樊永泰

（中鐵十二局集團(tuán)有限公司，太原 030024）

0 引言

隨著我國(guó)建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展，將會(huì)出現(xiàn)越來越多的特長(zhǎng)公路隧道，一般地，特長(zhǎng)公路隧道通過斜井或豎井實(shí)施分區(qū)段通風(fēng)。因隧道主洞與斜井或豎井?dāng)嗝娌町惔?，其間的聯(lián)絡(luò)風(fēng)道通常采用漸變斷面進(jìn)行過度。施工期間，特長(zhǎng)公路隧道需要進(jìn)行雙線送、排風(fēng)聯(lián)絡(luò)風(fēng)道的二襯施工，漸變段落多，每種漸變形式長(zhǎng)度較短。根據(jù)傳統(tǒng)的施工方法，都是采用液壓臺(tái)車進(jìn)行二襯施工，如果在漸變段也采用液壓臺(tái)車施工二襯混凝土，那么將很大程度增加了施工成本投入，且每個(gè)漸變區(qū)段都需要對(duì)臺(tái)車進(jìn)行安裝、拆卸，耗時(shí)、難度大且成本高，漸變段二襯的整體、快速施工成為了急需解決的關(guān)鍵問題。[1-4]

本文依托某特長(zhǎng)公路隧道，基于聯(lián)絡(luò)風(fēng)道不同斷面間線性漸變關(guān)系，提供了一套隧道聯(lián)絡(luò)風(fēng)道漸變段二襯快速施工技術(shù)，可為今后類似工程的施工提供一定的借鑒和參考。

1 工程概況

某特長(zhǎng)公路隧道采用四斜井三區(qū)段分段縱向式通風(fēng)，設(shè)置地下風(fēng)機(jī)房，聯(lián)絡(luò)風(fēng)道共22 條，總長(zhǎng)1352m，其中，聯(lián)絡(luò)風(fēng)道二襯結(jié)構(gòu)形式設(shè)有8 種漸變方式15 個(gè)漸變區(qū)段，共長(zhǎng)342.3m，最大跨徑15.2m，最小跨徑5.8m。

聯(lián)絡(luò)風(fēng)道漸變段連接主洞隧道一側(cè)斷面相對(duì)大于連接斜井一側(cè)斷面面積，兩連接斷面間面積呈漸變關(guān)系。聯(lián)絡(luò)風(fēng)道斷面構(gòu)成為上部為三心圓三段圓弧相切連接，兩側(cè)圓弧對(duì)稱，兩側(cè)邊墻為直墻。

聯(lián)絡(luò)風(fēng)道漸變段存在跨越主洞隧道洞頂、相互跨越的位置關(guān)系，豎向凈間距最小2.6m，聯(lián)絡(luò)風(fēng)道跨越主洞段兩側(cè)最大縱坡26%，爆破及二襯施工難度均較大。

2 施工工藝原理分析[5-8]

在AutoCAD 繪圖軟件中，對(duì)聯(lián)絡(luò)通道漸變段進(jìn)行繪制，形成三維模型圖，聯(lián)絡(luò)風(fēng)道漸變段三維模型見圖1。

分別繪制漸變段襯砌兩端部起點(diǎn)（大斷面）、終點(diǎn)斷面（小斷面），并置于同一軸線及水平高程（底板）上，比較兩斷面的差異，漸變段二襯兩端斷面尺寸對(duì)比圖見圖2。

圖2 漸變段襯砌兩端斷面尺寸對(duì)比圖

圖2 中，各關(guān)鍵點(diǎn)位分布如圖2 所示，大斷面端頭拱部為三心圓，圓心分別為A、C、D，邊墻為直墻。而小斷面端頭為單心圓，圓心為B，邊墻為直墻，高度較大斷面邊墻尺寸小。

由大斷面向小斷面的尺寸漸變規(guī)律為：A、C、D 三圓心漸漸歸于圓心B 點(diǎn)，大斷面直邊墻高度逐漸降低至小斷面的直邊墻高度。

假設(shè)大斷面直邊墻高度為H1，小斷面直邊墻高度為H2，漸變長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，以大斷面為起點(diǎn)參考斷面，根據(jù)相似三角形判定定理，則任意距大斷面長(zhǎng)度為△L 的斷面直邊墻高度為Hx=H1-（H1-H2）/L1*△L。

因大斷面、小斷面拱部各對(duì)應(yīng)點(diǎn)的漸變過程為線性漸變，則同理，假設(shè)大斷面以D 為圓心的圓弧半徑為R1，小斷面拱部圓弧半徑為R2，則任意斷面以D’為圓心的圓弧半徑為Rx=R1-（R1-R2）/L1*△L。

而A、C 兩圓心的位置同樣可以通過A、C 兩點(diǎn)與B點(diǎn)的水平距離和高差的漸變規(guī)律找到任意斷面的A’和C’，從而確定出任何一個(gè)斷面尺寸，并可根據(jù)需要制作任一斷面拱架。

3 漸變段二襯施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 變徑大斷面鋼拱架制作

根據(jù)漸變段斷面變化規(guī)律及計(jì)算式每1.5m 繪出斷面圖，根據(jù)斷面圖做好拱架制作技術(shù)交底。

鋼拱架連接鋼板外側(cè)與鋼拱架齊平，以便與模板緊靠安裝。拱架制作完成后，要先進(jìn)行試拼，保證鋼拱架尺寸滿足設(shè)計(jì)要求。由于每個(gè)斷面的鋼拱架的尺寸都是不同的，因此，要對(duì)每個(gè)節(jié)段進(jìn)行編號(hào)、噴涂進(jìn)行辨識(shí)，避免施工期間發(fā)生錯(cuò)亂。[9]

3.2 鋼模板加工

模板采用長(zhǎng)150cm、寬40cm 的鋼模板，以兩塊鋼模板接觸的邊為軸線進(jìn)行50×50cm 窗口制作，通過工作窗的開、關(guān)，可以進(jìn)行相應(yīng)的混凝土施工操作。工作窗環(huán)向每側(cè)預(yù)留3 層，上下排窗口交錯(cuò)布置，縱向工作窗數(shù)量根據(jù)漸變段實(shí)際施工長(zhǎng)度預(yù)留，一般間距取3m，頂部預(yù)留注漿孔。工作窗總體布置斷面圖見圖3，工作窗展開示意圖見圖4。

圖3 工作窗總體布置斷面圖

圖4 工作窗展開示意圖

兩標(biāo)準(zhǔn)模板間工作窗細(xì)部圖見圖5。

圖5 工作窗細(xì)部圖

3.3 內(nèi)撐鋼拱架安裝

在兩側(cè)邊墻拱腳位置測(cè)量出二襯混凝土模板位置，按縱線拉線，向中心方向預(yù)留鋼模板厚度空間，即為拱架拱腳位置。按照加工拱架時(shí)的斷面位置，將每一榀鋼拱架都放置在對(duì)應(yīng)的斷面位置處，利用腳手架作為作業(yè)平臺(tái)，進(jìn)行全環(huán)安裝。[10-11]

3.4 模板安裝

拱架安裝完成后，緊貼拱架外側(cè)安裝鋼模板，鋼模板長(zhǎng)邊沿聯(lián)絡(luò)風(fēng)道縱向方向，鋼模板與鋼拱架通過鐵絲固定，鋼模板間通過高強(qiáng)螺栓連接，依次從兩側(cè)向拱部對(duì)稱安裝，模板大面應(yīng)平整、過度圓順，模板間錯(cuò)臺(tái)應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求?？v向采用鋼管進(jìn)行加固連接。

當(dāng)長(zhǎng)條狀鋼模板從兩側(cè)對(duì)稱安裝至拱頂時(shí)，會(huì)在拱頂位置出現(xiàn)小于鋼模板寬度40cm 的范圍，在這個(gè)區(qū)域，需要使用等厚度的方木進(jìn)行定制模板，來完成最后拱頂這個(gè)區(qū)域模板的安裝，至此，整圈模板安裝完成。

最后對(duì)模板進(jìn)行加固處理，根據(jù)二襯斷面尺寸合理布置縱向、斜撐鋼管的數(shù)量，保證整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。鋼拱架-模板支撐加固示意圖見圖6。

圖6 鋼拱架-模板支撐加固示意圖

在前期拆模的過程中，發(fā)現(xiàn)鋼拱架拆除后，全環(huán)模板形成了“拱橋”效應(yīng)，鑲嵌緊密，人工撬動(dòng)難度非常大，并且增加了施工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。所以，在后期的模板安裝過程中，在拱部位置安裝一道小條方木作為拆模突破口，大大減輕了拆模勞動(dòng)強(qiáng)度。

本技術(shù)所用材料除二襯常規(guī)要求的混凝土、土工布、防水板、止水帶、排水管外，其他主要材料見表1。

表1 主要材料表

3.5 混凝土澆筑

因?yàn)槭巧⒀b模板施工，在混凝土澆筑過程中，應(yīng)嚴(yán)格落實(shí)工作窗口使用，控制混凝土的澆筑速度、高度，避免混凝土沖擊力過大，造成模板體系松動(dòng)、移位。

混凝土澆筑過程中，應(yīng)按照交底要求進(jìn)行振搗，振搗方式為插入式振搗棒振搗，輔以敲擊，保護(hù)模板結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并注意混凝土供應(yīng)及時(shí)。[12]

3.6 拆模及混凝土養(yǎng)生

因?yàn)槭菨u變結(jié)構(gòu)，同時(shí)使用了散裝模板，所以拆模時(shí)要特別注意“拱橋”效應(yīng)。拆模應(yīng)從拱部開始，以鋪設(shè)木板的腳手架作為作業(yè)平臺(tái)，用一端帶斜尖頭的撬桿進(jìn)行模板拆除，拆除過程中，應(yīng)及時(shí)躲避掉落的模板。模板拆除后，應(yīng)立即進(jìn)行混凝土養(yǎng)生，以提高混凝土早期強(qiáng)度。

4 施工控制要點(diǎn)

①因施工工藝特殊，施工前，應(yīng)組織全體項(xiàng)目管理、施工班組人員進(jìn)行學(xué)習(xí)，透徹理解該漸變段施工技術(shù)的原理，明確每一步工序的操作要點(diǎn)及控制要求。

②對(duì)每一榀鋼拱架進(jìn)行精確制作，才能保證現(xiàn)場(chǎng)模板大面平整，保證二襯凈空滿足設(shè)計(jì)要求。

③因漸變段的特殊性，沿聯(lián)絡(luò)風(fēng)道縱向，防水層會(huì)出現(xiàn)多次裁切，注意防水板焊接施工質(zhì)量。

④異于整體式液壓臺(tái)車，該模板體系在混凝土施工前要檢查其加固的強(qiáng)度、剛度、牢固性，確?；炷潦┕て陂g整體的受力穩(wěn)定性。

⑤二襯施工期間，因聯(lián)絡(luò)風(fēng)道同時(shí)兼做施工期的通風(fēng)巷道，應(yīng)加強(qiáng)混凝土拆模后養(yǎng)生工作，保證養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

5 結(jié)束語(yǔ)

隧道聯(lián)絡(luò)風(fēng)道漸變段二襯施工技術(shù)，能夠較好地解決特長(zhǎng)公路隧道地下多形式聯(lián)絡(luò)風(fēng)道漸變段二襯施工難題，二襯凈空滿足要求，施工安全、質(zhì)量受控，極大程度降低了施工成本，研究成果可對(duì)類似變斷面混凝土結(jié)構(gòu)施工提供指導(dǎo)和借鑒。