地震斷裂帶大斷面特殊變形縫施工技術

王泱泱 盧 軍

（北京市政路橋股份有限公司,北京 100068）

1 概述

目前我國對于特殊變形縫施工技術的研究多偏向于改良特殊變形縫設計,如李曉博等人（2020）提出取消特殊變形縫外環橡膠止水帶,建議止水帶設置外隔板和中隔板,板上設企口,引導止水帶延板上企口開裂；[1]雷永生、鄧國華（2012）研究了特殊變形縫滲水問題并提出從材料、增加中埋式止水帶、改善注漿管等方面進行改進；[2]中國鐵道設計研究總院有限公司（2019）發明涉及一種穿越活動斷層的大變形隧道現澆鋼筋混凝土結構施工方法[3]、中鐵第一勘察設計院集團有限公司（2019）實用新型涉及一種應對活動斷層錯動的變形縫防水結構[4],均是對斷裂帶的結構形式進行設計。現有文獻并未對特殊變形縫如何施工進行詳細說明,施工過程中的難點尚待解決。

2 烏魯木齊地鐵1 號線10 標段工程概況

2.1 特殊變形縫設計概況

新疆烏魯木齊市地鐵1 號線10 標段工程小西溝站～鐵路局站區間穿越九家灣斷層,區間斷層結構設防段總長116.4m（主控區長42m,影響區長72m,特殊變形縫寬0.15m）。結構設防主控區襯砌節段為6m,影響區襯砌節段為9m,設特殊變形縫共計32 道。每段隧道結構采用柔性接頭連接,變形縫寬度為150 mm,變形縫兩邊各預留1.5 m 作為后澆帶（圖1,2）。

圖1 小～鐵區間隧道大斷面平面圖

2.2 傳統施工方法

傳統施工方法端模板固定在鋼筋上,施工不便,特殊變形縫容易變形,尺寸無法準確保證。

隧道斷面是不規則的圓形,特殊變形縫處更是突出結構面,傳統變形縫施工過程中二襯模板穩定性差,澆筑困難。

圖2 施工段落圖

3 施工工藝優化點

3.1 槽鋼單元可調輪廓結構

采用安裝槽鋼單元形成可調節輪廓的內撐結構,即可以臨時支撐止水帶,為止水帶安裝提供便利,又可以通過調節鋼管絲頭長度,從而調節變形縫的輪廓,滿足設計尺寸要求,施工精度高。針對止水帶重量大,利用手拉葫蘆起重的作用,通過在已施工二襯中埋設支點,方便的解決止水帶重量大的問題。安裝方法見圖3。

圖3 特殊變形縫防水斷面圖

3.2 異形模板、異型模板支撐系統

端模板和混凝土澆筑模板及支撐系統進行專項設計,在地面進行試拼編號,然后下洞施工,保證施工能夠順利進行。

與現有技術相比,其有益效果是：解決了傳統變形縫施工過程中二襯模板穩定性差,澆筑困難的問題。采用本異形模板支撐系統不僅操作簡單,加快施工進度,而且由剪刀狀斜向支撐配合縱向支撐桿和橫向支撐桿形成的支撐系統,增加了拱架模板的穩定性,進而提高了由異形模板拼裝而成的二襯模板的牢固性,使得澆筑更加方便,提高了變形縫施工效率。

4 主要操作要點

4.1 技術準備

施工前應對鋼模板進行設計,鋼板及異形模板、支撐系統首先加工1 套進行試拼,誤差在允許范圍內方允許批量生產。提前籌劃端模及外層止水帶進場,橡膠止水帶運輸到后澆帶附近,隧道內空間狹小,使用1 根鋼管套入預留二襯鋼筋作為手拉葫蘆支點,使用手拉葫蘆起吊橡膠止水帶安裝就位。

4.2 槽鋼拱架安裝

采用槽鋼制作可調節輪廓的內撐。在外環W 型止水帶的兩側外壁上安裝槽鋼單元形成可調節輪廓的內撐結構,相鄰槽鋼單元之間應通過雙向螺桿進行固定連接,槽鋼單元的外側壁應通過搭設斜桿進行固定,斜桿一端抵在已澆筑混凝土面上,另一端通過可調托撐與槽鋼連接,斜桿環向等間距布置,斜桿通過與后澆帶鋼筋點焊連接,槽鋼主要起到臨時固定止水帶,調節止水帶外廓尺寸,固定端模板鋼板的作用。

槽鋼單元應根據隧道內徑劃分,可分為G-1、G-2、G-3、G-4、G-5,如圖4。

圖4 槽鋼單元拼裝圖

4.3 異型模板安裝

根據隧道弧形尺寸,異形模板可分為N1、N2、N3、N4、N5,如圖5 所示,施工時安裝相應編號的異形模板,異形模板必須按照設定好的編號拼裝,盡量減小拼裝間的縫隙,防止澆筑混凝土時漏漿。

圖5 異形模板設計加工圖

模板安裝時應緊貼已澆注的混凝土面,減小砼面之間接縫錯臺,澆注砼前需要在特殊變形縫中預埋泡沫板,保證特殊變形縫間隙。支撐采用扣件腳手架安裝支撐側墻及拱部的模架,宜在已澆筑完的仰拱斜面處打設C32 鋼筋,深20cm,并鑿除一處小平面,鋼筋與鋼管焊接,防止鋼管滑移,造成腳手架整體失穩。工字鋼拱圈在異型模板斜面位置用兩塊鋼板焊接一個倒“L”形,形成座板,為拱圈提供支撐平面,平面位置拱圈直接抵在異型模板外側,特殊變形縫支撐加固斷面圖如圖6 所示。

圖6 特殊變形縫支撐加固斷面圖

特殊變形縫兩側由異形模板拼裝而成的二襯模板上設置拱架模板,特殊變形縫兩側的二襯模板上沿著隧道開挖方向分別設置三道拱架模板,每道拱架模板的拱頂與底面之間設置有多根縱向支撐桿,且每道拱架模板相對面上還設置有多根橫向支撐桿,縱向支撐桿與橫向支撐桿通過加固結構連接,如圖7。

圖7 異形模板支撐系統的結構示意圖

5 結論

本文以新疆烏魯木齊市地鐵1 號線10 標段工程為背景,在考慮斷裂帶特殊變形縫施工時的步序繁多、隧道中施工作業空間有限等特點,安裝槽鋼單元形成可調節輪廓的內撐結構、研制了端模板及異型模板支撐系統,實現了特殊變形縫兩側混凝土結構一次澆筑完成,將以上技術應運用穿越地震斷裂帶隧道施工中可解決特殊變形縫施工難點縮減施工周期提高施工質量,得出以下結論：

5.1 先在場地試拼模板及止水帶,滿足要求后進行現場施工,在隧道有限空間內,按照試拼順序,向洞內下材料,組織施工并采用手拉葫蘆安裝單條重量大的止水帶,可以有效加快施工進度,節約資源。

5.2 通過研制端模板以及異形模板、異型模板支撐系統,解決傳統變形縫施工過程中二村模板穩定性差、澆筑困難的問題,增加了解決傳統變形縫施工過程中二襯模板穩定性差、澆筑困難的問題,增加了拱架模板的穩定性,進而提高了由異形模板拼裝而成的二襯模板的牢固性,使得澆筑更加方便,提高了變形縫施工效率。

5.3 采用槽鋼單元形成可調節輪廓的內撐結構,臨時固定止水帶,調節止水帶輪廓位置,并且端模板與槽鋼固定連接,能夠保證特殊變形縫輪廓和尺寸準確無誤,操作簡便,施工精度高。