隧道中心水溝及現(xiàn)澆蓋板施工技術(shù)研究

李宗治LI Zong-zhi

（中鐵十二局集團(tuán)第三工程有限公司，太原 030024）

0 引言

隧道中心水溝一般沿隧道中軸線設(shè)計(jì)在隧道路面底部，常見的中心水溝設(shè)置形式一般有矩形蓋板水溝和圓管涵拼接水溝兩種，因圓管涵現(xiàn)場節(jié)段間對接安裝難度大，需要施作接頭密封處理，基底平整度要求高，施工期間，掌子面夾帶水泥漿液的施工尾水易造成管內(nèi)淤積，無法清理，相比之下，矩形蓋板水溝應(yīng)用更為普遍。

矩形蓋板水溝在施工過程中，同樣也存在施工技術(shù)難點(diǎn)，混凝土分次澆筑振搗過程中模板易移位、上浮，溝壁爛根，蓋板預(yù)制需要大面積的施工場地，用以預(yù)制、存放蓋板，蓋板安裝二次倒運(yùn)過程中，易造成蓋板損壞，隧道內(nèi)吊裝機(jī)械妨礙掌子面施工車輛通行，蓋板安裝后晃動。目前也有利用現(xiàn)場立模澆筑水溝蓋板的實(shí)例，混凝土澆筑后，竹膠板底模無法取出，一次性消耗較大，混凝土蓋板撓度大，施工成本高，施工效率低。

本文依托彭水特長隧道，針對隧道中心水溝施工過程中的技術(shù)難題，提出了成套中心水溝施工技術(shù)，提高了隧道機(jī)械化施工程度，具有較好的推廣應(yīng)用前景。

1 工程概況

渝湘高速公路復(fù)線彭水特長隧道進(jìn)口位于武隆區(qū)江口鎮(zhèn)黃草村棕竹溪組黃家溝東側(cè)，出口位于彭水縣靛水街道唐家灣斜坡中下部。隧道左線起訖樁號ZK147+647～ZK158+782，總長11135m，隧道最大埋深約850m；右線隧道起訖樁號YK147+698～YK158+790，總長11094m，隧道最大埋深約830m。隧道北側(cè)為G65 高速和G319 國道，有778 縣道從隧址區(qū)內(nèi)通過，并有多條鄉(xiāng)道和鄉(xiāng)村公路從隧道洞身段和進(jìn)出口附近通過，交通條件一般。

彭水隧道路面板下設(shè)置縱向矩形中心水溝排水，隧道進(jìn)口段及出口局部段落尺寸采用90cm×60cm（寬×深），出口灰?guī)r富水段尺寸采用110cm×66cm（寬×深），集中引排地下水，兩種水溝過渡處采用B 型中心水溝檢查井進(jìn)行銜接。隧道中心水溝排水縱坡與路線縱坡一致，并每隔50m 設(shè)置一處檢查井（兼沉沙井），排水下游洞口方向距洞口不大于10m 處和排水上游側(cè)距洞口50m 設(shè)一處檢查井，以便于連接洞外排水溝。當(dāng)檢查井與隧道三縫位置沖突時(shí)，根據(jù)隧道三縫位置適當(dāng)調(diào)整。

水溝溝底、溝壁及蓋板均設(shè)置配筋。溝身采用C35 混凝土現(xiàn)澆，原設(shè)計(jì)中心水溝蓋板為預(yù)制蓋板，采用C35 鋼筋混凝土預(yù)制，現(xiàn)場可根據(jù)蓋板預(yù)制、運(yùn)輸、安裝條件確定是否增加吊環(huán)，吊環(huán)鋼筋數(shù)量不計(jì)，并嚴(yán)格按蓋板上下面安裝，蓋板安裝就位時(shí)，應(yīng)先用M10 水泥砂漿對基座進(jìn)行找平，以保證預(yù)制板與基座間接觸全面、穩(wěn)定可靠；相鄰蓋板間接縫采用1cm 寬砂漿勾縫，施工過程中避免混凝土漏入水溝，影響過水?dāng)嗝妗５叵滤吒g性地段及其下游地段，中心水溝采用抗腐蝕混凝土。

2 施工工藝原理

中心水溝溝身采用組合鋼模施工，在模板底部部位設(shè)置斜坡接口便于脫模。溝身鋼筋綁扎安裝完成后，利用自制輕型工具車進(jìn)行模板運(yùn)輸、安拆作業(yè)，降低了勞動強(qiáng)度。水溝蓋板利用滑動底模進(jìn)行施工，滑動底模底部設(shè)置承重輪，行進(jìn)方向兩側(cè)為萬向輪，后方兩側(cè)為定向輪，通過拖曳行走，定位期間通過液壓千斤頂調(diào)整施工標(biāo)高，調(diào)整底模至蓋板底面標(biāo)高，混凝土澆筑完成后，落下千斤頂，行走至下一施工部位。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 中心水溝溝身施工技術(shù)

3.1.1爆破施工

無仰拱地段，因中心水溝斷面小，常規(guī)爆破極易超方，應(yīng)對中心水溝進(jìn)行單獨(dú)的爆破設(shè)計(jì)[1]，獨(dú)立于隧道底板單獨(dú)實(shí)施爆破作業(yè)。對于圍巖較差段落，應(yīng)縮小爆破寬度及深度，減小爆破松動區(qū)范圍，爆破清渣后，采用挖掘機(jī)等機(jī)械設(shè)備輔助進(jìn)行擴(kuò)挖至設(shè)計(jì)尺寸。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)圍巖情況靈活調(diào)整裝藥量，減少超挖。

3.1.2溝底墊層施工

水溝開挖完成后，清理虛渣、雜物，進(jìn)行測量放樣，在溝底做好標(biāo)高標(biāo)記點(diǎn)位，利用混凝土對溝底進(jìn)行調(diào)平墊層施工，作為鋼筋、模板施工基礎(chǔ)，墊層頂標(biāo)高按中心水溝溝底底面標(biāo)高進(jìn)行控制，不得侵入溝底混凝土厚度。在墊層中設(shè)置預(yù)留鋼筋，鋼筋出露頂端按溝底頂面標(biāo)高進(jìn)行控制，不得高出溝底設(shè)計(jì)頂面，用于固定溝身鋼筋，同時(shí)輔助模板安裝。

仰拱段落則根據(jù)施工實(shí)際情況，正確預(yù)留水溝溝身施工空間。

3.1.3鋼筋安裝

墊層施工完成后，在墊層表面進(jìn)行溝身中線測量放樣，按照設(shè)計(jì)要求和施工圖紙對水溝底板和溝溝壁整體鋼筋進(jìn)行綁扎，鋼筋綁扎按中線對稱安裝施工。鋼筋加工前進(jìn)行調(diào)直，再按設(shè)計(jì)圖紙要求的級別、直徑、長度、彎折型式逐根或分批加工并編號，需要接長的鋼筋必須滿足技術(shù)規(guī)范要求。溝底及溝壁鋼筋保護(hù)層應(yīng)按設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求嚴(yán)格控制。鋼筋安裝完成后，應(yīng)再次對鋼筋整體線形進(jìn)行檢查，以確保后續(xù)溝身整體線形順直。

3.1.4模板安裝

溝身混凝土采用組合模板施工[2]，組合模板采用鋼模，模板頂部采用輕型卡具進(jìn)行水溝頂部寬度尺寸控制，底部結(jié)合部位設(shè)置斜坡接口，以便于拆模作業(yè)。模板運(yùn)輸、安拆采用自制輕型工具車吊運(yùn)輔助操作。利用溝底預(yù)留鋼筋輔助模板安裝，進(jìn)行標(biāo)高調(diào)整。模板安裝前，應(yīng)將模板表面混凝土等雜物清理干凈，涂刷脫模劑，保證混凝土施工質(zhì)量。模板斜坡接口設(shè)置示意圖見圖1。

圖1 模板斜坡接口設(shè)置示意圖

3.1.5混凝土施工

嚴(yán)格控制混凝土質(zhì)量，保證混凝土的工作性能，加強(qiáng)混凝土振搗工作，以保證混凝土密實(shí)，溝身混凝土施工采用插入式振搗棒對混凝土進(jìn)行振搗，不可過振、漏振，以防止模板發(fā)生移位、上浮，保證混凝土密實(shí)。同時(shí)應(yīng)保證入模混凝土的和易性，避免混凝土表面蜂窩麻面的產(chǎn)生。混凝土溝壁澆筑至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)進(jìn)行收面處理，保證蓋板基礎(chǔ)平整。[3]

3.1.6脫模

模板脫模先拆除斜坡接口上模板，再拆除下模板，該施工工藝解決了整體式鋼模空間挾制作用難以脫模的施工難題。脫模后中心水溝混凝土外觀無氣泡、蜂窩及麻面，混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求，縱坡順適、溝底平整、排水暢通。

3.1.7混凝土養(yǎng)生

加強(qiáng)混凝土脫模后的養(yǎng)生工作，保證溝身混凝土養(yǎng)生時(shí)間，防止溝身出現(xiàn)環(huán)向裂縫。

3.2 中心水溝蓋板施工技術(shù)

3.2.1滑動底模設(shè)計(jì)與制作[4]

中心水溝蓋板采用滑動底模進(jìn)行現(xiàn)澆施工。根據(jù)彭水隧道施工總體進(jìn)度安排及勞動力配置，滑動底模長度按15m 設(shè)計(jì)。滑動底模由竹膠板底模、支撐架、液壓系統(tǒng)及行走輪等構(gòu)成，模板由2cm 厚竹膠板根據(jù)水溝凈寬裁切制作，滿鋪在支撐架頂部，并利用鐵絲通過打孔與支撐架固定牢固，防止混凝土脫模過程中粘連。底模前進(jìn)端焊接兩處拉環(huán)，方便底模滑動時(shí)綁扎繩索進(jìn)行拖曳。滑動底模整體結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。

圖2 滑動底模整體結(jié)構(gòu)示意圖

支撐架由縱梁及橫梁構(gòu)成，支撐架整體分為6 個(gè)框格，由橫梁進(jìn)行均等分割，縱梁采用雙拼I14 工字鋼焊接制作，按設(shè)計(jì)寬度使用7 根I14 工字鋼作為支撐架的橫梁，縱梁與橫梁采用焊接方式連接牢固，并設(shè)置4 塊厚度為14mm 的等邊三角形鋼板對支撐架四角縱梁與橫梁結(jié)合處進(jìn)行焊接加固處理。使用12 根方管分別交叉焊接在支撐架框架內(nèi)，頂面與框架頂面齊平，作為支撐架框架加固的斜撐措施。

設(shè)置2 個(gè)萬向承重輪作為模架行進(jìn)方向前端的行走系統(tǒng)，分別焊接在支撐架縱梁與端部第2 根橫梁連接處的下方，設(shè)置2 個(gè)定向承重輪作為底模行進(jìn)方向后端的行走系統(tǒng)，分別焊接在支撐架縱梁與端部第2 根橫梁連接處的下方。在框架支撐架框架四角外側(cè)分別安裝滾輪，此措施能有效保證模架在行走過程中碰撞到水溝溝身時(shí)也可正常行走。

使用4 個(gè)液壓千斤頂作為固定支撐架時(shí)的支撐點(diǎn)和調(diào)節(jié)支撐架定位高度的工具，使用千斤頂能較好地保證模架在蓋板鋼筋綁扎及混凝土澆筑過程中不會因?yàn)槭苤囟鴮?dǎo)致高度下降，影響水溝凈空尺寸。

支撐架萬向承重輪和定向承重輪的設(shè)置高度，應(yīng)小于滑動底模頂升至中心水溝澆筑位置時(shí)支撐架底部距離水溝底的高度，液壓千斤頂伸長后的總高度要滿足可以使得滑動底模頂升至中心水溝澆筑位置。支撐架細(xì)部結(jié)構(gòu)示意圖見圖3。

圖3 支撐架細(xì)部結(jié)構(gòu)示意圖

3.2.2蓋板模板安裝

根據(jù)滑動底模設(shè)計(jì)圖在現(xiàn)場加工制作成型，施工前把加工好的滑動底模吊裝到中心水溝內(nèi)，通過調(diào)節(jié)每個(gè)千斤頂?shù)捻敵龈叨仁沟啄ｍ斆婧蜏y量放樣的標(biāo)高點(diǎn)平齊以完成模板定位，同時(shí)承重輪懸空在水溝內(nèi)，保證了中心水溝蓋板鋼筋綁扎及混凝土澆筑過程中模架不會發(fā)生滑動。滑動底模安裝定位狀態(tài)示意圖見圖4。

圖4 滑動底模安裝定位狀態(tài)示意圖

3.2.3蓋板鋼筋安裝

滑動底模通過千斤頂頂升到位后，安裝蓋板側(cè)模和端頭模，對底模、側(cè)模、端頭模再次清理并涂刷脫模劑，模板縫隙用泡沫膠進(jìn)行填塞，根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)綁扎蓋板鋼筋，墊塊按照4 個(gè)/m2設(shè)置，按梅花狀布置。

3.2.4蓋板混凝土澆筑

因蓋板混凝土厚度小，在混凝土澆筑過程中，防止振搗器觸及模板或過振，避免跑模。

3.2.5脫模

蓋板混凝土澆筑完成且強(qiáng)度達(dá)到模板拆除要求后，先拆除蓋板側(cè)模及端頭模，調(diào)節(jié)模架下方的千斤頂收縮，承重輪自然落到中心水溝溝底，底模竹膠板與混凝土蓋板底部分離后隨支撐架自動脫落，最后拖曳滑動底模至下一蓋板施工部位，進(jìn)行下一模中心水溝蓋板的施工。滑動底模脫模狀態(tài)見示意圖5。

圖5 滑動底模脫模狀態(tài)示意圖

3.2.6混凝土養(yǎng)生

加強(qiáng)混凝土脫模后的養(yǎng)生工作，保證蓋板混凝土養(yǎng)生時(shí)間，防止蓋板出現(xiàn)裂縫。

4 施工注意事項(xiàng)

①模板的結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，上下伸縮自由。

②模板安裝的中心、水平和凈空應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

③如遇到曲線半徑和橫坡大小的影響，模板系統(tǒng)節(jié)段長度不宜過大。

④混凝土澆注前，應(yīng)檢查模板系統(tǒng)的連接情況，縫隙的填塞是否密實(shí)。

⑤注意邊角部位的振搗，防止漏振。

⑥中心水溝施工注意預(yù)留檢查井位置。

⑦加強(qiáng)中心水溝、蓋板的成品保護(hù)，在施工區(qū)域及養(yǎng)生段擺放錐桶等反光標(biāo)識物，避免隧道內(nèi)車輛行駛碾壓蓋板，造成邊角損壞。

5 結(jié)束語

彭水特長隧道工程采用該施工技術(shù)，每節(jié)段施工15m，施工循環(huán)快，施工效率高，鐵建重投總包部觀摩會后，認(rèn)為該技術(shù)操作流程明確、施工便捷、工效高，解決了傳統(tǒng)施工方法模板反復(fù)定位、拆裝、打磨費(fèi)時(shí)費(fèi)工，勞動強(qiáng)度大，現(xiàn)場周轉(zhuǎn)材料多，文明施工不易保持，作業(yè)工效低等問題，要求各合同段隧道中心水溝全面推廣應(yīng)用該技術(shù)。