等技術(shù)措施，有效地解決了混凝土襯砌施工中面臨的承受強(qiáng)度不高的問(wèn)題，提高了隧道的安全性和可靠性。但本方案還存在一些需要完善的地方，需要不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和實(shí)踐探索，以進(jìn)一步提高大跨度雙連拱隧道混凝土襯砌施工的質(zhì)量和效率。

參考文獻(xiàn)

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