鐵路隧道仰拱快速施工和溝槽施工設(shè)備的應(yīng)用

1、鐵路隧道仰拱快速施工和溝槽施工設(shè)備的應(yīng)用匯報(bào)人：張 勇貴廣鐵路工程指揮部一、隧道仰拱施工設(shè)備 1 引言為了確保鐵路隧道施工安全，鐵道部對(duì)隧道施工中仰拱與掌子面的距離和一次性仰拱開挖的長(zhǎng)度進(jìn)行了強(qiáng)制性要求。在當(dāng)前隧道施工中，受仰拱填充混凝土施工循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)的影響，仰拱施工進(jìn)度難以在安全距離內(nèi)滿足與隧道掘進(jìn)速度一致的要求。進(jìn)而影響了防水系統(tǒng)、二襯等后繼工序的進(jìn)度。尤其在級(jí)圍巖中問(wèn)題更為突出，使隧道仰拱成為隧道快速施工的控制工序。在現(xiàn)有的隧道仰拱施工中，通常采用多開仰拱工作面來(lái)提高仰拱施工進(jìn)度。然而，多開工作面，就會(huì)造成安全步距無(wú)法滿足，而且施工組織困難，文明施工差。油竹山隧道仰拱施工使用的仰拱快速施

2、工技術(shù)改變傳統(tǒng)的隧道仰拱施工理念，只需設(shè)置一個(gè)仰拱工作面即可實(shí)現(xiàn)每天澆注一組仰拱及填充混凝土的目標(biāo)，且可根據(jù)隧道開挖的最大月進(jìn)度設(shè)置相應(yīng)長(zhǎng)度的模架來(lái)滿足進(jìn)度要求，徹底解決了隧道仰拱施工進(jìn)度無(wú)法在安全距離范圍內(nèi)與開挖進(jìn)度一致，并制約二襯等后繼工序的難題。 貴廣鐵路油竹山隧道全長(zhǎng)9896m，洞身地質(zhì)以白云巖和灰?guī)r為主，圍巖以級(jí)為主，少量級(jí)、級(jí)。全隧設(shè)計(jì)為有仰拱復(fù)合式襯砌。 根據(jù)規(guī)范要求，仰拱混凝土要一次性整體澆筑，不留施工縫，仰拱與填充混凝土分開澆筑。在填充混凝土中預(yù)留中心水溝寬110cm，深123cm的溝槽。 2 工程設(shè)計(jì)概況3 仰拱快速施工設(shè)備的設(shè)計(jì) 3.1設(shè)計(jì)慨況 快速施工設(shè)備主要由五部分組

3、成：仰拱模架、中心溝模架、端頭梁、棧橋和走行設(shè)備。 以端頭梁為界，快速施工技術(shù)把仰拱填充施工分為兩個(gè)工作區(qū)，即隧底開挖、出碴、清底、初支和鋼筋制安等工序?yàn)榈谝还ぷ鲄^(qū)，仰拱模板安裝、拆除和混凝土澆筑為第二工作區(qū)，二者以流水作業(yè)的方式組織施工。每個(gè)工作面設(shè)計(jì)為6延米，以滿足月進(jìn)尺180m的進(jìn)度要求。3.2 快速施工設(shè)備各部分主要作用3.2.1、端頭梁 滿足定位并固定和協(xié)助移動(dòng)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的要求。同時(shí)，在隧底開挖出碴時(shí)，作為棧橋的臨時(shí)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，是快速施工法的核心部分。3.2.2、仰拱模架采用折疊式模板，滿足仰拱混凝

4、土一次性整體澆筑完成的要求，安裝、拆?？旖荩阌诖娣藕筒挥绊懱畛浠炷潦┕?。3.2.3、中心溝模架滿足填充施工中預(yù)留中心水溝的要求，安裝快捷，減少仰拱與填充的工序銜接時(shí)間。3.2.4、棧橋滿足在仰拱填充施工中洞內(nèi)的交通要求，便于利用現(xiàn)有設(shè)備移動(dòng)。同時(shí)作為仰拱模架、中心溝模架、端頭梁整體移動(dòng)的行走吊梁。3.2.5、走行設(shè)備：自制與棧橋配套的軌道吊車，把端頭梁和模板系統(tǒng)一端懸吊在棧橋下，在模板系統(tǒng)另一端安設(shè)輪子在填充混凝土面滑行。配備2臺(tái)8t的絞車為動(dòng)力，以棧橋?yàn)榈趿?，牽引模架系統(tǒng)向前移動(dòng)。模板系統(tǒng)移動(dòng)示意圖3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.3.1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

5、通過(guò)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(shí)，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(chǎng)試驗(yàn)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(jì)施工縫處向下設(shè)置3.0米長(zhǎng)的弧形模板，即可很好的滿足仰拱混凝土的施工要求。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(zhǎng)6m，寬1.11.2m，用10cm槽鋼做加強(qiáng)肋，使模板具有足夠的剛度，僅通過(guò)銷釘固定模板兩端就可完成模板固定，以簡(jiǎn)化模板加固措施。3.3 2中心溝模架中心溝模架采用模架、模板一體式設(shè)計(jì)，即用20cm工字鋼為模架，在模架上用6mm鋼板作面板和底板。3.3.

6、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(jì)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812根可自由伸縮的支柱，梁部采用20cm工字鋼制作，設(shè)計(jì)承載60t。3.3.4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(tái)挖機(jī)可完成棧橋的移動(dòng)。為保持在仰拱混凝土施工時(shí)，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(zhǎng)20m，單片寬1.2m。在仰拱施工

7、中，兩端支撐長(zhǎng)度和抑拱開挖斜坡長(zhǎng)共7m，有效工作長(zhǎng)度約13m。其中，端頭梁寬度1m，把工作長(zhǎng)度平均分為兩個(gè)仰拱作業(yè)區(qū)。棧橋設(shè)計(jì)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(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性和承載能力。3.3.5走行設(shè)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(gè)軌道吊車，使之吊起端頭梁，在絞車的拉動(dòng)下，可以拉著仰拱模架、中心溝模架一起移動(dòng)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(gè)滑輪與棧橋的底層工字鋼翼板咬合，確保走行順暢

8、。軌道吊車3.3.6軌道吊車的吊運(yùn)和卸貨定位吊運(yùn)：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。另一端與端頭梁連接，在絞車的拉動(dòng)下使整體向前移動(dòng)。卸載定位：模架移動(dòng)到設(shè)計(jì)里 程后，需要上下調(diào)整標(biāo)高，左 右調(diào)整平面位置。這時(shí)在棧橋 上掛設(shè)手動(dòng)葫蘆，提升端頭梁， 軌道車松動(dòng)拉桿就卸載了。通 過(guò)手動(dòng)葫蘆先上下調(diào)整端頭梁 至設(shè)計(jì)標(biāo)高，橫向再用千斤頂 左右調(diào)整端頭梁設(shè)計(jì)平面位置， 然后放下端頭梁的支柱完成定位。4仰拱快速施工技術(shù)的施工過(guò)程4.1 快速施工法流程圖第一工作區(qū)第二工作區(qū)隧底開挖隧底出碴虛

9、碴清理模架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4.2 快速施工法施工步驟如下：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(shí)同時(shí)進(jìn)行）；測(cè)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(dòng)電動(dòng)絞車，拉動(dòng)模架系統(tǒng)向前移動(dòng)6m；利用掛在棧橋上的兩個(gè)手動(dòng)葫蘆吊住端頭梁兩端，軌道吊車卸載；松開軌道吊車與端梁之間的拉桿，用手動(dòng)葫蘆上下調(diào)整端頭梁標(biāo)高至設(shè)計(jì)位置；用千斤頂橫向調(diào)整端頭梁至設(shè)計(jì)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上的端頭立柱，

10、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(wú)模板部分混凝土通過(guò)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(shí)澆筑，混凝土澆至仰拱模板下沿時(shí)，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，快速施工法整體移到下一作業(yè)區(qū)。5 快速施工技術(shù)的使用效果5.1 每循環(huán)時(shí)間由原來(lái)的58小時(shí)縮短為19小時(shí)，使

11、循環(huán)時(shí)間大大縮短項(xiàng)目現(xiàn)有模式快速施工法備注隧底開挖（小時(shí)）12與混凝土工序平行作業(yè)隧底出碴（小時(shí)）2與混凝土工序平行作業(yè)虛碴清理（小時(shí)）4與混凝土工序平行作業(yè)仰拱模版安裝（小時(shí)）43仰拱混凝土澆筑（小時(shí)）63等強(qiáng)時(shí)間（小時(shí)）42中心溝模版安裝1與仰拱模板同時(shí)完成填充混凝土澆筑11等強(qiáng)移動(dòng)棧橋施工下一模2410合計(jì)（小時(shí)）5819仰拱填充施工工序時(shí)間對(duì)照表 5.2 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(lái)加固和支撐，需要10個(gè)專業(yè)木工4小時(shí)以上的工作時(shí)間來(lái)完成安裝工作，仰拱模板的安裝費(fèi)用約為225元/延米?？焖偈┕し▋H需不足10kg的鋼筋，5個(gè)人3小時(shí)完成模板安

12、裝，費(fèi)用不足80元/延米。每延米節(jié)約成本約145元。5.3 工程質(zhì)量明顯提高 快速施工法法采用端頭梁定位固定，整體模板，模架剛度好，有效避免了上述問(wèn)題，使仰拱混凝土達(dá)到了內(nèi)實(shí)外美的效果。5.4 為隧道快速掘進(jìn)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(jìn)度不足3m；如果增加作業(yè)面保證進(jìn)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(jìn)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（6m241931=235m）的施工進(jìn)度要求。若將本例模板長(zhǎng)度由6米加長(zhǎng)到8米，則可滿足每月313米（8m241931=313m）的施工進(jìn)度要求。所以，快

13、速施工法法可輕易地滿足隧道施工各工序安全步距的實(shí)現(xiàn)。5.5 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(gè)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(zhǎng)度，利于二襯及時(shí)跟進(jìn)，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。二、隧道水溝電纜槽移動(dòng)模架1前言鐵道部推行的“建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化管理”是推進(jìn)大規(guī)模 高鐵建設(shè)的重要保障。因水溝電纜槽斷面小，輪廓線條多、面多等因素，使隧道內(nèi)的水溝電纜槽對(duì)人工技能要求高，施工成本高，難以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化要求。目前沒(méi)有可用于水溝電纜槽施工的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備2工程

14、設(shè)計(jì)概況油竹山隧道設(shè)計(jì)為雙線隧道，雙側(cè)均設(shè)水溝、電力電纜槽、電信電纜槽3道溝槽。根據(jù)規(guī)范要求，水溝電纜槽混凝土的施工要一次性澆筑完成。 3 現(xiàn)有水溝電纜槽施工方案利弊分析 現(xiàn)有的混凝土模板安裝方案主要采用小塊鋼模（如寬30cm，長(zhǎng)150cm）按照構(gòu)件尺寸的拼裝，利用鋼管、方木、型鋼等作為背梁加強(qiáng)模板的整體剛度，再通過(guò)桿件支撐，使模板的空間位置固定。即所用的各種部件是零散的，每次使用都要把每個(gè)部件組裝和拆卸一次。這種方案使溝槽整體線形難控制，易形成“S”輪廓線，板縫 多，模板間錯(cuò)臺(tái)容易超標(biāo)，對(duì)工人的專業(yè)技能要求高，人工花費(fèi)大。需要找到一種安裝加固快，使用方法簡(jiǎn)單，使用費(fèi)用低，既能保證質(zhì)量溝槽質(zhì)量

15、，又能控制成本、滿足進(jìn)度要求的施工方案。4 水溝電纜槽移動(dòng)模架的設(shè)計(jì)移動(dòng)模架總重約4t，長(zhǎng)11m，寬2m，可采用人工推行移動(dòng)或機(jī)械牽引移動(dòng)，如11kw的電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)。主要由模板、模架、定位卡組成，使用方便、簡(jiǎn)單，制作成本低 模板：為便于安裝和拆卸，把溝槽墻模和底模設(shè)為一體，做成“L”型，這樣每道溝模板設(shè)計(jì)為左右兩塊，每塊長(zhǎng)5m。模板面板采用4mm厚的鋼板；縱、橫向肋板用550mm的扁鐵，間距300mm；四周用55050mm角鐵。在模板頂部每1m設(shè)一直徑30mm、長(zhǎng)150mm的鋼管柱，用于配合定位卡定位使模板定位。 模架：全部用20cm槽鋼焊接，a、采用2根20cm槽鋼作為模架內(nèi)側(cè)縱梁；b、外側(cè)縱

16、梁做成排架式，便于溝槽外邊模的定位和安裝行走滑輪；c、橫梁4道，均由兩條20cm槽鋼雙拼形成方鋼，中間兩道橫梁間距5m，均在橫梁中間留有5cm寬的通縫，滿足懸掛模板和使模板左右移動(dòng)的作用；d、立柱2根，下端設(shè)行走滑輪，分別位于模架兩端中間溝的位置，用于支承模架和移動(dòng)。 地點(diǎn)，過(guò)通懸掛模板絲桿左右移動(dòng)模板到設(shè)計(jì)平面位置，擰動(dòng)絲桿上的螺母，調(diào)整模板到設(shè)計(jì)標(biāo)高。用定位卡每米設(shè)置卡位模板上沿和下沿，再擰動(dòng)排架上的絲桿頂住邊模，便完成了移動(dòng)模架的就位和固定。 定位卡：由1道橫梁3條立柱組成。橫梁采用10100100mm角鐵制作，在橫梁上鉆“U”型卡口卡住模板上的小立柱，定位模板上邊沿；定位卡立柱采用12

17、cm槽鋼制作，3條立柱分別對(duì)應(yīng)模板的下邊沿，用于固定模板下邊沿。安裝就位和定位措施：通過(guò)模架把模板、定位卡組合形成移動(dòng)模架，總重量約4t。移動(dòng)模架可縱向移動(dòng)到施工5水溝電纜槽移動(dòng)模架的使用步驟（1）測(cè)量放線；（2）鋼筋制安；（3）預(yù)埋件設(shè)置檢查（4）模板安裝測(cè)量放樣，確定最外側(cè)模板的位置；模架移動(dòng)就位，調(diào)整模架位置，使其外側(cè)距邊模位置約30cm（10cm）處；通過(guò)懸吊模板的絲桿將模板橫向移動(dòng)至設(shè)計(jì)平面位置，再通過(guò)擰動(dòng)絲桿上的螺帽調(diào)模板標(biāo)高至設(shè)計(jì)標(biāo)高；安裝定位卡，擰緊定位螺栓，使模板位置固定。安裝檔頭模板、涂脫模劑、檢查預(yù)壓件等。（5）混凝土澆注。混凝土均勻分層澆注，一次性澆筑完成。因溝槽斷面小，不能直接用罐車入模，需要用鐵皮制成平口“”型溜槽，如圖鑿孔引導(dǎo)混凝土入模，使模內(nèi)混凝土面均勻上升。坍塌宜控制在1416cm范圍。（6）拆模松開定位螺栓，拆除定位卡；用小錘敲擊震動(dòng)模板，使模板與混凝土脫離；調(diào)整懸吊絲桿，使槽內(nèi)兩塊模板一上一下后收攏，提升；移動(dòng)模架整體至下一組施工位置，用11kw電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引?；蛉斯び们斯魇鼓＜芟蚯盎瑒?dòng)后，6人可直接推動(dòng)行走。6使用水溝電纜槽移動(dòng)模架效果(1)使每一模水溝電纜槽模板安裝時(shí)間大大縮短使用小模板現(xiàn)場(chǎng)用錨固鋼筋支撐和拼裝，模板安裝