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鐵路工程技術高速發(fā)展以及鐵路線路標準的提高，鐵路線路選線中不可避免地選擇隧道方式穿越復雜地形，使隧道在線路中的占比越來越大，長大隧道越來越多，施工進度成為隧道施工的關鍵重點工作。施工組織中工裝設備配套技術成為隧道施工進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度控制中的關鍵一環(huán)，對施工進度起著關鍵性控制作用。一般隧道施工中還受安全步距規(guī)定的影響。為解決仰拱施工進度問題，公司依托承接的蒙華鐵路MHTJ-30標單線隧道工程，開展技術攻關，通過應用長棧橋（帶自行式矮邊墻整體模板）澆筑仰拱施工技術，開展了“蒙華鐵路大圍山隧道高地應力軟巖隧道關鍵技術研究”，解決了仰拱施工成洞封閉難題。該成果經省建筑業(yè)協(xié)會鑒定達到國內領先水平，公司依托該成果，總結提煉形成工法。2.1施工干擾少，作業(yè)空間大，工效高。2.2一次澆筑長度長，矮邊墻線形好，混凝土能達到內實外美的質量要求。2.3端部模板封堵次數少，減少施工縫用止水帶等材料，減少人工費及材料費。2.4施工循環(huán)時間短，施工進度快。本工法適用于單線鐵路隧道二襯有仰拱隧道施工，也可用于無仰拱隧道施工。雙線隧道也可作為參考。本工法根據以前施工的短棧橋及整體仰拱模板優(yōu)化演變而來，仰拱長棧橋由主橋長度30m、前后橋、矮邊墻整體模板及行走系統(tǒng)組成，根據行走方式不同有后驅液壓中支腿滑動式和前履帶行走式。棧橋中間采用液壓式支腿支撐可滑動棧橋，后端安裝驅動輪前推移動棧橋。仰拱小邊墻兩側模板加工為一個整體，前端行走小車掛在棧橋的縱梁內側（兼軌道）上，后端配置驅動輪，置于水溝槽內，前后驅動前移。棧橋可一次前行約27m，分段進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，拆模前移完成一個施工循環(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5.2.1隧底第一次清渣隧道洞身開挖按設計及規(guī)范要求需進行仰拱施工時，先采用挖掘機配合自卸汽車進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棧橋行走行走時伸縮支腿支撐（四只腳結構保穩(wěn)定）于仰拱基面上，前支腿收放，后端驅動輪驅動棧橋前移，棧橋主重載伸縮支腿滑動前移，棧橋前進到位后，前端受力支腿支撐在仰拱上，收縮滑動支腿完成行走。行走可一次或多次前進移動完成棧橋行走。整體仰拱（矮邊墻）模板前端行走小車吊掛在行走軌道（棧橋主梁內側）上，矮邊墻后置驅動與行走小車同時向前驅動仰拱（矮邊墻）模板前移，橫向移動矮邊墻整體模板定位，安裝封端模板安裝止水帶即可進行仰拱混凝土澆筑。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）松渣采用挖掘機配合自卸汽車清除一部分，剩余渣量能滿足汽車通行即可，該工序施工期間可利用掌子面鉆眼時間完成，不影響掌子面施工。下一步根據掌子面施工的下一循環(huán)鉆眼或其他時間，再利用挖掘機配合人工將剩余少部分渣土向掌子面翻挖，渣土翻挖完后移動棧橋，恢復通行。掌子面施工按立拱架一般進度為2天3循環(huán)，需用時一天半，如為Ⅲ級及以上錨噴掛網支護，一天能達到2循環(huán)，只需用時一天。5.2.3矮邊墻防水板、縱向盲管鋪設縱向盲管按設計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。防水板嚴格按設計要求進行雙焊縫焊接。鋪設應與初支面密貼，頂部整齊。滲漏水部位應鋪設環(huán)向排水板。仰拱地下水發(fā)育段應增設減壓排水管。圖5.2.3-1仰拱棧橋構造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測仰拱凈空尺寸，對局部初支侵二襯及欠挖處理，處理完成后仰拱清底，清底驗收合格后綁扎鋼筋，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就位。在整體模板縱向間隔設置邊部支撐及中間對撐桿，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計有中埋式止水帶，底部設有背貼式止水帶。端模按中埋式止水帶位置分塊設計，上部為固定鋼模，底部由于受仰拱初支和開挖的不規(guī)則影響，將下部設計為鋼模夾木模，以適應仰拱底的線性變化，達到端部封堵嚴密不漏漿。施工縫底部鋪設背貼式止水帶前應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度長，受混凝土供應等條件影響，為了保證混凝土澆筑的連續(xù)性，澆筑時采取向掘進方向斜向分層澆筑，可減少有水地段仰拱積水對混凝土的影響，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（冷縫降低結構的整體性。澆筑過程中加強混凝土的振搗，矮邊墻混凝土澆筑到倒角處時應進行倒角（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預留一部分混凝土量，待矮邊墻澆筑振搗過程中混凝土翻漿至內側填充面，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，再從先澆筑的一端澆筑C20混凝土填充部分至設計標高。澆筑填充部分時將填充頂面按設計2%橫坡要求進行抹面，最后進行二次抹面完成填充混凝土施工。5.2.9混凝土養(yǎng)護仰拱及填充混凝土初凝后及時進行覆蓋土工布灑水養(yǎng)護，由于長段落澆筑，混凝土受水化熱、干縮等不利因素較多，加強養(yǎng)護成為仰拱長棧橋施工中保證質量的一個重要環(huán)節(jié)。5.2.10拆模仰拱混凝土強度達到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。拆模時間不能過長，防止混凝土與模板的摩擦阻力過大頂升邊墻模板時變形，太早容易導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勞動力組織勞動力組織見表5.3。表5.3勞動力組織情況表112232425296.1主要機具設備見表6.1。表6.1主要設備表1臺12臺33臺14臺15臺16臺36.2棧橋結構移動棧橋結構主要由主梁、前后橋、前后橫移機構、行走機械、自動小車、護欄、電機系統(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一伸縮式滑動支撐腿，后端設驅動行走輪。左右箱梁之間作為滑動支腿的移動軌道。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質量評價標準符合現(xiàn)行鐵路隧道施工驗收標準。7.2質量保證措施7.2.1控制隧道仰拱開挖，杜絕欠挖，控制超挖，防止超挖過大造成成本增加。7.2.2矮邊墻整體模板定位準確，防止邊墻位置錯位進行二次處理，曲線上要按曲率進行準確調整及支撐。7.2.3鋼筋綁扎過程中要用鋼筋定位卡，并將定位卡與邊墻模板進行固定，保證鋼筋間距及保護層厚度符合設計要求。7.2.4混凝土控制好坍落度，澆筑嚴格按斜向分層澆筑，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，從而影響混凝土強度。7.2.6加強混凝土的振搗，確?；炷琳駬v密實，仰拱與邊墻的倒角部位應特別注意振搗。7.2.7混凝土嚴格按要求養(yǎng)護。7.2.8仰拱棧橋移動前確?；炷翉姸葷M足行車要求。8.1棧橋兩端設置限速等反光標識，棧橋附近照明亮度滿足要求，棧橋欄桿設置醒目的反光標識，確保行車安全。8.2洞內出渣車裝載不能超出貨箱擋板，防止行走時渣土在棧橋上掉落傷人。8.3重型車輛或機械在棧橋通行過程，注意減速慢行，禁止在棧橋上停留或急剎車。8.4棧橋在行走過程中，棧橋底及兩側不得有作業(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支撐牢固，防止行車及施工過程中發(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，嚴禁亂倒亂棄。9.2對施工現(xiàn)場和運輸便道等易產生粉塵的地段定時進行灑水降塵，勤洗施工機械車輛，使產生的粉塵危害降至最低程度。10.1經濟效益采用本工法施工經現(xiàn)場實踐證明，24m仰拱長棧橋帶矮邊墻模板施工相對一般棧橋及長棧橋不帶矮邊墻整體模板工法具有優(yōu)點：仰拱施工循環(huán)時間短，仰拱作業(yè)面空間大便于操作，一次施工段落長，端部封端次數減少，循環(huán)次數減少，節(jié)省止水帶材料，施工工效提高，降低施工成本，加快施工進度，保證施工質量等優(yōu)點。施工時間能達到3天一循環(huán)的進度，加養(yǎng)護時間每月能完成144m以上的進度目標，能滿足掌子面進度的配套工裝要求。表10.124m仰拱長棧橋帶矮邊墻整體模板與長棧橋及短棧橋工法比較橋666筋8181841664447777無鋼筋按每t3500元計24m棧橋48萬元，整體模本高低好差根據對比表中分析，仰拱長棧橋帶整體矮邊墻模板，按2km隧道施工計算，費用與不帶整體矮邊墻模板費用相當，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度及線形；傳統(tǒng)的棧橋移動速度慢，所需人工少，總費用相對要低，但施工進度及施工質量均得不到保證，在長大隧道中不能滿足施工要求。10.2社會效益根據對比該工法在長大隧道施工中，質量、進度均能得到保證，比傳統(tǒng)棧橋及不帶模板棧橋均有較大優(yōu)勢，受到業(yè)主好評，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標段大圍山隧道大圍山隧道全長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行仰拱施工，該工法在該隧道施工中均得到很好應用，經過前期采用自制加工長6m的矮邊墻模板施工對比，24m移動式長棧橋帶整體式移動模板施工工效更高，質量更有保證，在施工中能體現(xiàn)工裝保證質量的施工理念，在今后的長大隧道施工中將得到更加廣泛應用。11.2蒙華鐵路MHTJ-30標段永慶一號隧道永慶一號隧道全長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行仰拱施工，該工法在該隧道施工中均得到很好應用，經過前期采用自制加工長6m的矮邊墻模板施工對比，24m移動式長棧橋帶整體式移動模板施工工效更高，質量更有保證，在施工中能體現(xiàn)工裝保證質量