百樂隧道進口仰拱移動模架快速施工法1401534265

1、隧道仰拱快速施工設(shè)備及施工工法1前言在當(dāng)前隧道施工中，常因沒有理想的配套設(shè)備和施工工藝，仰拱施工的質(zhì)量和進度難以保障，成本也較高。進而影響了防水系統(tǒng)、二襯等后繼工序的結(jié)構(gòu)銜接質(zhì)量和進度，隧道仰拱施工成為制約隧道快速施工的控制性工序。為了加快隧道仰拱及填充混凝土施工進度，保證安全、提高質(zhì)量，降低工程成本，改善文明施工形象，中鐵二十一局貴廣鐵路工程指揮部第一項目部聯(lián)合相關(guān)單位進行技術(shù)攻關(guān)，設(shè)計開發(fā)出隧道仰拱快速施工工藝及配套設(shè)備，通過現(xiàn)場實踐、總結(jié)形成本工法。2工法特點圖2-1 快速施工設(shè)備2.1 采用把一個仰拱作業(yè)面分為兩個作業(yè)區(qū)進行流水作業(yè)方式進行施工，大大縮短了仰拱施工每循環(huán)的作業(yè)時間。2.

2、2采用19m長的雙車道分離式簡易棧橋，移動方便，保證了仰拱混凝土施工中的洞內(nèi)交通暢通。2.3把仰拱模板設(shè)計為固定部分和活動部分，利用鉸接組合，使仰拱模板安裝、拆除能夠簡單快速地完成。2.4采用端頭梁來固定仰拱模架和中心水溝模架，同時在移動時運載模架系統(tǒng)，使模板系統(tǒng)形成為一個整體，定位準(zhǔn)確，移動就位快捷。2.5模板系統(tǒng)可以自行移動。利用棧橋為吊梁，以端頭梁為依托，使模板系統(tǒng)在絞車的拉動下整體自行移動到下一工作區(qū)。3. 適用范圍本工法對雙線隧道的仰拱施工具有普遍適用性。4工藝原理4.1把兩個仰拱作業(yè)面利用長棧橋合為一個作業(yè)面進行流水作業(yè)，減少了仰拱施工段的總長度，有利于安全距離的實現(xiàn)。4.2把仰拱

3、模板填充混凝土以上的部分設(shè)計為固定部分。所以在填充混凝土施工時，固定部分不拆除，只需把填充混凝土面以下的仰拱模板轉(zhuǎn)起來就可以澆筑填充。4.3在端頭梁上設(shè)置了模板系統(tǒng)的定位卡，使模板系統(tǒng)定位準(zhǔn)確、快速、便捷。4.4通過端頭梁把模架式系統(tǒng)聯(lián)系成一體后，利用與棧橋配套的軌道吊車在絞車的牽引下整體移動至下一工作區(qū)。5施工工藝流程及操作要點5.1 施工工藝流程施工過程一般包括：隧底開挖，出碴，清底（、級圍巖等有初期支護和襯砌鋼筋），模架系統(tǒng)移動、定位，澆筑仰拱混凝土，拆除仰拱模板的活動部分，澆筑填充混凝土，拆除中心水溝模板和仰拱模板的固定部分等，施工工藝流程見圖1。第一工作區(qū)第二工作區(qū)隧底開挖隧底出渣虛

4、渣清理模架移動定位仰拱砼澆筑仰拱拆模填充砼澆筑完成仰拱填充兩工作區(qū)工作流程圖1 施工工藝流程圖5.2 操作要點 快速施工設(shè)備的制作要點（1）仰拱模架：滿足仰拱混凝土一次性整體澆筑完成的要求；（2）中心溝模架：滿足填充施工中預(yù)留中心水溝的要求；（3）端頭梁：滿足定位并固定仰拱模架、中心溝模架，安設(shè)仰拱填充端頭模板和中埋式止水帶。同時，在隧底開挖出碴時，作為棧橋的臨時支撐，滿足混凝土罐車上棧橋澆筑仰拱混凝土的作業(yè)要求，是快速施工設(shè)備的核心部分。（4）棧橋：滿足在仰拱填充施工中洞內(nèi)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。（5）走行設(shè)備：自制與棧橋配套的軌道吊車，配備2臺8

5、t的絞車為動力，以棧橋為吊梁，使模架系統(tǒng)向前移動。 快速施工設(shè)備各部分的設(shè)計圖5-1 仰拱模板示意圖 （1）仰拱模架：因仰拱中部弧形半徑大，坡度比較平緩，可不設(shè)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(cè)的頂部入模，使仰拱混凝土一次澆筑完成。經(jīng)現(xiàn)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(shè)計施工縫處向下設(shè)置3.0米長的弧形模板，即可很好的滿足仰拱混凝土的施工要求（圖5-1）。圖5-2中心水溝模架圖5-2 中心水溝模架圖仰拱模架設(shè)計為左右兩幅，分別由剛性骨架和模板組成。剛性骨架設(shè)置在仰拱外露部分（不被填充掩埋的部份），主要

6、作用是固定、存放和移動模板，以及安設(shè)走行設(shè)備絞車，傳遞動力。模板采用大塊組合鋼模，每幅3塊，模板間用樞紐連接，以翻折方式安裝和拆除。每塊長6m，寬0.81.2m，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。（2）中心溝模架：中心溝模架采用模架、模板一體式設(shè)計，即用20cm工字鋼為模架，在模架上有6mm鋼板作面板和底板（圖5-2）。（3）端頭梁：根據(jù)仰拱和填充混凝土的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計端頭梁，以滿足端頭就位后，仰拱模架、中心溝排架跟著就位的要求。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(biāo)高一致，可

7、控制填充混凝土澆筑標(biāo)高。在端頭梁兩端設(shè)立仰拱模架靠柱，定位仰拱模架。為適應(yīng)隧底開挖清理后的地形情況，共設(shè)置8根可自由伸縮的支柱，梁部采用20cm工字鋼制作，設(shè)計承載60t。（4）棧橋：考慮洞內(nèi)施工中設(shè)備配套情況，每幅棧橋采用兩片分離式，每片重約10t，使一臺挖機可完成棧橋的移動。為保持在仰拱混凝土施工時，洞內(nèi)交通暢通，由4片梁組成兩幅棧橋形成雙車道。棧橋長19m，單片寬1.2m。在仰拱施工中，兩端支撐長度各2.5m，有效工作長度約13m。其中，端頭梁寬度1m，有效工作面長約12m，平均分為兩個仰拱作業(yè)面。棧橋設(shè)計為雙層結(jié)構(gòu)，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

8、工字鋼制作，上下兩層之間每隔1m左右設(shè)一道聯(lián)系橫梁，使下層主梁受力荷載符合均布荷載模型，加強結(jié)構(gòu)整體性和承載能力。圖5-3軌道吊車（5）走行設(shè)備：為使棧橋能夠做為快速施工設(shè)備的吊梁，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，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(cè)各設(shè)兩個滑輪與棧橋的底層工字鋼翼板咬合，確保走行順暢。軌道吊車的吊運和卸貨定位。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，就起吊了。仰拱模架、中心溝模架一端在已施工的填充面上，安設(shè)輪子可滑行。另一端與

9、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(shè)計里程后，需要上下調(diào)整標(biāo)高，左右調(diào)整平面位置。這時在棧橋上掛設(shè)手動葫蘆，提升端頭梁，軌道車松動拉桿就卸載了。通過手動葫蘆先上下調(diào)整端頭梁至設(shè)計標(biāo)高，橫向再用千斤頂左右調(diào)整端頭梁設(shè)計平面位置，然后放下端頭梁的支柱完成定位。 現(xiàn)場施工要點隧底開挖、出碴、清底（此步驟為第一工作區(qū)作業(yè)內(nèi)容，可在后續(xù)第二工作區(qū)作業(yè)時同時進行）；測量放樣，確定端頭梁位置；棧橋就位，使棧橋與隧道中線平行；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(tǒng)處于懸吊狀態(tài)；啟動電動絞車，拉動模架系統(tǒng)向前移動6m；利用掛在棧橋上的兩個手動葫蘆吊住端頭

10、梁兩端，軌道吊車卸載；松開軌道吊車與端梁之間的拉桿，用手動葫蘆上下調(diào)整端頭梁標(biāo)高至設(shè)計位置；用千斤頂橫向調(diào)整端頭梁至設(shè)計平面位置；放下端頭梁支柱，使端頭梁固定；仰拱排架一端靠緊端頭梁的端頭立柱，另一端利用仰拱接茬鋼筋和絞車自重固定；用絞車?yán)》鄣难龉澳０澹斯づ浜戏畔卵龉澳０逯令A(yù)先布設(shè)銷釘上，固定模板；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；安設(shè)仰拱填充端頭木板和止水帶等防排水系統(tǒng)；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，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(cè)的頂部入模，使仰拱混凝土不留施工縫，一次澆

11、筑完成；仰拱模板拆除：利用絞車和滑輪拉起模板翻折到模架上；澆筑填充混凝；中心溝脫模后，模架系統(tǒng)整體移到下一作業(yè)區(qū)。5.3 勞動力組織仰拱快速施工技術(shù)施工勞動力組織見表2。表2 人員配置及職責(zé)分工序號人員人數(shù)工作職責(zé)1技術(shù)人員1負責(zé)施工技術(shù)指導(dǎo)2試驗工程師1負責(zé)混凝土質(zhì)量檢查3質(zhì)檢工程師1負責(zé)施工質(zhì)量控制4一般工人8負責(zé)現(xiàn)場施工合計116. 材料與設(shè)備6.1 材料：主要有20cm工字鋼，36cm75m制作模架，10cm角鐵15m、12cm槽鋼12m制作定位卡。定型模板1套?？傊亓考s4t。6.2 主要機械設(shè)備配置主要機械設(shè)備配備見表3。表3 主要機械設(shè)備配備表序號機械名稱單位數(shù)量備 注1仰拱快速施

12、工設(shè)備套1每模施工6延米2挖掘機臺1出渣、移動棧橋等3砼攪拌運輸車臺34自卸汽車臺37. 質(zhì)量控制7.1 工程質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南 TZ210-2005鐵路混凝土與砌體工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn) TB10424-2003 J283-2004客運專線鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗收暫行標(biāo)準(zhǔn) 鐵建設(shè)（2005）160號混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范 GB50204-2002客運專線鐵路隧道工程施工技術(shù)指南 TZ214-20057.2 質(zhì)量控制措施（1）模架、模板的設(shè)計必須滿足規(guī)范要求，防止結(jié)構(gòu)變形，同時保證安全。（2）嚴(yán)格落實測量復(fù)核制，確保測量放線準(zhǔn)確無誤。（3）必須對模板進行清潔并均勻涂抹

13、專用脫模劑。（4）澆筑結(jié)構(gòu)前，嚴(yán)格落實“自檢、互檢、交檢”三檢制度，確保結(jié)構(gòu)尺寸、預(yù)埋件設(shè)置等準(zhǔn)確無誤。（5）保證混凝土原材料質(zhì)量，同時嚴(yán)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。（6）加強混凝土養(yǎng)護工作，制作同條件養(yǎng)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(yán)格遵照隧道或地下工程相關(guān)規(guī)范、規(guī)程關(guān)于安全方面的規(guī)定，確保施工安全。同時，重點注意以下幾點：8.1 所有人員必須經(jīng)過培訓(xùn)，考核合格后才準(zhǔn)上崗。8.2定人定崗，嚴(yán)格按照設(shè)備操作規(guī)程實施。8.3模架拆卸、安裝過程中，應(yīng)將行走滑輪制動，防止模架自然溜滑失控。 8.4絲桿、螺帽的調(diào)整

14、應(yīng)使用扳手等專用工具，嚴(yán)禁赤手操作，以免傷手。8.5定期對設(shè)備保養(yǎng)、維護，特別是絞車牽引鋼絲繩和棧橋的狀態(tài)要重點檢查。9. 環(huán)保措施施工中嚴(yán)格遵守國家和地方政府下發(fā)的有關(guān)環(huán)境保護的法律、法規(guī)和規(guī)章制度，加強對施工燃油、工程材料、設(shè)備、廢水、生活和生產(chǎn)垃圾、棄渣的管理和治理，接受相關(guān)單位及部門的監(jiān)督和檢查。10. 效益分析10.1 循環(huán)時間大大縮短（1）快速施工法在填充混凝土的強度達到脫模強度后，就可移動至下一作業(yè)區(qū)，而不是放行強度時間，可節(jié)省16小時；表6-1 仰拱填充施工工序時間對照表項目現(xiàn)有模式快速施工法備注隧底開挖（小時）12與混凝土工序平行作業(yè)隧底出碴（小時）2與混凝土工序平行作業(yè)虛碴

15、清理（小時）4與混凝土工序平行作業(yè)仰拱模版安裝（小時）43仰拱混凝土澆筑（小時）63等強時間（小時）42中心溝模版安裝1與仰拱模板同時完成填充混凝土澆筑11等強移動棧橋施工下一模2410合計（小時）5819（2）仰拱混凝土澆筑采用了3.5m長弧形模板，可一次快速完成澆筑，不會有模板弧長過短而導(dǎo)致快速澆筑混凝土從模板下沿大量冒出的現(xiàn)象。因使用了中心溝排架，中心水溝的模板安裝等強時間也沒有了，可節(jié)省4小時；（3）采用兩作業(yè)區(qū)流水作業(yè)，第一作業(yè)區(qū)的循環(huán)時間少于第二作業(yè)區(qū)，以第二作業(yè)區(qū)時間19小時為準(zhǔn)，節(jié)省18小時；此外，快速施工法的仰拱模板安裝不需要挖掘機配合，移動自成體系，有效地避免了機械設(shè)備不足

16、的干擾。綜上所述，采用快速施工法施工所需工序循環(huán)時間只有以前循環(huán)時間的1/3。10.2 施工成本大幅降低前期使用的拼裝小模板，每8延米需要320kg以上的鋼筋來加固和支撐，需要10個專業(yè)木工4小時以上的工作時間來完成安裝工作，仰拱模板的安裝費用約為225元/延米?？焖偈┕し▋H需不足10kg的鋼筋，5個人3小時完成模板安裝，費用不足80元/延米。采用快速施工法，每延米節(jié)約成本約145元。10.3 工程質(zhì)量明顯提高小模板施工存在著板縫多，錯臺易超限，線條不直等缺陷。大模板又存在移動加固困難，易整體跑模的問題?？焖偈┕しǚú捎枚祟^梁定位固定，整體模板，模架剛度好，有效避免了上述問題，使仰拱混凝土達到

17、了內(nèi)實外美的效果。10.4 為隧道快速掘進提供了保障快速施工法使用前只能每3天一循環(huán)，每天進度不足3m；如果增加作業(yè)面保證進度，必然要加大掌子面與襯砌間的距離，造成安全步距超標(biāo)，使得施工進度與安全步距之間的矛盾一直未能得到很好的解決。采用本例快速施工法法施工，可滿足每月235米（6m×24÷19×31=235m）的施工進度要求。若將本例棧橋長度由18米加長到22米，則可滿足每月313米（8m×24÷19×31=313m）的施工進度要求。以此類推，快速施工法可輕易地滿足隧道施工各工序安全步距的實現(xiàn)。10.5 優(yōu)化洞內(nèi)施工組織和工序分區(qū)、利于標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)和安全文明施工模架法施工工藝只需保留一個仰拱作業(yè)面，減少了工序分區(qū)間的相互干擾，減小了掌子面與二襯之間的作業(yè)面數(shù)量和總長度，利于二襯及時跟進，保障了隧道施工安全；雙車道棧橋保持了洞內(nèi)開挖出碴作業(yè)的交通暢通，文明施工和標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)水平顯著提高。11. 應(yīng)用實例工程項目名稱：新建貴廣鐵路GGTJ-3-4標(biāo)百樂隧道進口 11.1工程概況百樂隧道進口全長3744米，起訖里程為：DK243+315DK247+059。本隧道為雙線隧道。圍巖以級為主，少量級、級。隧道凈空R=641cm，仰拱兩邊為弧長l=240