隧道聯絡風道漸變段二襯施工技術研究

樊永泰

（中鐵十二局集團有限公司，太原 030024）

0 引言

隨著我國建設事業的快速發展，將會出現越來越多的特長公路隧道，一般地，特長公路隧道通過斜井或豎井實施分區段通風。因隧道主洞與斜井或豎井斷面差異大，其間的聯絡風道通常采用漸變斷面進行過度。施工期間，特長公路隧道需要進行雙線送、排風聯絡風道的二襯施工，漸變段落多，每種漸變形式長度較短。根據傳統的施工方法，都是采用液壓臺車進行二襯施工，如果在漸變段也采用液壓臺車施工二襯混凝土，那么將很大程度增加了施工成本投入，且每個漸變區段都需要對臺車進行安裝、拆卸，耗時、難度大且成本高，漸變段二襯的整體、快速施工成為了急需解決的關鍵問題。[1-4]

本文依托某特長公路隧道，基于聯絡風道不同斷面間線性漸變關系，提供了一套隧道聯絡風道漸變段二襯快速施工技術，可為今后類似工程的施工提供一定的借鑒和參考。

1 工程概況

某特長公路隧道采用四斜井三區段分段縱向式通風，設置地下風機房，聯絡風道共22 條，總長1352m，其中，聯絡風道二襯結構形式設有8 種漸變方式15 個漸變區段，共長342.3m，最大跨徑15.2m，最小跨徑5.8m。

聯絡風道漸變段連接主洞隧道一側斷面相對大于連接斜井一側斷面面積，兩連接斷面間面積呈漸變關系。聯絡風道斷面構成為上部為三心圓三段圓弧相切連接，兩側圓弧對稱，兩側邊墻為直墻。

聯絡風道漸變段存在跨越主洞隧道洞頂、相互跨越的位置關系，豎向凈間距最小2.6m，聯絡風道跨越主洞段兩側最大縱坡26%，爆破及二襯施工難度均較大。

2 施工工藝原理分析[5-8]

在AutoCAD 繪圖軟件中，對聯絡通道漸變段進行繪制，形成三維模型圖，聯絡風道漸變段三維模型見圖1。

分別繪制漸變段襯砌兩端部起點（大斷面）、終點斷面（小斷面），并置于同一軸線及水平高程（底板）上，比較兩斷面的差異，漸變段二襯兩端斷面尺寸對比圖見圖2。

圖2 漸變段襯砌兩端斷面尺寸對比圖

圖2 中，各關鍵點位分布如圖2 所示，大斷面端頭拱部為三心圓，圓心分別為A、C、D，邊墻為直墻。而小斷面端頭為單心圓，圓心為B，邊墻為直墻，高度較大斷面邊墻尺寸小。

由大斷面向小斷面的尺寸漸變規律為：A、C、D 三圓心漸漸歸于圓心B 點，大斷面直邊墻高度逐漸降低至小斷面的直邊墻高度。

假設大斷面直邊墻高度為H1，小斷面直邊墻高度為H2，漸變長度為L1，以大斷面為起點參考斷面，根據相似三角形判定定理，則任意距大斷面長度為△L 的斷面直邊墻高度為Hx=H1-（H1-H2）/L1*△L。

因大斷面、小斷面拱部各對應點的漸變過程為線性漸變，則同理，假設大斷面以D 為圓心的圓弧半徑為R1，小斷面拱部圓弧半徑為R2，則任意斷面以D’為圓心的圓弧半徑為Rx=R1-（R1-R2）/L1*△L。

而A、C 兩圓心的位置同樣可以通過A、C 兩點與B點的水平距離和高差的漸變規律找到任意斷面的A’和C’，從而確定出任何一個斷面尺寸，并可根據需要制作任一斷面拱架。

3 漸變段二襯施工關鍵技術

3.1 變徑大斷面鋼拱架制作

根據漸變段斷面變化規律及計算式每1.5m 繪出斷面圖，根據斷面圖做好拱架制作技術交底。

鋼拱架連接鋼板外側與鋼拱架齊平，以便與模板緊靠安裝。拱架制作完成后，要先進行試拼，保證鋼拱架尺寸滿足設計要求。由于每個斷面的鋼拱架的尺寸都是不同的，因此，要對每個節段進行編號、噴涂進行辨識，避免施工期間發生錯亂。[9]

3.2 鋼模板加工

模板采用長150cm、寬40cm 的鋼模板，以兩塊鋼模板接觸的邊為軸線進行50×50cm 窗口制作，通過工作窗的開、關，可以進行相應的混凝土施工操作。工作窗環向每側預留3 層，上下排窗口交錯布置，縱向工作窗數量根據漸變段實際施工長度預留，一般間距取3m，頂部預留注漿孔。工作窗總體布置斷面圖見圖3，工作窗展開示意圖見圖4。

圖3 工作窗總體布置斷面圖

圖4 工作窗展開示意圖

兩標準模板間工作窗細部圖見圖5。

圖5 工作窗細部圖

3.3 內撐鋼拱架安裝

在兩側邊墻拱腳位置測量出二襯混凝土模板位置，按縱線拉線，向中心方向預留鋼模板厚度空間，即為拱架拱腳位置。按照加工拱架時的斷面位置，將每一榀鋼拱架都放置在對應的斷面位置處，利用腳手架作為作業平臺，進行全環安裝。[10-11]

3.4 模板安裝

拱架安裝完成后，緊貼拱架外側安裝鋼模板，鋼模板長邊沿聯絡風道縱向方向，鋼模板與鋼拱架通過鐵絲固定，鋼模板間通過高強螺栓連接，依次從兩側向拱部對稱安裝，模板大面應平整、過度圓順，模板間錯臺應滿足設計要求。縱向采用鋼管進行加固連接。

當長條狀鋼模板從兩側對稱安裝至拱頂時，會在拱頂位置出現小于鋼模板寬度40cm 的范圍，在這個區域，需要使用等厚度的方木進行定制模板，來完成最后拱頂這個區域模板的安裝，至此，整圈模板安裝完成。

最后對模板進行加固處理，根據二襯斷面尺寸合理布置縱向、斜撐鋼管的數量，保證整體結構穩定。鋼拱架-模板支撐加固示意圖見圖6。

圖6 鋼拱架-模板支撐加固示意圖

在前期拆模的過程中，發現鋼拱架拆除后，全環模板形成了“拱橋”效應，鑲嵌緊密，人工撬動難度非常大，并且增加了施工作業風險。所以，在后期的模板安裝過程中，在拱部位置安裝一道小條方木作為拆模突破口，大大減輕了拆模勞動強度。

本技術所用材料除二襯常規要求的混凝土、土工布、防水板、止水帶、排水管外，其他主要材料見表1。

表1 主要材料表

3.5 混凝土澆筑

因為是散裝模板施工，在混凝土澆筑過程中，應嚴格落實工作窗口使用，控制混凝土的澆筑速度、高度，避免混凝土沖擊力過大，造成模板體系松動、移位。

混凝土澆筑過程中，應按照交底要求進行振搗，振搗方式為插入式振搗棒振搗，輔以敲擊，保護模板結構穩定性，并注意混凝土供應及時。[12]

3.6 拆模及混凝土養生

因為是漸變結構，同時使用了散裝模板，所以拆模時要特別注意“拱橋”效應。拆模應從拱部開始，以鋪設木板的腳手架作為作業平臺，用一端帶斜尖頭的撬桿進行模板拆除，拆除過程中，應及時躲避掉落的模板。模板拆除后，應立即進行混凝土養生，以提高混凝土早期強度。

4 施工控制要點

①因施工工藝特殊，施工前，應組織全體項目管理、施工班組人員進行學習，透徹理解該漸變段施工技術的原理，明確每一步工序的操作要點及控制要求。

②對每一榀鋼拱架進行精確制作，才能保證現場模板大面平整，保證二襯凈空滿足設計要求。

③因漸變段的特殊性，沿聯絡風道縱向，防水層會出現多次裁切，注意防水板焊接施工質量。

④異于整體式液壓臺車，該模板體系在混凝土施工前要檢查其加固的強度、剛度、牢固性，確保混凝土施工期間整體的受力穩定性。

⑤二襯施工期間，因聯絡風道同時兼做施工期的通風巷道，應加強混凝土拆模后養生工作，保證養護時間。

5 結束語

隧道聯絡風道漸變段二襯施工技術，能夠較好地解決特長公路隧道地下多形式聯絡風道漸變段二襯施工難題，二襯凈空滿足要求，施工安全、質量受控，極大程度降低了施工成本，研究成果可對類似變斷面混凝土結構施工提供指導和借鑒。