雙鉸接可翻轉式鋼端模在隧道拱墻襯砌施工中的應用

雷 崗

(中化學南方建設投資有限公司 江西 贛州 341000)

一、高鐵隧道拱墻二次襯砌封端工藝的創新思路與發展

高速鐵路隧道二襯環向施工縫防水具有質量標準高、影響因素多、難以控制等特點，是整個防水系統中最薄弱的環節。

傳統工藝中，二襯臺車端模采用木模拼裝，中間部位埋設的環形止水帶采用鋼筋彎夾固定，成型效果達不到要求。木端模板間隙大，漏漿非常嚴重。在混凝土澆筑過程中，混凝土二襯環向施工縫易堵塞，中環向止水帶在混凝土澆筑過程中易受干擾、位移。施工縫防水達不到效果，后期容易出現不同程度的漏水、滲水等現象。對電氣化鐵路的運營帶來較大的隱患，同時滲漏水處理亦是地下工程面臨的難題之一。

針對諸多問題，在施工中，通過探索、實踐和改進二襯砌端封工藝，采用雙鉸可逆鋼端模，大大的提高了環向施工縫防水功能和效果。雙鉸接可翻轉式鋼端模通過內外層弧形鋼模夾固中埋式環向止水帶，采用雙鉸接兩次翻轉實現拱墻襯砌封端效果，中埋環向止水帶的安裝位移和變形的徹底消除，保證安裝質量；密封端嚴密，不漏漿，保證襯砌環向施工縫的施工質量；封端是通過翻兩次實現的，降低了勞動強度，提高了工作效率。雙鉸接可翻轉式鋼端模工藝通過現場多次觀摩學習，目前已在云桂鐵路(云南段)的隧道施工中廣泛應用。

二、工程概況

天星隧道為雙線隧道，全長6550m，該地屬構造侵蝕低中山溝谷及盆地堆積地貌，主體山脈走向以南北向為主，東西向次之，線路垂直主體山脈走向，總的地勢是北西高、東南低，地形起伏不大。

隧道位于華南褶皺帶滇東南褶皺系丘北-廣南褶皺叢中。位于南嶺巨型復雜緯向構造帶和滇越巨旋扭構造體系的西部。構造線由北西或北西向東西向、弧形及北東向逐漸變化。

隧道主要通過古勒向斜及干龍潭背斜。區內屬南丘河水文地質單元，為地表水分水嶺地段，屬地下水補給、徑流區。地表水不發育，僅見少量溪溝及含水洼塘，地下水由北、北東逕流，最終排于南丘河。

在隧道二次襯砌施工中，傳統工藝中，二次襯砌臺車端模采用木模板拼裝，止水帶采用鋼筋彎夾固定，成型后的效果不理想；木端模間隙大，混凝土澆筑過程中漏漿嚴重二次襯砌環向施工縫易壓實不到位，混凝土澆筑過程中環向止水帶易受干擾并位移，施工縫防水效果不好，后期易出現不同程度的漏水、滲水，這給電氣化鐵路的運營帶來了很大的隱患。采用雙鉸接可翻轉式鋼端模，保證了二次襯砌環向施工縫的施工質量和防水效果，為以后的施工提供了保證。

三、雙鉸接可翻轉式鋼端模施工技術

(一)施工方案

根據隧道的設計半徑和襯砌厚度，用工字鋼將雙鉸接可翻轉式鋼端模彎成設計的弧度，焊接5mm鋼板作為內外弧形端板，內外弧形端板鉸結連接形成可翻轉的鋼端模。利用鋼支撐及絲桿加固，鋼端模與初支基面間隙采用調節木板封堵，利用內、外層模板上固定環穿入鋼管，輔以木楔子加固，實現襯砌堵頭模板密封。止水帶設置在內、外層弧形端板之間，實現止水帶平鋪。

(二)施工工藝流程

臺車行走定位→安裝背貼式止水帶→翻轉鋼端模→安裝中埋式止水帶→加固鋼端模→處理鋼端模與初支間隙→澆筑二襯混凝土→拆模→拆進入下一循環

(三)施工方法

鋼端模采用I20b工字鋼彎曲成型后焊接5mm厚鋼板制作，因兩側仰拱預留鋼筋影響，下部不考慮安

裝鋼模，每一套端頭模板由上下兩層模板各25節組成，每節長1m，上層模板與下層模板、下層模板與臺車均通過銷釘連接，形成鉸接模式，成功實現模板二次翻轉。

每組組合模板由內外弧形模板、兩個絲杠、兩個鋼架固定。鋼支撐垂直焊接在臺車端模板肋板上。絲杠通過銷釘與鋼支架和耳夾連接。安裝止水裝置后，擰緊絲杠，將每組組合模板填滿。內襯臺車邊緣預留3cm做標記安裝完成后，復合模板下緣應與模板對齊。同時定位吊耳位置，將吊耳與臺車焊接固定，用銷釘與組合模板連接。銷釘既能起到翻動和承重的作用，又能保證止水的安裝和模板關閉后的固定。組合模板由臺車頂部中部向兩側對稱安裝。

圖一 鋼模板加工尺寸圖

雙鉸接可翻轉式鋼端模施工由三步組成，施工流程見圖2。

圖2 施工流程示意圖

具體施工步驟如下：

1.臺車走行定位

測量放樣完成后，走行襯砌臺車，調整至設計斷面。

2.安裝背貼式止水帶

襯砌有結構鋼筋段，利用結構鋼筋將背貼式止水帶固定至防水板表面；襯砌無結構鋼筋段，采用單獨設置一根環向鋼筋將背貼式止水帶固定至防水板表面，鋼端模翻轉完成后可將該環向鋼筋拆除。

3.翻轉雙鉸接鋼端模、安裝中埋式止水帶

首先由拱頂正中一塊鋼端模開始，將中埋式止水帶懸掛在臺車邊緣，翻轉內層弧形鋼模，將中埋式止水帶平順的置于內層弧形鋼模頂面，翻轉外層弧形鋼模，安裝絲杠支撐鋼端模；然后按照上述方法左右對稱翻轉鋼端模、安裝中埋式止水帶，直到安裝完成。

4.加固鋼端模

利用調節絲桿加固內外層鋼端模，每節合頁式內外層弧形鋼端模用2根絲杠和2根鋼支撐加固支撐，絲桿與鋼支撐和鋼端模間采用鉸接連接。

5.調整鋼端模與初支間隙

由于實際開挖輪廓與設計輪廓存在一定偏差，部分二次襯砌厚度大于設計厚度，使得外鋼端模無法完全抵靠在一次支撐基面上。木板要根據縫隙大小塞緊，模板上的耳釘要穿鋼管，木板要用木楔固定，保證端模的密封。

6.澆筑二襯砼

7.拆模后進入下一循環

待混凝土強度達到拆模要求后，先松動固定鋼管，去掉調節木板，然后松動絲桿翻轉外層鋼端模，使之脫離砼面；最后翻轉內鋼端模。拆模完成后，對鋼端模板進行打磨和涂油，為下檔襯砌做好施工準備。

四、雙鉸接可翻轉式鋼端模施工優勢

1.雙鉸接可翻轉式鋼端模利用定制弧形鋼模板翻轉法封端，模板縫隙嚴密；鋼端模鉸接在襯砌臺車模板的邊裙上，通過鉸接保證翻轉，利用鋼支撐及絲桿加固，保證了封端的加固質量，利用內外層弧形鋼端模夾固中埋式止水帶，保證了止水帶安裝的平順度和外露寬度；內外層弧形鋼端模均采用鉸接連接，安裝、拆除均采用翻轉，無需拆除倒運。

2.襯砌鋼端模施工提高了二次襯砌止水帶的安裝質量。將固定止水帶的木模板雙向扭轉改為單側彎曲，方便快捷、省力。止水帶露出一半，安裝質量一覽無遺。對木材的需求大大降低了，具有非常明顯的環保節能效果。消除了隧道二次襯砌止水施工中常見的質量問題缺陷，提高了隧道施工中效率和技術水平，為同類工程的施工積攢了寶貴的經驗。提高隧道施工的防水質量，減少質量隱患和通病，提高了社會效益。襯砌鋼端模的嚴密性減少了混凝土澆筑過程中混凝土的滲漏水，有效地提高了混凝土的施工質量。

五、質量控制要點

1.預埋止水帶中心線應與施工縫中心重合。弧形模板安裝時應嚴格按照設計調整及準確定位，最大安裝偏差不應超過30mm；止水帶應牢固平直，不得扭曲或損壞。

2.拆模前，下一檔二襯鋼筋需留出3排鋼筋暫不綁扎，拆模后可利用臺車作業平臺補綁。

3.振搗靠近止水帶的混凝土，嚴格控制振搗沖擊力，防止破壞止水帶或出現“跑模”情況。

六、結束語

1.雙鉸鋼端模技術可以提高隧道襯砌環向施工縫的施工質量，保證止水帶施工過程中的安裝質量，有效防止二次襯砌環向施工縫漏水、滲水的質量風險。

2.采用雙鉸接可翻轉式鋼端模工藝，鉸接翻轉減少了拆除后模板上下倒運的工作，減少勞動強度。

3.雙鉸接可翻轉式鋼端模的實踐、應用，對適應現代要求高、工藝新的鐵路建設有著積極的意義。鋼模板組合具有一定可調整性，一套模板可實現連續兩級圍巖襯砌端頭加固需求，短期成本略高于傳統的木模系統。鋼模板利用時間長，可多次周轉，從整個工程項目分析，成本相當，而且有效解決了止水帶施工中的安裝質量問題。雙鉸接可翻轉式鋼模板及止水帶安裝新工藝操作具有一定難度。不具有傳統工藝的隨意性，安裝較木模板更為快捷，提高了時效性。采用雙鉸接可翻轉式鋼模板安裝止水帶，定位更加準確，安裝質量明顯提高。徹底消除了止水帶安裝移位、扭曲現象，減少了施工對止水帶的破壞。有效解決了木模封端“跑模”的難題。通過對二襯端模及止水帶安裝工藝的改進，隧道防水效果明顯，未發現襯砌表面及施工縫有滲漏及潮濕現象。