隧道仰拱移動模架澆筑施工工藝

張峰輝

(中鐵二十二局集團有限公司第一工程有限公司，北京 100040)

1 工程概況

滬昆客運專線貴州段六竹子隧道，全長2 090 m，為雙線隧道，隧道凈空641 cm，仰拱兩邊為弧長240 cm半徑225 cm的圓弧，中部為弧長950 cm半徑1 477 cm的圓弧。仰拱與拱墻分界高度為內軌頂面上10 cm，仰拱面最高與最低處高差為2.0 m。根據規范要求，仰拱混凝土要一次性整體澆筑，不留施工縫，仰拱與填充混凝土分開澆筑。

2 移動模架澆筑設備設計

1)模板鋼梁

因仰拱中部弧形半徑大，坡度比較平緩，可不設模板，通過混凝土自然攤鋪的方法從中間向兩邊澆筑，澆至仰拱模板下沿時，改由仰拱兩側的頂部入模，使仰拱混凝土一次澆筑完成。現場試驗證明:混凝土坍落度在120～140 mm的情況下，從仰拱與二襯邊墻設計施工縫處向下設置3.0 m長的弧形模板，即可很好地滿足仰拱混凝土的施工要求。仰拱模板構造見圖1。

圖1 仰拱模板構造

2)預留孔

根據橫向排水管的設計圖在模架面板選擇固定位置開口，保證橫向排水管的位置預留準確、美觀。在模板下部預留4個作業窗口，方便混凝土振搗，避免漏振產生蜂窩麻面。

3)鋼筋定位設計

增加襯砌鋼筋定位裝置，見圖2。在模板外側設置φ42(直徑等于鋼筋保護層厚度)無縫鋼管一根，采用鋼筋將其焊接牢固，在鋼管上設置臨時等分點(與襯砌鋼筋等間距)，通過扎絲將襯砌鋼筋均勻地綁扎在鋼管上，使襯砌鋼筋間距和弧度滿足設計要求。

圖2 襯砌鋼筋定位裝置

4)模板剛性骨架及面板

仰拱模架設計為左右兩幅，分別由剛性骨架和模板組成。剛性骨架設置在仰拱外露部分(不被填充掩埋的部分)，主要作用是固定和存放模板，以及安設絲桿，傳遞動力。模板采用大塊整體弧形鋼模［1］，每幅1塊，每塊長12 m寬3 m，模板間與剛性骨架采用絲桿連接，以升降方式安裝和拆除。用［10槽鋼做加強肋，使模板具有足夠的剛度，僅通過銷釘固定模板和絲桿，以簡化模板加固措施。

5)升降系統［2］

由支腿和葫蘆組成，在模板拆除過程中設置手動葫蘆，用手動葫蘆吊起模板后，拆除絲桿，并將模板拉起，使其吊在鋼梁下。

6)配重塊

采用長、寬、高各1 m的混凝土模塊共4塊，模板定位后反壓在鋼梁的兩側。

3 移動模架施工工藝流程及操作要點

施工工藝流程見圖3。

3.1 施工要點

圖3 施工工藝流程

①隧底開挖、出渣、清底、鋼筋綁扎，為第一工作區作業內容，可與第二工作區作業時同時進行;②測量放樣，確定端頭梁位置;③仰拱棧橋［3-4］就位，使棧橋與隧道中線平行;④裝載機和挖機配合起吊模板至指定位置，人工安裝絲桿并進行調整定位;⑤用挖機起吊配重塊至鋼梁兩端;⑥鋼筋固定裝置固定襯砌鋼筋，安裝端模和止水帶等防排水系統;⑦澆筑仰拱混凝土:中部無模板部分混凝土通過自然攤鋪的方式，從仰供中部開始縱向攤鋪，再向左右兩邊同時澆筑，混凝土澆至仰拱模板下沿時，混凝土改由仰拱兩側的頂部入模，使仰拱混凝土不留施工縫，一次澆筑完成;⑧仰拱模板拆除:利用挖機和裝載機起吊模板;⑨安裝仰拱填充端頭模板和中心水溝模板;⑩澆筑填充混凝土。

中心溝和端頭脫模后，進入下一個工作循環。

3.2 勞動力組織

仰拱快速施工技術施工勞動力組織見表1。

表1 人員配置及職責分工

4 材料與設備

1)材料:主要有［32鋼130 m用以制作模架縱梁、［18槽鋼24 m制作橫向支撐、10 mm鋼板30 m2制作模板環向骨架、［12槽鋼120 m制作模板主骨架、5 mm厚鋼板72 m2制作模板面板等。

2)主要機械設備配置:裝載機、挖掘機各一臺。

5 采用仰拱移動模架的優點和經濟效益分析

5.1 仰拱整體式模板的優點

5.1.1 循環時間大幅縮短

1)采用仰拱模板施工在仰拱混凝土的強度達到脫模強度后，就可移動至下一個作業區，可節省循環時間 7 h，見表2。

表2 仰拱施工工序時間對照 h

2)仰拱混凝土澆筑采用了弧形模板，可一次快速完成澆筑，避免了混凝土快速澆筑時模板下緣大量冒漿的現象。

5.1.2 工程質量明顯提高

仰拱混凝土施工時一般采用人工立模［5］，人工立模模板施工存在板縫多，錯臺易超限，線條不直等缺陷。大模板又存在移動加固困難、易整體跑模的問題。仰拱模板整體式采用端頭梁定位固定，模架剛度好，有效避免了上述問題，使仰拱混凝土達到了內實外美的效果。

5.1.3 保證了隧道的快速掘進

采用小模板施工3 d一循環，每天進度約3 m;施工進度較慢，難以滿足掌子面安全步距的要求，造成安全步距超標，使得施工進度與安全步距之間的矛盾難以調解。采用仰拱定型模板法施工，可滿足每月120 m的施工進度要求，并可達到隧道施工各工序安全步距的要求。

5.1.4 工序更合理且利于標準化和安全文明施工

仰拱模板施工工藝只需一個仰拱作業面，減少了各工序之間的相互干擾，減小了掌子面與二襯之間的作業面數量和總長度，利于二襯及時跟進施工，降低了軟弱圍巖段仰拱開挖易發生失穩塌方的風險［6］，保障了隧道施工安全;仰拱模板采用整體式，減少了施工現場材料的堆積，文明施工和標準化作業水平顯著提高。

5.2 經濟效益分析

使用拼裝小模板，每12延米需要480 kg以上的鋼筋來加固和支撐，需要10個專業木工6 h以上的工作時間來完成安裝工作，仰拱模板的安裝費用約為225元/延米。整體式仰拱模板施工法只需2臺裝載機、5個人、2 h完成模板安裝，費用不足70元/延米。采用仰拱整體式模板施工法，每延米節約成本約155元。

6 應用效果

通過在六竹子隧道采用仰拱快速施工技術及配套設備后，經檢驗，主要具有以下優點［7］:

1)容易控制且勞動強度低，施工進度快，解決了機械化配套快速施工中仰拱施工進度無法在安全步距內與掌子面進度保持一致的關鍵性問題。

2)施工簡便，工藝流程簡單易懂，便于管理和操作。

3)仰拱鋼筋均勻、混凝土的外觀質量美觀圓順。

4)經濟效益明顯。

［1］ 趙廣平．新型組合弧形鋼模板在高速鐵路隧道仰拱整幅施工中的應用［J］．隧道建設，2010(6):706-711．

［2］ 戴尚昆．仰拱移動模架在隧道施工中的應用［J］．山西建筑，2011，37(7):164-165．

［3］ 張旭．宜萬鐵路堡鎮隧道仰拱施工技術［J］．建筑，2007(12):34，62．

［4］ 楊忠，蔣宗全，朱秀軍，等．仰拱棧橋在鐵道隧道施工中的應用［J］．鐵道建筑，2010(12):30-33．

［5］ 鐵道部工程設計鑒定中心．高速鐵路隧道［M］．北京:中國鐵道出版社，2006．

［6］ 吳明友．鐵路隧道仰拱設計施工關鍵技術分析［J］．鐵道標準設計，2010(12):75-78．

［7］ 馮國春，鄧志剛．鐵路客專隧道簡易仰拱移動模架施工技術［J］．隧道建設，2011(2):262-264．