周旺仁

中交第三航務工程局有限公司江蘇分公司

1 前言

在當前的鐵路隧道施工中，常因沒有理想的配套設備和施工工藝，導致仰拱施工的質(zhì)量和進度難以保障，前方影響掌子面的開挖掘進，后方又耽擱二襯的施作，仰拱已成為隧道施工的控制性工序。為保證施工質(zhì)量基礎上加快仰拱施工速度，工地先后采取了單棧橋配1.5m 弧長的鋼模板和雙棧橋配合3.0m 弧長的鋼模板等方法，但無法持續(xù)穩(wěn)定完成安全、質(zhì)量及進度目標。本文介紹的棧橋式仰拱臺車施工技術(shù)，此工藝1.5天即可完成一模（12m）仰拱及填充的任務，且現(xiàn)場操作簡單，無須其他機械配合，不僅解決了仰拱施工進度落后于開挖進度問題，還提高了仰拱施工質(zhì)量。

2 工程概況

深茂鐵路某隧道全長6258m，為雙線隧道，設計行車速度為200km/h。隧道圍巖約80%為II 級、Ⅲ級，20%為Ⅳ級、Ⅴ級；洞身圍巖以花崗巖為主。

本隧道設計凈空半徑R=603cm，仰拱兩側(cè)為弧長l=125cm、半徑R=230cm的圓弧，中部為弧長l=880cm，半徑R=1315cm的圓弧。預留中心水溝寬110cm，深82cm。根據(jù)鐵路隧道相關(guān)規(guī)范要求，仰拱混凝土要一次性整體澆筑，不留施工縫，仰拱與填充混凝土應分開澆筑。

3 先后采取的仰拱施工方法介紹

（1）本隧道進洞段為V、IV 級軟弱圍巖，襯砌結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土，仰拱鋼筋可以作為仰拱兩側(cè)弧形模板定位的受力支點，因此采取了單幅棧橋配合弧長1.5m的弧形模板的方法（見圖1、圖2），平均3天完成一板（6m～12m）仰拱，滿足月施工60m～100m的要求，總體質(zhì)量可控。但是后續(xù)圍巖為Ⅱ、Ⅲ級，仰拱結(jié)構(gòu)為素混凝土，導致仰拱弧形模板安裝需架設大量支立模板鋼筋，定位困難且鋼筋浪費較多，同時開挖掘進速度又加快，這個工藝不適應于素混凝土仰拱施工。

圖1 仰拱弧形模板安裝

圖2 仰拱填充分開澆筑

（2）針對上述工藝在素混凝土仰拱施工地段的不足之處，決定采用兩幅棧橋配備弧形模板工藝（見圖3），一方面解決仰拱弧形模板定位困難問題，另外也解決了仰拱澆筑混凝土過程中與掌子面出渣等工序的影響；此工藝中將仰拱弧形模板長度增至3.0m（見圖4），解決仰拱邊墻部位混凝土下趟流動不易成型的問題。通過上述改進，仰拱施工速度與質(zhì)量都有了一定提高，基本能滿足仰拱月進尺120m～150m的目標。但這種方法要挖機配合移動棧橋和弧形模板定位，耽誤挖機開挖作業(yè)時間；當進入II級、III 級圍巖時，掌子面開挖掘進的速度大幅提高，月進尺約160m～180m，仰拱采用此工藝施工同樣也跟不上掌子面的掘進速度；加上出渣車、罐車通過棧橋時晃動，會造成支撐于棧橋上的弧形模板產(chǎn)生一些松動，導致邊墻局部出現(xiàn)線型不順直現(xiàn)象。

圖3 雙棧橋

（3）因為掌子面開挖速度加快，為滿足安全步距要求和提高仰拱實體質(zhì)量，我們引進了目前鐵路隧道仰拱施工較先進的設備-棧橋式仰拱臺車；在原有棧橋式臺車的基礎上，我們進行了局部改造，以滿足現(xiàn)場施工的需要。原棧橋式仰拱臺車主要由25.8m長移動式棧橋、配套一體式仰拱模板及吊運設備三部分組成，其與前述兩種仰拱施工方法相比較，具有如下優(yōu)點：①棧橋可快速自行向前、后、左、右移動，全過程無須其他機械配合；②仰拱弧形模板通過端頭梁形成一個整體，通過吊運小車可實現(xiàn)整體快速移動、定位，定位完成后與棧橋分離，不受棧橋過車時變形的影響，仰拱邊墻線型順直且更易振搗密實；③仰拱混凝土澆筑完成待其終凝后，拉起弧形模板至豎直位置再行澆筑填充混凝土，方便快捷。但是剛開始使用此方法還存在如下幾點不足：①仰拱及填充端部模板不易支立，且脫模后外觀質(zhì)量較差；②缺少配套的中心排水溝整體式模板，導致中心排水溝模板定位耗時耗力且外觀質(zhì)量差；③單幅棧橋，混凝土澆筑與掌子面出渣互相影響；④弧形模板滑行鐵輪太靠近溝邊導致填充混凝土面容易開裂。

針對上述幾點不足，我們采取了如下改進措施：①加工了配套的鋼板作填充端部模板；②端頭梁外沿加焊鋼管作為背撐，仰拱端部模板只需將厚5cm 木板插入即可；③加工一個配套的整體式中心水溝鋼模板；④優(yōu)化了仰拱澆筑混凝土與掌子面出渣的工序組織，仰拱混凝土澆筑安排在掌子面鉆孔時間段，同時要求攪拌站增加罐車數(shù)量保障快速完成混凝土的澆筑工作；⑤將弧形模板滑行鐵輪改移到距離溝邊30cm 處。經(jīng)過上述這些改造，大幅提升了棧橋式仰拱臺車的實用性，提高了仰拱的施工速度與質(zhì)量。此方法1.5天即可完成一模（12m）仰拱及填充，不僅能夠滿足仰拱月進尺180m 的進度要求，安全步距可控，而且澆筑的仰拱矮邊墻線性直、弧形圓順。

4 棧橋式仰拱臺車的施工工藝

（1）隧底開挖、出碴，為加快仰拱循環(huán)作業(yè)速度，采取在仰拱填充混凝土硬化的過程中進行下一模仰拱開挖等措施；在仰拱出渣時，人工配合挖機清理仰拱底部虛渣。

（2）測量放樣，確定端頭梁位置及高程。

（3）棧橋就位，使棧橋與隧道中線平行，橋面基本水平以方便仰拱模板吊運，并要注意靠掌子面一端與石渣平臺搭接1.5m寬且要平整。

（4）用葫蘆把端頭梁與起吊吊車連接拉緊后，收起端頭梁的立柱，使模板系統(tǒng)處于懸吊狀態(tài)。

（5）啟動電動絞車，拉動模板系統(tǒng)向前移動至指定位置。

（6）利用掛在棧橋上的兩個手動葫蘆吊住端頭梁，用水平靠尺檢測其是否定準確定位于設計高程，否則使用手動葫蘆上下調(diào)整端頭梁至所需高程。

（7）用千斤頂橫向調(diào)整端頭梁至設計平面位置，并用鋼管加木砌塊完成橫向定位工作。

（8）調(diào)整端頭梁左右兩根豎直絲桿，使端頭梁支撐于隧道底部的硬巖上。

（9）安設仰拱端頭木模板和止水帶等防排水系統(tǒng)，因為填充堵頭板采用鋼板與端頭梁焊接成一個整體而無須安裝。仰拱端頭模板工藝為：在端頭梁上沿外側(cè)10cm處加焊一圈￠42mm的鋼管作為背撐，插入木板并用木楔塊加塞牢固。將背貼式橡膠止水帶平順的安放在隧底，中埋式橡膠止水帶采用鋼架卡50cm一道固定于仰拱端頭木模板上，拆模后輕輕拉出即可，下一板仰拱開挖要注意保護不被挖機破壞。

（10）整體式中心排水溝模板挪至所需位置，撐開絲桿至所需寬度。

（11）澆筑仰拱混凝土：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(cè)的頂部入模，使仰拱混凝土一次澆筑完成。

（12）仰拱弧形模板翻轉(zhuǎn)，利用葫蘆拉起弧形模板翻折到豎直位置。

（13）待仰拱混凝土終凝后，澆筑仰拱填充混凝土，混凝土罐車直接從棧橋上配合溜槽即可快速澆筑混凝土。

（14）填充澆筑完成8小時即可進行仰拱端頭和中心排水溝脫模工作，同時進入下一循環(huán)的開挖施工。仰拱端模只要敲掉木砌塊即可拔出木板，脫模容易，成型效果較好。中心排水溝鋼模板收緊內(nèi)側(cè)絲桿，模板即自動與混凝土面分離，十分方便，外觀質(zhì)量亦較好。

5 結(jié)語

棧橋式仰拱臺車的使用，提高了仰拱的施工質(zhì)量，大大加快了仰拱的施工進度，降低了工人的工作強度，無須挖機等機械的配合，降低了成本。

（1）工程質(zhì)量明顯提高。常規(guī)施工方法存在著仰拱矮邊墻與拱墻二襯錯臺明顯、矮邊墻線形不順直、邊墻模板脹模等缺陷，且仰拱模板不易支設固定，棧橋式仰拱臺車施工方法采用仰拱弧形模板與端頭梁整體定位固定，模板剛度好，有效避免了上述問題，澆筑后的矮邊墻順直，觀感質(zhì)量好，與拱墻二襯交界位置錯臺明顯減少，使仰拱及填充混凝土真正達到了內(nèi)實外美。

（2）為隧道快速掘進提供了保障，確保了安全步距。常規(guī)仰拱施工最快速度為120m～150m/月，而棧橋式仰拱臺車法施工，1.5 天一個循環(huán)，平均每天8m，理論每月可施工240m，考慮現(xiàn)場實際情況，完全可實現(xiàn)180m/月的目標?？蓾M足仰拱步距要求，高效的仰拱施工也給掌子面的開挖掘進與后續(xù)的二襯施工提供了更多的安全與進度保障。

（3）棧橋式仰拱臺車需要改進的地方。①仰拱及填充混凝土澆筑時間較長，混凝土澆筑與洞內(nèi)出渣共用一幅棧橋，互相影響，有待日后加以解決。②此套設備目前來說較為先進，但是其附屬構(gòu)件容易損壞，需要建立日常保養(yǎng)制度并堅持貫徹執(zhí)行。③對于仰拱小邊墻頂面縱向施工縫止水帶、仰拱端部環(huán)向施工縫止水帶安裝固定方法以及仰拱端部模板組合安裝方面需進一步創(chuàng)新，做到與棧橋式仰拱臺車配套使用，達到機械化、一體化的目的。