1、隧道仰拱移動模架施工工藝1 前言為使在隧道作業安全步距達標的前提下加快仰拱施工進度、保證質量，根據中鐵二局在貴廣鐵路研制開發的隧道仰拱施工配套設備仰拱移動模架體系及其施工技術，結合杭黃標隧道特點予以推廣應用。見圖1。圖1 移動模架施工效果圖2 工藝特點一、操作簡單，能較好地控制工程質量。二、改善洞內交通條件,可流水作業,成本低。三、標準化作業程度高。3 適用范圍能廣泛的適用于高速鐵路雙線隧道仰拱等結構的施工。4 施工原理仰拱移動模架體系主要由五部分組成：仰拱模架及模板、中心溝模架及模板、端頭梁、棧橋和走形系統。以端頭梁為界，移動模架把仰拱作業面分為兩個工作區，即隧道開挖、出碴、清底、支護及鋼筋

2、安裝等為第一工作區；仰拱、中心水溝模板安裝及拆除，止水帶、泄水盲管等的安裝、固定，仰拱混凝土澆筑，填充混凝土澆筑為第二工作區。二者以流水作業的方式組織施工。見圖2。圖2 移動模架效果圖5 施工工藝5.1 施工工藝流程采用兩個工作區流水作業，流程圖見圖3、4所示。圖3 工藝流程示意圖仰拱填充兩工作區工作流程第一工作區第二工作區模架定位隧底開挖止水帶安裝定位隧底出渣仰拱拆模仰拱初期支護仰拱混凝土澆筑虛渣清理填充混凝土澆筑仰拱鋼筋安裝圖4 隧道仰拱移動模架施工工藝流程圖5.2 隧道仰拱移動模架體系5.2.1 移動模架組成部件主要作用一、仰拱模架及模板滿足仰拱混凝土一次性整體澆筑完成的要求。二、中心溝

3、模架及模板滿足填充施工中預留中心水溝的要求。三、端頭梁滿足定位并固定仰拱模架、中心溝模架，安設仰拱填充端頭模板和中埋式止水帶，在澆注混凝土時與棧橋分離，使棧橋在重車走行時由于振動而不影響混凝土質量，同時在隧底開挖出碴時，連接棧橋并作為棧橋的臨時支撐。四、棧橋滿足在仰拱填充施工中洞內的交通要求，同時作為仰拱模架、中心溝模架、端頭梁整體移動的行走吊梁。五、走行設備自制與棧橋配套的軌道吊車，配備2臺8t的絞車為動力，以棧橋為吊梁，使模架系統向前移動。5.2.2 移動模架移動模架各部分的設計CRECGG-1型隧道仰拱移動模架整體結構見圖5。圖5 CRECGG-1型隧道仰拱移動模架示意圖一、仰拱模架及模

4、板因仰拱中部弧形半徑大，坡度比較平緩，可不設模板，混凝土通過自然攤鋪的方法從中間向兩邊澆筑，混凝土澆至仰拱模板下沿時，混凝土改由仰拱兩側的頂部入模，使仰拱混凝土一次澆筑完成。經現場試驗證明：混凝土坍落度在120140mm的情況下，從仰拱與二襯邊墻設計施工縫處向下設置3.5米長的弧形模板，即可很好的滿足仰拱混凝土的施工要求，見圖6。圖6 仰拱模板示意圖仰拱模架設計為左右兩幅，分別由剛性骨架和模板組成。剛性骨架設置在仰拱外露部分（不被填充掩埋的部分），主要作用是固定、存放和移動模板，以及安設走行設備絞車，傳遞動力。模板采用大塊組合鋼模，每幅23塊，模板間用樞紐連接，以翻折方式安裝和拆除。每塊長6m

5、，寬1.11.2m，用10cm槽鋼做加強肋，使模板具有足夠的剛度，僅通過銷釘固定模板兩端就可完成模板固定，以簡化模板加固措施。二、中心溝模架及模板中心溝模架采用模架、模板一體式設計，即用20cm工字鋼為模架，在模架上有6mm鋼板作面板和底板，見圖7。圖7 中心溝模架示意圖三、端頭梁根據仰拱和填充混凝土的結構尺寸設計端頭梁，以滿足端頭就位后，仰拱模架、中心溝模架跟著就位的要求。梁底為弧形，與仰拱中埋式止水帶位置一致，便于固定中埋式止水帶。梁上邊緣與填充混凝土面標高一致，可控制填充混凝土澆筑標高。在端頭梁兩端設立仰拱模架靠柱，定位仰拱模架。為適應隧底開挖清理后的地形情況，共設置10根可自由伸縮的支

6、柱，梁部采用20cm工字鋼制作，設計承載60t。四、棧橋考慮洞內施工中設備配套情況，每幅棧橋采用兩片分離式，每片重約10t，使用一臺挖機可完成棧橋的移動。為保證在仰拱混凝土施工時洞內交通暢通，由4片梁組成兩幅棧橋形成雙車道。棧橋長1819m，單片寬1.01.2m。在仰拱施工中，兩端支撐長度各1.02.5m，有效工作面長度約1316m。其中，端頭梁寬度1m，最小工作面長約12m，平均分為兩個仰拱作業面。棧橋設計為雙層結構，上層主要采用20cm工字鋼，做成弧形，使橋面成為拱橋面；下層用36cm工字鋼制作，上下兩層之間每隔1m左右設一道聯系橫梁，使下層主梁受力荷載符合均布荷載模型，加強結構整體性和承

7、載能力。五、走行設備為使棧橋能夠做為快速施工法的吊梁，利用棧橋每片梁兩邊工字鋼翼板作為軌道，配備一個軌道吊車，見圖8，使之吊起端頭梁，在絞車的拉動下，可以拉著仰拱模架、中心溝模架一起移動到下一工作面。軌道車采用20cm槽鋼作為梁，每側各設兩個滑輪與棧橋的底層工字鋼翼板咬合，確保走行順暢。圖8 軌道吊車示意圖軌道吊車的吊運和卸載定位。吊運：因端頭梁有可以伸縮的支柱，所以，把端頭梁用拉桿與吊車連接拉緊后，收縮端頭梁的支柱就可以起吊。仰拱模架、中心溝模架一端放在已施工的填充面上，安設滑動小車。另一端與端頭梁連接，在絞車的拉動下使整體向前移動。卸載定位：模架移動到設計里程后，需要上下調整標高，左右調整

8、平面位置。這時在棧橋上掛設手動葫蘆，提升端頭梁，軌道車松動拉桿卸載。通過手動葫蘆先上下調整端頭梁至設計標高，橫向再用千斤頂左右調整端頭梁設計平面位置，然后放下端頭梁的支柱完成定位。4.3 施工步驟一、隧底開挖、出碴、清底、初期支護、安裝仰拱鋼筋。此步驟為第一工作區作業內容，可在后續第二工作區作業時同時進行。二、模架定位1）棧橋就位，使棧橋與隧道中線平行； 2）測量放樣，確定端頭梁位置； 3）用拉桿把端頭梁與兩邊棧橋吊車連接拉緊后，收起端頭梁的支柱，使模架系統處于懸吊狀態；4）啟動電動絞車，拉動模架系統向前移動6m；5）利用掛在棧橋上的兩個手動葫蘆吊住端頭梁兩端，軌道吊車卸載；6）松開軌道吊車與

9、端梁之間的拉桿，用手動葫蘆上下調整端頭梁標高至設計位置；7）用千斤頂橫向調整端頭梁至設計平面位置；8）放下端頭梁支柱，使端頭梁固定；9）仰拱排架一端靠緊端頭梁上的端頭立柱，另一端利用仰拱接茬鋼筋和絞車自重固定；10）用絞車拉住翻折的仰拱模板，人工配合放下仰拱模板至預先布設銷釘上，固定模板；11）撐開中心溝模架，一端在端頭梁上定位，另一端在已施作混凝土上定位。三、止水帶及鋼筋的安裝仰拱鋼筋施做時，全部采用“鋼筋定位卡”來輔助鋼筋施工,以此來控制鋼筋的間距及保護層厚度；鋼筋定位采用角鋼（63×40×6）制成“鋼筋定位卡”。（如圖所示）尺寸：每個卡空間距20cm，每個卡口大小3c

10、m×3cm。圖9 鋼筋定位卡示意圖 圖10 鋼筋定位卡效果圖仰拱邊墻中埋式止水帶施工時,縱向中埋式止水帶設置在仰拱矮邊墻1/3位置處，前后分別卡在兩個角鋼（63×40×6）中，并在每1m處設置一個“U”型卡，“U”型卡底部采用螺桿固定，角鋼兩端頭分別置于已施工混凝土表面上及仰拱端頭模上，并分別采用鋼筋固定牢固（如下圖所示）。圖11 止水帶固定示意圖仰拱端頭中埋式止水帶施工時，端頭采用移動模架鋼模，將中埋式止水帶規范埋設。（如圖所示）圖11 仰拱端頭中埋式止水帶安裝示意圖 圖12 仰拱端頭中埋式止水帶安裝效果圖四、澆筑仰拱混凝土中部無模板部分混凝土通過自然攤鋪的方式

11、，從仰供中部開始縱向攤鋪，再向左右兩邊同時澆筑，混凝土澆至仰拱模板下沿時，混凝土改由仰拱兩側的頂部入模，使仰拱混凝土不留施工縫，一次澆筑完成。五、仰拱模板拆除利用絞車和滑輪拉起模板翻折到模架上。六、澆筑填充混凝土仰拱模板拆除后澆筑填充混凝土。中心溝脫模后，將模架整體移到下一作業區繼續施工下一段仰拱。5 機械設備主要機械設備配備見表1。表1 主要機械設備配備表序號機械名稱型 號單位數量備 注1移動模架自制套16m長2電動卷揚機11Kw臺1拖動模架3混凝土攪拌運輸車臺28m36 勞動力組織施工勞動力組織見表2。表2 人員配置及職責分工序號人員人數工作職責1技術人員1負責施工技術指導2試驗工程師1負

12、責混凝土質量檢查3質檢工程師1負責施工質量控制4普通工人5負責現場施工合計87 質量控制措施一、移動模架、模板的剛度必須滿足設計要求，防止結構變形。二、嚴格落實測量復核制，確保測量放線準確無誤。三、必須對模板進行清潔并均勻涂抹專用脫模劑。四、澆筑結構前，嚴格落實“自檢、互檢、交檢”三檢制度，確保結構尺寸、防水板、止水帶、排水盲管等預埋件設置等準確無誤，并固定牢固。五、保證混凝土原材料質量，同時嚴格按照施工配合比拌制混凝土，加強施工過程中混凝土的搗固和分層澆筑的厚度控制。六、加強混凝土養護工作，制作同條件養護試件，試壓強度符合拆模強度值后，確定拆模時間。8 安全措施施工中，嚴格遵照隧道或地下工程

13、相關規范、規程關于安全方面的規定，確保施工安全。同時，重點注意以下幾點：一、模架拼裝過程中，應將行走滑輪制動，防止模架自然溜滑失控。 二、重型材料移動，如大型模板等盡量采用機械，避免使用人工搬運；凡多人一起搬動大件材料，必須統一指揮，防止重物落地砸傷人員事故。三、絲桿、螺帽的調整應使用扳手等專用工具，嚴禁赤手操作，以免傷手。9 應用及效果分析一、循環時間根據近期仰拱施工情況，綜合考慮洞內施工干擾，每循環按6延米進行計算，仰拱從開挖到混凝土澆筑完成，共需要約48小時，即3延米/天。因移動棧橋長18m，仰拱施工分為二個區域（開挖、初支及混凝土澆筑）進行流水施工，仰拱各工序施工時間初步分析如表3，有待在施工實踐中不斷改進完善。表3 循環時間初步分析表序號工序名稱所用時間(t)備注1仰拱開挖122拱架安裝63噴混凝土施工34鋼筋安裝85模板臺車走行到位16澆筑仰拱混凝土27初凝時間28澆筑仰拱填充混凝土2二、工程質量仰拱移動模架采用端頭梁定位固定，整體模板，模架剛度好，容易加固，有效減少了施