單線鐵路隧道自行式仰拱棧橋帶模板施工工法

單線鐵路隧道自行式仰拱棧橋帶模板施工工法隨著我國(guó)鐵路工程技術(shù)高速發(fā)展以及鐵路線路標(biāo)準(zhǔn)的提高，鐵路線路選線中不可避免地選擇隧道方式穿越復(fù)雜地形，使隧道在線路中的占比越來(lái)越大，長(zhǎng)大隧道越來(lái)越多，施工進(jìn)度成為隧道施工的關(guān)鍵重點(diǎn)工作。施工組織中工裝設(shè)備配套技術(shù)成為隧道施工進(jìn)度及成本控制的決定性因素。隧道施工中二襯仰拱施工成為施工進(jìn)度控制中的關(guān)鍵一環(huán)，對(duì)施工進(jìn)度起著關(guān)鍵性控制作用。一般隧道施工中還受安全步距規(guī)定的影響。為解決仰拱施工進(jìn)度問(wèn)題，公司依托承接的蒙華鐵路MHTJ-30標(biāo)單線隧道工程，開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，通過(guò)應(yīng)用長(zhǎng)棧橋（帶自行式矮邊墻整體模板）澆筑仰拱施工技術(shù)，開(kāi)展了“蒙華鐵路大圍山隧道高地應(yīng)力軟巖隧道關(guān)鍵技術(shù)研究”，解決了仰拱施工成洞封閉難題。該成果經(jīng)省建筑業(yè)協(xié)會(huì)鑒定達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，公司依托該成果，總結(jié)提煉形成工法。2.1施工干擾少，作業(yè)空間大，工效高。2.2一次澆筑長(zhǎng)度長(zhǎng)，矮邊墻線形好，混凝土能達(dá)到內(nèi)實(shí)外美的質(zhì)量要求。2.3端部模板封堵次數(shù)少，減少施工縫用止水帶等材料，減少人工費(fèi)及材料費(fèi)。2.4施工循環(huán)時(shí)間短，施工進(jìn)度快。本工法適用于單線鐵路隧道二襯有仰拱隧道施工，也可用于無(wú)仰拱隧道施工。雙線隧道也可作為參考。本工法根據(jù)以前施工的短棧橋及整體仰拱模板優(yōu)化演變而來(lái)，仰拱長(zhǎng)棧橋由主橋長(zhǎng)度30m、前后橋、矮邊墻整體模板及行走系統(tǒng)組成，根據(jù)行走方式不同有后驅(qū)液壓中支腿滑動(dòng)式和前履帶行走式。棧橋中間采用液壓式支腿支撐可滑動(dòng)棧橋，后端安裝驅(qū)動(dòng)輪前推移動(dòng)棧橋。仰拱小邊墻兩側(cè)模板加工為一個(gè)整體，前端行走小車(chē)掛在棧橋的縱梁內(nèi)側(cè)（兼軌道）上，后端配置驅(qū)動(dòng)輪，置于水溝槽內(nèi)，前后驅(qū)動(dòng)前移。棧橋可一次前行約27m，分段進(jìn)行清底綁扎仰拱鋼筋，小邊墻整體模板前移定位，安裝封端模板，澆筑混凝土養(yǎng)護(hù)，拆模前移完成一個(gè)施工循環(huán)。5.1施工工藝流程 圖5.1仰拱及填充施工工藝流程圖5.2操作要點(diǎn)5.2.1隧底第一次清渣隧道洞身開(kāi)挖按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求需進(jìn)行仰拱施工時(shí)，先采用挖掘機(jī)配合自卸汽車(chē)進(jìn)行仰拱初始段第一次隧底清渣，然后組織仰拱棧橋組裝。5.2.2棧橋行走行走時(shí)伸縮支腿支撐（四只腳結(jié)構(gòu)保穩(wěn)定）于仰拱基面上，前支腿收放，后端驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)棧橋前移，棧橋主重載伸縮支腿滑動(dòng)前移，棧橋前進(jìn)到位后，前端受力支腿支撐在仰拱上，收縮滑動(dòng)支腿完成行走。行走可一次或多次前進(jìn)移動(dòng)完成棧橋行走。整體仰拱（矮邊墻）模板前端行走小車(chē)吊掛在行走軌道（棧橋主梁內(nèi)側(cè)）上，矮邊墻后置驅(qū)動(dòng)與行走小車(chē)同時(shí)向前驅(qū)動(dòng)仰拱（矮邊墻）模板前移，橫向移動(dòng)矮邊墻整體模板定位，安裝封端模板安裝止水帶即可進(jìn)行仰拱混凝土澆筑。圖5.2.2-1仰拱棧橋行走示意圖5.2.2-2仰拱棧橋行走前5.2.2-3仰拱棧橋前移行走下一段仰拱施工前，首先將棧橋前邊仰拱（回填）松渣采用挖掘機(jī)配合自卸汽車(chē)清除一部分，剩余渣量能滿(mǎn)足汽車(chē)通行即可，該工序施工期間可利用掌子面鉆眼時(shí)間完成，不影響掌子面施工。下一步根據(jù)掌子面施工的下一循環(huán)鉆眼或其他時(shí)間，再利用挖掘機(jī)配合人工將剩余少部分渣土向掌子面翻挖，渣土翻挖完后移動(dòng)棧橋，恢復(fù)通行。掌子面施工按立拱架一般進(jìn)度為2天3循環(huán)，需用時(shí)一天半，如為Ⅲ級(jí)及以上錨噴掛網(wǎng)支護(hù)，一天能達(dá)到2循環(huán)，只需用時(shí)一天。5.2.3矮邊墻防水板、縱向盲管鋪設(shè)縱向盲管按設(shè)計(jì)用土工布及防水板反包并固定在邊墻下部的噴射混凝土初支面上，防水板在施工縫處外露搭接不小于1m。防水板嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行雙焊縫焊接。鋪設(shè)應(yīng)與初支面密貼，頂部整齊。滲漏水部位應(yīng)鋪設(shè)環(huán)向排水板。仰拱地下水發(fā)育段應(yīng)增設(shè)減壓排水管。圖5.2.3-1仰拱棧橋構(gòu)造5.2.3-2仰拱棧橋前移行走5.2.4仰拱鋼筋綁扎（有二襯鋼筋段落）棧橋行走到位后即復(fù)測(cè)仰拱凈空尺寸，對(duì)局部初支侵二襯及欠挖處理，處理完成后仰拱清底，清底驗(yàn)收合格后綁扎鋼筋，仰拱鋼筋綁扎人員合理配置6人。清底及鋼筋綁扎時(shí)間為1～1.5d完成。5.2.4仰拱鋼筋綁扎5.2.5仰拱矮邊墻整體模板定位仰拱鋼筋綁扎完成后（或無(wú)鋼筋段落仰拱清理完整體矮邊墻前移就位，支撐矮邊墻前支腿，檢查支撐牢固。矮邊墻整體模板定位，矮邊墻整體模板在前支腿橫梁上用油缸橫移及豎向升降移動(dòng)就位。在整體模板縱向間隔設(shè)置邊部支撐及中間對(duì)撐桿，將整體模板固定在初支邊墻的噴射混凝土面上，完成矮邊墻整體模板的移動(dòng)定位工作。圖5.2.5矮邊墻整體模板5.2.6仰拱及填充封端模板安裝由于仰拱施工縫設(shè)計(jì)有中埋式止水帶，底部設(shè)有背貼式止水帶。端模按中埋式止水帶位置分塊設(shè)計(jì)，上部為固定鋼模，底部由于受仰拱初支和開(kāi)挖的不規(guī)則影響，將下部設(shè)計(jì)為鋼模夾木模，以適應(yīng)仰拱底的線性變化，達(dá)到端部封堵嚴(yán)密不漏漿。施工縫底部鋪設(shè)背貼式止水帶前應(yīng)先將基面清干凈用砂漿找平，確保背貼式止水帶后不脫空。圖5.2.6-1仰拱及填充封端模板示意圖圖5.2.6-2仰拱及填充封端模板5.2.7仰拱及矮邊墻整混凝土澆筑仰拱及填充澆筑由于澆筑方量大長(zhǎng)度長(zhǎng)，受混凝土供應(yīng)等條件影響，為了保證混凝土澆筑的連續(xù)性，澆筑時(shí)采取向掘進(jìn)方向斜向分層澆筑，可減少有水地段仰拱積水對(duì)混凝土的影響，也可防止水平澆筑施工面積大施工速度跟不上形成施工縫（冷縫降低結(jié)構(gòu)的整體性。澆筑過(guò)程中加強(qiáng)混凝土的振搗，矮邊墻混凝土澆筑到倒角處時(shí)應(yīng)進(jìn)行倒角（反坡）模板處的振搗，防止倒角處漏振或氣泡不易排出形成蜂窩麻面等通病。矮邊墻澆筑前仰拱中間適當(dāng)預(yù)留一部分混凝土量，待矮邊墻澆筑振搗過(guò)程中混凝土翻漿至內(nèi)側(cè)填充面，防止施工縫處填充面不整的現(xiàn)象。圖5.2.7-1仰拱混凝土澆筑5.2.7-2矮邊墻混凝土澆筑5.2.8仰拱填充澆筑待仰拱及水溝底下10cm澆筑完成后，再?gòu)南葷仓囊欢藵仓﨏20混凝土填充部分至設(shè)計(jì)標(biāo)高。澆筑填充部分時(shí)將填充頂面按設(shè)計(jì)2%橫坡要求進(jìn)行抹面，最后進(jìn)行二次抹面完成填充混凝土施工。5.2.9混凝土養(yǎng)護(hù)仰拱及填充混凝土初凝后及時(shí)進(jìn)行覆蓋土工布灑水養(yǎng)護(hù)，由于長(zhǎng)段落澆筑，混凝土受水化熱、干縮等不利因素較多，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)成為仰拱長(zhǎng)棧橋施工中保證質(zhì)量的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。5.2.10拆模仰拱混凝土強(qiáng)度達(dá)到10MPa端部封端模板拆除，矮邊墻整體模板向上頂升完成邊墻模板拆除。拆模時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，防止混凝土與模板的摩擦阻力過(guò)大頂升邊墻模板時(shí)變形，太早容易導(dǎo)致填充及矮邊墻頂部缺棱掉角損壞。圖5.2.10自行式整體矮邊墻模板澆筑的仰拱及填充效果5.3勞動(dòng)力組織勞動(dòng)力組織見(jiàn)表5.3。表5.3勞動(dòng)力組織情況表112232425296.1主要機(jī)具設(shè)備見(jiàn)表6.1。表6.1主要設(shè)備表1臺(tái)12臺(tái)33臺(tái)14臺(tái)15臺(tái)16臺(tái)36.2棧橋結(jié)構(gòu)移動(dòng)棧橋結(jié)構(gòu)主要由主梁、前后橋、前后橫移機(jī)構(gòu)、行走機(jī)械、自動(dòng)小車(chē)、護(hù)欄、電機(jī)系統(tǒng)組成。主梁由三段拼接而成，用鋼板焊接成雙工字封閉箱型截面，左右兩箱型主梁中間設(shè)一伸縮式滑動(dòng)支撐腿，后端設(shè)驅(qū)動(dòng)行走輪。左右箱梁之間作為滑動(dòng)支腿的移動(dòng)軌道。圖6.2-1仰拱棧橋工作示意圖圖6.2-2仰拱棧橋直線方案圖6.2-3仰拱棧橋曲線方案7.1質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)符合現(xiàn)行鐵路隧道施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。7.2質(zhì)量保證措施7.2.1控制隧道仰拱開(kāi)挖，杜絕欠挖，控制超挖，防止超挖過(guò)大造成成本增加。7.2.2矮邊墻整體模板定位準(zhǔn)確，防止邊墻位置錯(cuò)位進(jìn)行二次處理，曲線上要按曲率進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)整及支撐。7.2.3鋼筋綁扎過(guò)程中要用鋼筋定位卡，并將定位卡與邊墻模板進(jìn)行固定，保證鋼筋間距及保護(hù)層厚度符合設(shè)計(jì)要求。7.2.4混凝土控制好坍落度，澆筑嚴(yán)格按斜向分層澆筑，防止施工縫的出現(xiàn)。7.2.5混凝土澆筑按掘進(jìn)方向澆筑，防止仰拱積水影響混凝土水灰比，從而影響混凝土強(qiáng)度。7.2.6加強(qiáng)混凝土的振搗，確?；炷琳駬v密實(shí)，仰拱與邊墻的倒角部位應(yīng)特別注意振搗。7.2.7混凝土嚴(yán)格按要求養(yǎng)護(hù)。7.2.8仰拱棧橋移動(dòng)前確保混凝土強(qiáng)度滿(mǎn)足行車(chē)要求。8.1棧橋兩端設(shè)置限速等反光標(biāo)識(shí)，棧橋附近照明亮度滿(mǎn)足要求，棧橋欄桿設(shè)置醒目的反光標(biāo)識(shí)，確保行車(chē)安全。8.2洞內(nèi)出渣車(chē)裝載不能超出貨箱擋板，防止行走時(shí)渣土在棧橋上掉落傷人。8.3重型車(chē)輛或機(jī)械在棧橋通行過(guò)程，注意減速慢行，禁止在棧橋上停留或急剎車(chē)。8.4棧橋在行走過(guò)程中，棧橋底及兩側(cè)不得有作業(yè)人員滯留。8.5棧橋前支撐腿及整體矮邊墻模板前支腿應(yīng)支撐牢固，防止行車(chē)及施工過(guò)程中發(fā)生沉降或變形等。8.6作業(yè)面使用36v安全電壓供電。9.1隧道棄渣棄在指定棄渣場(chǎng)，嚴(yán)禁亂倒亂棄。9.2對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)和運(yùn)輸便道等易產(chǎn)生粉塵的地段定時(shí)進(jìn)行灑水降塵，勤洗施工機(jī)械車(chē)輛，使產(chǎn)生的粉塵危害降至最低程度。10.1經(jīng)濟(jì)效益采用本工法施工經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明，24m仰拱長(zhǎng)棧橋帶矮邊墻模板施工相對(duì)一般棧橋及長(zhǎng)棧橋不帶矮邊墻整體模板工法具有優(yōu)點(diǎn)：仰拱施工循環(huán)時(shí)間短，仰拱作業(yè)面空間大便于操作，一次施工段落長(zhǎng)，端部封端次數(shù)減少，循環(huán)次數(shù)減少，節(jié)省止水帶材料，施工工效提高，降低施工成本，加快施工進(jìn)度，保證施工質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。施工時(shí)間能達(dá)到3天一循環(huán)的進(jìn)度，加養(yǎng)護(hù)時(shí)間每月能完成144m以上的進(jìn)度目標(biāo)，能滿(mǎn)足掌子面進(jìn)度的配套工裝要求。表10.124m仰拱長(zhǎng)棧橋帶矮邊墻整體模板與長(zhǎng)棧橋及短棧橋工法比較橋666筋8181841664447777無(wú)鋼筋按每t3500元計(jì)24m棧橋48萬(wàn)元，整體模本高低好差根據(jù)對(duì)比表中分析，仰拱長(zhǎng)棧橋帶整體矮邊墻模板，按2km隧道施工計(jì)算，費(fèi)用與不帶整體矮邊墻模板費(fèi)用相當(dāng)，但施工效率高，矮邊墻由于采用整體模板振搗不變形，更能保證混凝土的密實(shí)度及線形；傳統(tǒng)的棧橋移動(dòng)速度慢，所需人工少，總費(fèi)用相對(duì)要低，但施工進(jìn)度及施工質(zhì)量均得不到保證，在長(zhǎng)大隧道中不能滿(mǎn)足施工要求。10.2社會(huì)效益根據(jù)對(duì)比該工法在長(zhǎng)大隧道施工中，質(zhì)量、進(jìn)度均能得到保證，比傳統(tǒng)棧橋及不帶模板棧橋均有較大優(yōu)勢(shì)，受到業(yè)主好評(píng)，該研究成果已被業(yè)主推廣到全線隧道施工中。11.1蒙華鐵路MHTJ-30標(biāo)段大圍山隧道大圍山隧道全長(zhǎng)8170m，全隧均為仰拱曲墻襯砌。于2015年12月～2018年5月采用單線鐵路隧道自行式仰拱棧橋帶模板施工工法進(jìn)行仰拱施工，該工法在該隧道施工中均得到很好應(yīng)用，經(jīng)過(guò)前期采用自制加工長(zhǎng)6m的矮邊墻模板施工對(duì)比，24m移動(dòng)式長(zhǎng)棧橋帶整體式移動(dòng)模板施工工效更高，質(zhì)量更有保證，在施工中能體現(xiàn)工裝保證質(zhì)量的施工理念，在今后的長(zhǎng)大隧道施工中將得到更加廣泛應(yīng)用。11.2蒙華鐵路MHTJ-30標(biāo)段永慶一號(hào)隧道永慶一號(hào)隧道全長(zhǎng)1028m，全隧均為仰拱曲墻襯砌。于2015年12月～2016年9月采用單線鐵路隧道自行式仰拱棧橋帶模板施工工法進(jìn)行仰拱施工，該工法在該隧道施工中均得到很好應(yīng)用，經(jīng)過(guò)前期采用自制加工長(zhǎng)6m的矮邊墻模板施工對(duì)比，24m移動(dòng)式長(zhǎng)棧橋帶整體式移動(dòng)模板施工工效更高，質(zhì)量更有保證，在施工中能體現(xiàn)工裝保證質(zhì)量