大斷面隧道風(fēng)機(jī)段襯砌施工技術(shù)

摘要：在大斷面隧道施工中，隧道進(jìn)、出口洞段設(shè)計(jì)均有風(fēng)機(jī)段，為滿足和保證通風(fēng)需要，風(fēng)機(jī)段設(shè)計(jì)由兩個(gè)漸變段和一個(gè)正常段組成。因風(fēng)機(jī)段輪廓漸變，造成常規(guī)二襯臺(tái)車無法直接施工，加劇了模筑二襯混凝土施工難度，難以利用模板襯砌臺(tái)車進(jìn)行二次襯砌。以成蘭鐵路工程CLZQ-12-2標(biāo)云屯堡隧道工程多處風(fēng)機(jī)漸變段為依托，對(duì)風(fēng)機(jī)段襯砌施工技術(shù)進(jìn)行了分析和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：大斷面；隧道；風(fēng)機(jī)段；漸變段；襯砌

1" "工程概況

新建成都至蘭州鐵路云屯堡隧道位于四川省阿壩州，全長(zhǎng)22943m，是目前全國(guó)在建最長(zhǎng)的單洞雙線合修隧道。隧道內(nèi)風(fēng)機(jī)段長(zhǎng)度為24m，分別由兩段風(fēng)機(jī)漸變段與一段風(fēng)機(jī)安裝段組成，安裝段位于中間位置，各段長(zhǎng)度8m。

隧道兩側(cè)風(fēng)機(jī)漸變段與正常襯砌段之間相接，具體要求為平面漸變率應(yīng)不大于1：5.67。因風(fēng)機(jī)漸變段斷面與正常段尺寸差異較大，導(dǎo)致已有二襯臺(tái)車不適宜風(fēng)機(jī)段使用。如果采用新臺(tái)車、新臺(tái)架等方式施作襯砌，會(huì)造成施工時(shí)間長(zhǎng)，提高施工成本，不利于現(xiàn)場(chǎng)施工生產(chǎn)。通過優(yōu)化工裝配置，現(xiàn)場(chǎng)利用已有正常段襯砌臺(tái)車，在此基礎(chǔ)上增加骨架加背拱方式，充分發(fā)揮原有臺(tái)車的作用。

2" "總體設(shè)計(jì)情況

風(fēng)機(jī)段開挖斷面最大187.56m3，拱墻襯砌厚度為55cm，仰拱襯砌厚度為60cm，均采用C35鋼筋混凝土。每個(gè)風(fēng)機(jī)段設(shè)置兩組風(fēng)機(jī)，每組4臺(tái)，隧道線路中線左右對(duì)稱布置，風(fēng)機(jī)段安裝斷面如1所示。每個(gè)風(fēng)機(jī)段包括漸變段2m×8m和正常風(fēng)機(jī)安裝段8m。每個(gè)風(fēng)機(jī)段二次襯砌凈空為寬15.53m，高9.48m（內(nèi)軌頂面以上）。

3" "施工方案

射流風(fēng)機(jī)安裝段長(zhǎng)8m，兩側(cè)風(fēng)機(jī)漸變段與正常襯砌段之間相接，因具有斷面大，襯砌厚度較大，內(nèi)徑漸變等特點(diǎn)，所以利用原有普通段整體液壓臺(tái)車背模拱施工困難。為確保襯砌斷面不侵限，混凝土表面過渡圓滑平順，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確定采用組裝與拆卸均方便的拱模支撐體系搭配小剛模方式，將臺(tái)車面板全部拆除，剩余門架上安裝拱模支撐體系，將小鋼模板進(jìn)行拼裝澆筑混凝土。

3.1" " 施工順序

風(fēng)機(jī)段先施工8m擴(kuò)大段的二次襯砌，再施作漸變段的二次襯砌，臺(tái)車由隧道出口推出進(jìn)行拆除。

3.2" " 模拱制作

采用I18工字鋼進(jìn)行制作，普通段設(shè)計(jì)1榀，同時(shí)將其進(jìn)行編號(hào)為0#，漸變段加工8榀，從1#～8#進(jìn)行編號(hào)標(biāo)記，風(fēng)機(jī)安裝段加工8榀（其設(shè)計(jì)應(yīng)與8#模拱尺寸相同），也就是0#～7#模拱各1榀，8#模拱共9榀，間距1m。采用厚14mm的鋼架接頭連接板，大小尺寸24cm×19cm，螺栓孔直徑22mm，采用M20×65螺栓連接。鋼架加工時(shí)保證各項(xiàng)尺寸滿足設(shè)計(jì)要求。

3.3" " 模拱安裝

模拱安裝前，按照斷面位置將起止斷面線進(jìn)行標(biāo)記，將臺(tái)車全部可移動(dòng)部位固定。先安裝第1榀鋼拱架，按照從下往上順序進(jìn)行，底部第一節(jié)拱架底部切割成楔形，保證與矮邊墻緊密貼合。同時(shí)根據(jù)臺(tái)車斷面線以及離臺(tái)車門架的水平距離控制，采用?42無縫鋼管進(jìn)行固定鋼架，然后安裝第二節(jié)鋼拱架。

以此類推，第三、四節(jié)拱架采用同樣方法安裝。特殊情況在第五節(jié)鋼拱架位置，因其位于隧道正拱頂，受力最大，支撐加固點(diǎn)需加密，對(duì)連接板采用長(zhǎng)角鋼加焊補(bǔ)強(qiáng)。先安裝第1榀，接著安裝待澆段的最后1榀，兩榀鋼架間通過連接鋼管，將其連接起來形成整體框架，然后施工中間段的其余鋼拱架。應(yīng)注意拱架間距的控制，間距1m/榀。

模拱拱架使用橫撐加固，橫撐采用I18工字鋼，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)已定位好模拱與臺(tái)車門架水平距離下料，一端切割成平口與門架焊接，另一端切割成楔形狀與拱模焊接。斜撐采用?42無縫鋼管加密。風(fēng)機(jī)段模拱安裝如圖2所示。

3.4" " 模拱支撐

3.4.1" "縱向支撐

為保證施工時(shí)模拱縱向整體受力條件，相鄰兩榀拱架間設(shè)置縱向連接[1]。先在鋼架腹板中心鉆設(shè)一組?22通孔（2個(gè)，環(huán)向間距10cm），組與組之間按照環(huán)向1m布置。在現(xiàn)場(chǎng)鋼筋加工棚內(nèi)進(jìn)行?22螺紋鋼筋下料，單根長(zhǎng)度1.2m。

利用鋼筋滾絲機(jī)對(duì)鋼筋兩端滾制成絲，螺紋長(zhǎng)度控制在10cm，將加工完成后的鋼筋，插入兩相鄰鋼架同等高度的連接孔內(nèi)。采用配套的螺母旋入螺紋抵至鋼架腹板，用力矩扳手?jǐn)Q緊。為加強(qiáng)鋼架縱向間連接，在受力較大的拱頂范圍內(nèi)，可采用?42無縫鋼管與鋼架下翼板加密焊接。模拱縱向連接如圖3所示。

3.4.2" "環(huán)向支撐

拱頂90°～120°（3個(gè)A單元）范圍內(nèi)，每環(huán)鋼架設(shè)置6道豎向I18工字鋼支撐，兩端分別與模拱、門架橫梁相連，接頭均采用可拆卸式連接鋼板。先根據(jù)測(cè)量放樣將模拱臨時(shí)定位，用卷尺量測(cè)每環(huán)拱架每一道豎向支撐點(diǎn)距門架橫梁的長(zhǎng)度，進(jìn)行鋼架切割下料，兩頭焊接連接鋼板。

然后將4個(gè)液壓缸回縮，在門架橫梁上安裝各道豎向支撐，螺栓擰緊牢固后，將4個(gè)液壓缸伸出，各道豎向支撐與對(duì)應(yīng)的模拱支撐點(diǎn)連接牢靠。待混凝土澆筑完畢后，液壓缸回縮，可正常拆除各單元模拱，分類堆碼用于下一段施工。

兩側(cè)邊墻（B單元和C單元）橫向支撐分為固定段與活動(dòng)段，其中固定段采用I18工字鋼，安裝長(zhǎng)度應(yīng)能保證通過正常段襯砌斷面。一端與門架豎梁焊接固定，另一端焊接14mm×200mm×240mm鋼板，增焊加勁角鋼后，在鋼板上焊接一對(duì)鉸耳。活動(dòng)段采用二襯臺(tái)車原有絲杠，一端與固定段預(yù)留鉸耳相連，另一端與模拱對(duì)應(yīng)支撐點(diǎn)預(yù)留的鉸耳連接，利用絲杠的伸縮性進(jìn)行模拱的橫向支撐。待混凝土澆筑完畢后，絲杠縮回，可正常拆除各單元模拱，分類堆碼用于下一段施工。模拱環(huán)向支撐示意圖如圖4所示。

3.5" " 模板安裝

風(fēng)機(jī)段采用定型組合鋼模板，規(guī)格尺寸100cm（長(zhǎng)）×30cm（寬）×4cm（厚），面板厚度5mm。鋼模板外側(cè)緊靠鋼拱架，模板間通過預(yù)留卡扣孔進(jìn)行固定[2]。鋼模間采用U型卡扣拼裝成整體，必要時(shí)加焊，并預(yù)留觀察窗口及混凝土泵送口。對(duì)部分曲率變化大的弧段采用木模固定。模板上預(yù)留注漿窗口參照原臺(tái)車面板設(shè)置，拱頂3處，兩側(cè)邊墻各6處。

3.6" " 拱墻混凝土澆筑

襯砌混凝土運(yùn)輸通過拌合站集中供料[3]。泵送混凝土采用輸送泵連接泵管，接到二襯臺(tái)車頂部漏斗，自上而下、分層分窗布料。為防止下料窗口骨料集中堆積，一層窗口直接采用軟管進(jìn)行混凝土澆筑，軟管上部接頂部輸送管，下部直接深入一層窗口。保持澆筑速度均勻。待混凝土澆筑到窗口下緣，每層混凝土澆筑停止，然后再進(jìn)行第二層窗口施工。

邊墻二層窗口，每邊共3個(gè)分溜槽，各個(gè)溜槽端頭都設(shè)置有活動(dòng)溜槽，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)窗口均勻布料。混凝土進(jìn)入臺(tái)車頂部漏斗后，沿溜槽分別流入三窗漏斗。混凝土從三窗漏斗分料后沿各個(gè)溜槽輸送到二層漏斗。混凝土從二層漏斗分料后，沿各個(gè)溜槽輸送到二層窗口。混凝土澆筑停止位置同第一層方式一致，當(dāng)每個(gè)窗口澆滿并振搗密實(shí)后可進(jìn)行第三層窗口施工。

邊墻三層窗口，混凝土流入臺(tái)車頂部漏斗后，漏斗下方從左右兩側(cè)流送混凝土。混凝土順溜槽，分別流向三窗漏斗。混凝土從三窗漏斗分料流出后，從左側(cè)分流槽直接流入三窗窗口。混凝土流入右側(cè)分溜槽時(shí)，在橫向分溜槽處用插板關(guān)閉縱向出口，保證混凝土能夠全部從橫向分溜槽處流入窗口。混凝土澆筑停止位置同第二層方式一致。當(dāng)每個(gè)窗口澆滿并振搗密實(shí)后進(jìn)行拱頂襯砌施工。

封頂混凝土利用泵送管直接接入模板頂部管口。混凝土由混凝土輸送泵泵壓入倉，經(jīng)模板從上滑移至第三排窗口下方。澆筑過程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)離析水和稀漿從觀察窗口流出且RPC注漿管溢漿時(shí)，表明混凝土滿倉，此時(shí)關(guān)閉觀察小窗口。

在混凝土澆筑完初凝后，通過RPC注漿管壓注微膨脹漿液。混凝土澆筑時(shí)，邊墻采用插入式振搗與附著式振搗器進(jìn)行振搗，起拱線以上增加風(fēng)動(dòng)式振搗器，保證拱部實(shí)體質(zhì)量。

3.7" " 施工注意事項(xiàng)

臺(tái)車固定門架共設(shè)7榀，間隔2m布置，設(shè)計(jì)拱模按照縱向間距1m制作，應(yīng)根據(jù)需要增設(shè)環(huán)橫向鋼支撐。在模拱對(duì)應(yīng)位置門架加設(shè)環(huán)向I18工字鋼，環(huán)向間距2m，腹板與門架平面保持平行，接觸部位滿焊。在橫向鋼支撐現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)與環(huán)向鋼支撐的水平距離，按環(huán)向間距2m布置。

考慮漸變段外傾角，斜線長(zhǎng)與直線長(zhǎng)相差15cm左右，因模拱和鋼模都間隔1m設(shè)置，造成鋼模板接縫很難與模拱位置對(duì)應(yīng)，即鋼模連接處受力薄弱部位不能得到有效支撐，澆筑過程中易發(fā)生變形。針對(duì)此情況，一方面加強(qiáng)鋼模間卡扣連接，輔以焊接，另一方面在接縫處增設(shè)斜支撐，與臨近拱模焊接牢靠。

端頭封堵采用木模，中埋止水帶居中布置，埋入混凝土一半外漏一半。端頭封堵完畢后進(jìn)行加固，采用直徑?89鋼管加方木斜向支撐，拱部采用伸縮式絲桿加固，防止混凝土漲模。漸變段拱模安裝前，預(yù)先對(duì)各拱段拱節(jié)進(jìn)行編號(hào)，保證安裝順利進(jìn)行。加固完成后的各節(jié)橫支撐活動(dòng)段，也應(yīng)進(jìn)行編號(hào)，移至下處相同斷面施工時(shí)按號(hào)拼裝。

每環(huán)拱架邊墻共需設(shè)置6處絲杠活動(dòng)段，一倉9環(huán)總需要54根絲杠，絲杠長(zhǎng)度不一。遇活動(dòng)段較長(zhǎng)、絲杠受力難以保證時(shí)，可將活動(dòng)段再次劃分為I18工字鋼短截固定段，兩邊端頭與長(zhǎng)截固定段相同設(shè)置。模拱拱肩、拱腳處采用?108鋼管橫向、斜向支撐，以將澆筑混凝土?xí)r產(chǎn)生的壓力傳遞到臺(tái)車上，防止移位跑模。

4" "結(jié)語

本文以成蘭鐵路工程CLZQ-12-2標(biāo)云屯堡隧道工程多處風(fēng)機(jī)漸變段為依托，對(duì)風(fēng)機(jī)段襯砌施工技術(shù)進(jìn)行了分析和總結(jié)。通過風(fēng)機(jī)段整體液壓臺(tái)車骨架加背模拱施工方法，利用原有襯砌臺(tái)車骨架作為支撐核心安裝模拱支撐體系，模拱縱向連接通過螺紋鋼筋進(jìn)行栓接，環(huán)向支撐通過絲桿連接臺(tái)車與模拱，模拱背部安裝定型組合鋼模板，具有安拆方便、操作便捷、可重復(fù)利用及經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，不干擾其大、小里程兩端其他部位的施工，最大限度提高了襯砌臺(tái)架的利用率。

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