隧道襯砌環向止水帶安裝技術

【摘 要】防排水施工是隧道施工至關重要的關鍵工序，隧道建成移交后二襯漏水現象時有發生，給運營帶來較大的干擾。根據現場施工情況，對襯砌環向止水帶安裝質量進行了工藝方面的研究，研制一套襯砌臺車端頭定型鋼模板，有效地克服了止水帶安裝質量問題，同時提高了施工工效。

1 工程概況

張唐鐵路隧道防排水設計目標：襯砌不漏水，安裝設備孔眼不滲水，二次襯砌的施工縫每10m一道（或與襯砌模板臺車襯砌段長度一致），環向施工縫防水采用中埋式橡膠止水帶+遇水膨脹止水條。止水帶埋設位置應準確，安裝牢固，不得有扭曲變形現象，止水帶部位的混凝土應進行充分的振搗，確保混凝土充分密實，嚴禁振搗棒觸及止水帶。

2 原設計情況

襯砌環向止水帶原設計采用鋼筋彎卡固定，襯砌臺車的端頭模板采用木板加工拼裝，施工中難以保證中埋式止水帶安裝質量，一是安裝的位置難以保證；二是預留長度難以保證。

3 施工工藝

以張唐鐵路李家營隧道施工為例，經過數次現場研究實驗，根據模筑混凝土澆筑和二襯施工工藝要求，研發了一套襯砌臺車端頭定型鋼模板及仰拱縱向止水帶安裝夾具，較好地解決了環向中埋式止水帶和縱向止水帶安裝質量難題。

3.1 襯砌臺車端頭定型鋼模板設計和制作

根據隧道斷面圖紙設計和已經投入使用的襯砌臺車圖紙，按照臺車模板R1、R2、R3、R4不同半徑位置分七個單元設計小塊組合模板，R1位于臺車端頭拱頂位置，R2、R3、R4在臺車兩側對稱布設。整套端頭模板共由28塊組成，以R2位置為例介紹端頭鋼模板的設計。該塊模板切線長90cm，夾角為8.93度，由13個部件組成，總重量為46.52kg。模板設計平立面圖見圖1和圖2。

圖1 端頭定型鋼模板平面圖

圖2 端頭定型模板立面圖

3.1.1 面板

面板由內圈面板和外圈面板組成，根據臺車模板的半徑確定內外圈面板的弧度，內圈面板寬18.5cm，背面由一塊弧板和四塊三角板焊接加固，同時在兩側邊緣焊接兩塊交接耳板1和交接耳板2，與臺車和外圈面板連接；外圈面板寬13.5cm，背面由一塊弧板和四塊三角鋼板焊接加固，同時在內圈側距邊緣5cm面板焊接一方鋼(1x3cm)，作為遇水膨脹止水條預留槽，邊緣焊接兩塊交接耳板1，與內圈面板螺絲連接，當開挖輪廓大于設計時使用木條填堵，外側邊緣打兩個螺栓孔，與角鐵連接固定木條，內外圈面板中間為安裝止水帶預留1cm縫隙，面板和弧板均采用6mm的鋼板加工而成，交接耳板采用12mm鋼板加工而成。

3.1.2 支撐架

支撐架采用12工字鋼，長度80cm，一端與臺車可焊接或螺栓連接，另一端焊接交接耳板與絲桿連接，主要起支撐和固定面板的作用。

3.1.3 絲杠及夾耳

絲杠采用φ60x4mm無縫鋼管和φ40x155（Tr40x4）絲杠、φ60x55（Tr40x4）絲母組成，一端與支撐架交接，另一端與夾耳交接，夾耳由12mm、16mm的鋼板焊接，等面板合上后夾定到內外圈弧板上，緊固絲杠，固定該塊端頭模板，一塊定型鋼模板的材料及用量見下表1。

3.2 端頭模板安裝及止水帶固定

3.2.1 面板安裝

將襯砌臺車邊緣預留3cm做好標記，安裝時小塊組合模板的下邊緣與之對齊，同時定位好交接耳板3位置的位置，交接耳板3與臺車焊接固定，與小塊組合模板螺栓連接。螺栓不但起到翻轉軸承作用，同時可以在安裝好止水帶合上模板，擰緊螺栓，確保模板位置固定。小塊組合模板從臺車頂部中間開始向兩側對稱焊接安裝。

3.2.2 支撐系統安裝

每塊組合模板由1根絲杠和1根支撐架固定，支撐架垂直焊接在臺車上，絲杠與支撐架和夾板利用銷釘連接，在安裝好止水帶后擰緊絲杠將小塊組合模板頂固。同時將相鄰的小塊模板用螺栓或是銷釘串聯。

3.2.3 止水帶安裝

將止水帶按照設計長度焊接好后懸掛在臺車邊緣，先從頂部開始安裝，每塊組合模板范圍的止水帶安裝一個鋼筋彎卡，確保澆筑混凝土時止水帶不被擠倒。依次安裝并固定小模板，最終將端頭模板串聯起來。

圖3 止水帶安裝完成

3.2.4 模板封閉

由于開挖輪廓與設計存在偏差，部分二襯厚度大于35cm，小塊模板不能抵到初噴基面上，按空隙的大小加工木板條，利用小塊模板外側的角鋼固定，確保端頭模板密封。

4 應用效果比較

4.1 傳統木模

木模施工的主要困難是安裝固定止水帶。由于隧道拱墻是曲線的，固定止水帶時一半止水帶要埋進混凝土中，這樣就必須將另一半止水帶彎成與二襯擋頭成90°角，造成止水帶在環向剛度增加，在空間上相當于將止水帶用人工雙向扭曲，施工、操作十分不易，整個木模板安裝需要4個人8小時，工人勞動強度大。因止水帶全部在模板內部，如果工人疲乏、馬虎或是責任心不強，技術較差，拆模后止水帶經常會出現為位置不正、埋深超標、止水帶被壓倒、沒有埋入混凝土中等問題，嚴重降低止水帶的防水作用，給隧道運營留下較大的質量隱患。木模好處是輕巧、加工、安裝比較容易，由于木模在二襯臺車擋頭肋板上順徑向活動范圍大，所以只需要將30cm左右寬的木板鋸成100cm左右長的木模即可在二襯擋頭模的任一處使用，從墻腳向拱頂依次安裝，兩塊木模重疊處安裝一個止水帶鋼筋定位卡具。

4.2 定型鋼模板

二襯止水帶定型鋼模板完全克服了傳統木模固定止水帶的質量通病，將木模固定止水帶時的雙向扭曲變成一個面的彎曲，大大降低工人勞動強度，安裝便捷、省力，止水帶有一半外露，安裝質量一目了然，保證了止水帶的安裝質量，對工人的技術要求降低，只要按照步驟合上模板，就完成了止水帶和端頭模板的安裝。缺點是加寬木模在二襯止水帶定型鋼模板上順徑向活動范圍小，每次的加寬木模均需要根據初噴混凝土面量身定做，木模板浪費大，但好在加寬木模可以使用邊角料，成本增加不多。兩種止水帶安裝工藝耗費工時基本一樣。

5 結束語

該套定型鋼模板一次性投入，與二襯臺車形成一體，大大縮短了臺車就位和安裝止水帶等澆筑混凝土前的準備工作時間，節省了人力物力，提高了二襯施工的功效，保證了二襯施工防排水的質量，對隧道施工增添一道質量保障，在我標段的所有施工洞口二襯臺車都安裝了該類型的端頭鋼模板，整體提高隧道施工質量。但該工藝在隧道長度小于500m時，使用二襯止水帶定型鋼模板顯得不夠經濟。

作者簡介：

朱勁偉，出生年月：1981.3.29，男，籍貫：河北省保定市徐水縣，現職稱：助理工程師，學歷：本科 研究方向：土木工程