公路隧道仰拱填充模板與移動棧橋工裝優化

甘小江 ，廖華健 （中鐵隧道局集團建設有限公司，廣西 南寧 530003）

0 前言

當前，大多數隧道采用簡易棧橋作為輔助工具進行仰拱施工，仰拱兩側弧形段模板就位采用挖機或裝載機配合，模板定位精度差、易跑模，混凝土澆筑時，無法有效振搗，難以成型，質量無法控制。填充內雙中心溝模板在棧橋正下方，模板安拆困難，效率低。為解決仰拱兩側弧形段的混凝土質量和成型，提高雙中心溝模板安裝、脫模的效率，在機械無法配合的情況下，利用棧橋跨度大、自行行走的特點，將中心溝、弧形模優化組合成整體，模板與棧橋有效聯接，使在棧橋行走時同時將排水溝模板、仰拱一起前移，達到了整體自行快速前移、就位的目的，且不需要挖掘機等設備配合起吊、轉移模板。本文依托蕪黃高速公路特長隧道展開此項工藝工裝優化。

1 工程概況

S11蕪湖至黃山高速公路WHLJ-5標霧嶺頭隧道右線長5706m,左線長5682m，左右線間距為 23.0m～25.4m，洞身主要穿越中風化泥質粉砂巖，Ⅳ、Ⅴ級圍巖占比99%，線路縱向單面坡-1.05%。隧道仰拱填充內設計雙中心排水溝，左右排距隧道中心線均為1.5m，排水溝為底寬0.8m，頂寬1.1m的梯形斷面[1]（見圖1）。

圖1 填充雙中心溝結構圖（cm）

2 工裝優化原理與特點

2.1 工裝優化原理

隧道仰拱自行式移動棧橋有效跨度24m，采用5t手動葫蘆將填充內雙中心溝的鋼模板懸掛于棧橋縱梁下方，中心溝兩側模通過絲桿聯結；在棧橋兩外側采用I14型鋼焊接成懸臂支撐桁架，并用3t手動葫蘆把仰拱弧形模懸掛于支撐桁架端部對應的弧形段位置處，由此兩種模板與棧橋聯成整體。棧橋前移時將中心溝模、仰拱弧形模同步前移，到位后通過手動葫蘆快速下放模板安裝、加固，形成前12m仰拱混凝土和后12m填充混凝土同時澆筑，提高了效率，并實現仰拱和填充分開澆筑工藝。

2.2 工裝優化后特點

①整體快速前移、安裝就位：將中心溝模板、弧形模與移動棧橋優化組合形成有效連接，使棧橋在行走時同時將排水溝模板、仰拱一起前移，達到了整體自行前移、快速就位的目的。

②降低勞動強度、降低工費：移動棧橋行走到位后，中心水溝模、弧形模也依次到位，無需人工將模板分開拆除、轉移，降低勞動強度，減少勞動力。

③不需機械配合，節約設備成本：優化后利用自行式移動棧橋的結構特點，將模板整體同時前移，不再需要挖機或裝載機配合吊裝中心溝、仰拱模板，減少機械投入，節約設備成本。

④平行作業:優化后的整體式移動棧橋，利用自身有效長度，形成前一組澆筑仰拱混凝土，后一組同時澆筑填充混凝土，到達仰拱、填充平行作業，且滿足仰拱與填充分開澆筑工藝要求，提高施工效率。

圖2 仰拱填充施工流程圖

3 工藝操作要點

3.1 工藝流程

施工工藝流程：施工準備→測量放樣→移動棧橋行走→雙水溝模板、端頭模就位安裝→仰拱弧形模、端頭模就位安裝→模板校核→前組仰拱、后組填充混凝土澆筑→拆模→養護。

圖3 自帶仰拱弧形模移動棧橋

①在仰拱兩側弧形段增設弧形模板，根據施工圖圓弧尺寸加工鋼模，弧長1.15m，每側弧形模分兩節，每節長6m，共12m，兩節間通過螺栓連接；在棧橋兩側采用I14型鋼制作成懸臂桁架，上橫梁型鋼一端焊接在棧橋上，另一端延伸至與仰拱弧形模相對應位置，橫梁下方設I14型鋼的斜撐，以增強橫梁的水平和剛度。在橫梁上懸掛3t的手動葫蘆起吊弧形模，每側6個葫蘆。

②根據填充內雙中心水溝的結構尺寸制作鋼模，每排中心溝分兩節，每節6m，共12m，中心溝兩側模板采用絲桿進行連接，通過絲桿調節寬度。在棧橋下縱梁上按前后兩處焊接掛設手動葫蘆的“耳雜”吊環件，每排中心排水溝采用4個5t葫蘆懸掛鋼模板。

圖4 自帶填充中心溝鋼模移動棧橋

圖5 填充關模整體效果圖

圖6 仰拱弧形模安裝圖

圖7 仰拱及填充同時澆筑示意圖

效益對比表 表1

③移動棧橋行走時，攜帶雙中心溝模板、兩側弧形模同時前移至就位處。測量組放出填充端頭里程線和模板定位線，利用移動棧橋自行液壓系統和縱梁下的手動葫蘆鏈進行調節，使雙中心溝模板就位，并調節橫向連接絲桿，使水溝上下口距離符合設計要求的梯形斷面。雙水溝模板調整加固完成后，安裝填充端頭的鋼模及側溝邊模。隨后安裝前一模的仰拱弧形模，首先根據放樣結果安裝底部的支撐定位22mm鋼筋，再通過手動葫蘆將弧形模放到支撐鋼筋[2]，并加固，以防弧形模跑模、上浮，報驗合格后澆筑混凝土，形成前方澆筑仰拱混凝土，后方同時澆筑填充混凝土，提高整體施工效率。

④脫模：拆模時松動水溝橫向絲桿將中心溝模內收即可完成脫模；弧形模通過懸臂桁架上的手動葫蘆吊起脫模，達到快速脫模目的。

4 效益分析

4.1 經濟效益

霧嶺頭隧道仰拱及填充模板與移動棧橋經優化為一體化施工后，與傳統施工工藝相比，經濟性體現如下。

①減少挖掘機配合調運雙排水：溝和仰拱邊模關模人員從6人減少至2人，每模仰拱和填充關模時間節約12h。按照工費、油耗、維修費用計算：6500元（人/月）×24月（工期）×6人+13L/h（挖機每h耗油量）×2h（工時）×6.4元/L（油費單價）×2臺×228次+6.6萬元（木材）=107.8萬元。優化改造成本投入：2萬元/座（改造投入設備、材料、人工）×2座=4萬元，本隧道預計節約工費成本73萬元。

②每循環12m的仰拱填充用時由4天縮短至2天（不含混凝土養生時間）。

4.2 社會效益

圖8 填充梯形排水溝成型

圖9 仰拱成型效果圖

優化成果投入使用后，大大提升了施工效率，降低勞動強度，提高了施工工藝標準化水平和混凝土質量，受到了業主、質監局、監理、設計等相關方的一致好評，并作為樣板在蕪黃項目全線范圍內加以推廣。

4.3 環境效益

將仰拱弧形模、雙中心溝模板與移動棧橋優化組合形成整體后，不需要挖機、裝載機等設備配合，減少了挖掘機或裝載機使用排放尾氣造成的洞內空氣污染，改善了洞內施工環境。

5 結語

S11蕪黃高速公路霧嶺頭隧道針對特長隧道在仰拱填充內設計雙中心排水溝的特點，將移動棧橋、中心溝模、弧形模進行了工藝工裝優化組合，在投入使用后，仰拱填充左線已施工1130m，右線已施工660m，在施工效率、工藝標準化、質量控制、機械化配套使用等方面均取得了良好的效果和效益，具有很好的借鑒和推廣作用。