仰拱移動模架快速施工工藝在隧道中的應用

劉凡亮，王 勇

(1.中鐵二局第四工程有限公司，四川青白江610306;2.中鐵二局股份有限公司，四川成都610031)

隨著對鐵路隧道襯砌的安全性、耐久性、防水性要求越來越高，隧道仰拱要求全幅施工，不留縱向施工縫。但目前國內隧道施工中，由于缺少理想的施工技術和配套設備，仰拱施工的進度和質量往往難以滿足要求。仰拱施工的滯后還會影響防水系統、二襯等后繼工序的進度，仰拱成為隧道整體施工進度中的控制性工序。為滿足這些要求，長大鐵路隧道仰拱一般采用仰拱棧橋施工。近年來隨著施工機械化的發展，仰拱移動模架快速施工工藝將會取代傳統仰拱施工工藝，以滿足更高的施工要求［2］。本文以成渝客專縉云山隧道仰拱施工為例，介紹仰拱快速施工技術和配套施工設備的推廣與應用。

1 工程概況

縉云山隧道位于重慶市境內壁山～九龍坡區段，起訖里程為DK275+355～DK278+530，中心里程 DK276+942.5，全長3 175 m。隧區屬丘陵地貌，丘槽相間，地形波狀起伏，地面高層327～637 m，相對高差20～100 m，自然橫坡5°～30°，局部較陡，達 70°，最大埋深約 300 m。

隧道地處剝蝕低山地貌，地形受構造控制，山脈走向與溫塘峽背斜巖層走向一致。隧道地處剝蝕低山地貌，地形受構造控制。隧區位于新華夏系四川沉降帶川東褶皺帶中，隧區主體構造為溫塘峽背斜。

隧道地表水主要為水庫水、溝水、坡面暫時性流水，流量受季節影響明顯;地下水為孔隙水和基巖裂隙水，地下水主要以下降泉的形式在沖溝、低洼的地方排泄于地表，流量隨季節而變化。泥巖、頁巖中裂隙水含量微弱，砂巖中相對較大。隧道涌水量:一般情況5 000 m3/d，雨季7 500 m3/d。

所屬地區為弱地震區，地震動峰值加速度為0.05 g，地震動反應譜特征周期為0.35 s。

2 仰拱快速施工設備的組成及功能

高速鐵路雙線隧道仰拱快速施工設備主要由五部分組成:仰拱模架、中心溝模架、端頭梁、棧橋和走行系統。以端頭梁為界，移動框架把仰拱作業面分為兩個工作區，第一工作區為隧底開挖、出碴、清底;第二工作區為仰拱模板安裝、拆除和混凝土澆筑。二者以流水作業的方式組織施工。根據隧道工程實際情況，每個工作區設計為6 m長，以滿足施工進度要求。

2.1 仰拱模架

仰拱模架設計為左右兩幅，分別由剛性骨架和模板組成(圖1)。剛性骨架設置在仰拱不被填充掩埋的外露部份，主要作用是固定、存放和移動模板，以及安設走行設備，傳遞動力。模板采用大塊組合鋼模，每幅3塊，模板間用樞紐連接，以翻折方式安裝和拆除。模板每塊長6 m，寬1.1～1.2 m，用10 cm槽鋼做加強肋，使模板具有足夠的剛度，僅通過銷釘固定模板兩端就可完成模板固定，以簡化模板加固措施。

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側澆筑，混凝土澆至仰拱模板下沿時，改由仰拱兩側的頂部入模，使仰拱混凝土一次澆筑完成［3］。經現場試驗證明:混凝土坍落度在120～140 mm的情況下，從仰拱與二襯邊墻設計施工縫處向下設置3.0 m長的弧形模板，即能很好地滿足仰拱混凝土一次整體澆筑的施工要求。

圖1 仰拱模板示意

2.2 中心溝模架

中心溝模架采用模架、模板一體式設計，采用20 cm工字鋼為模架，在模架上固定6 mm厚鋼板作面板和底板，滿足填充施工中預留中心水溝的要求(圖2)。

2.3 端頭梁

根據仰拱和填充混凝土的結構尺寸設計端頭梁，端頭梁就位后，仰拱模架、中心溝模架隨之就位。端頭梁底與仰拱中埋式止水帶位置一致，設計為弧形，便于固定中埋式止水帶。端頭梁上邊緣與填充混凝土面標高一致，可控制填充混凝土澆筑標高。在端頭梁兩端設立仰拱模架靠柱，用以定位仰拱模架。梁部采用20 cm工字鋼制作，設計承載60 t。為適應隧底開挖清理后的地形情況，端頭梁共設置10根可調整高度、自由伸縮的支柱(圖3)。同時，在隧底開挖出碴時，作為棧橋的臨時支撐，滿足混凝土罐車上棧橋澆筑仰拱混凝土的作業要求，是快速施工設備的核心部分［1］。

圖2 中心水溝模架示意

圖3 端頭梁示意

2.4 棧橋

考慮洞內施工雙車道通行要求，采用4片分離式型鋼梁組成兩幅棧橋。棧橋設計為雙層結構，上層主要采用20 cm工字鋼，做成弧形，使橋面成為拱橋面［4］;下層用36 cm工字鋼制作，上下兩層之間每隔1 m左右設一道聯系橫梁，使下層主梁受力荷載符合均布荷載模型，加強結構整體性和承載能力(圖4)。棧橋長20 m，單片寬1.2 m，重約10 t，使用一臺挖機可完成棧橋的移動。

圖4 棧橋示意

在仰拱施工中，棧橋兩端支撐長度和仰拱開挖斜坡共長7 m，有效工作長度約13 m。其中，端頭梁寬度1 m，把有效工作長度平均劃分為6 m長的兩個作業區。

2.5 走行設備

以棧橋為移動吊梁，利用棧橋梁片下層工字鋼翼板為軌道，配備一個軌道吊車，使之能吊起端頭梁(圖5)。走行設備為與棧橋配套的自制軌道吊車，配套2臺8 t的絞車為動力，在絞車的拉動下，端頭梁、仰拱模架、中心溝模架沿棧橋整體移動到下一工作面［1］。軌道吊車采用20 cm槽鋼作梁，每側各設兩個滑輪與棧橋的底層工字鋼翼板咬合，以棧橋為吊梁，可使模架系統整體移動，確保走行順暢。

圖5 軌道吊車示意

軌道吊車的吊運和卸貨定位。因端頭梁有可以伸縮的支柱，用拉桿把端頭梁與吊車連接拉緊后，收縮端頭梁的支柱，即可起吊。仰拱模架和中心溝模架的一端安設有滾行輪，可在已施工的填充面上移行。另一端與端頭梁連接，在絞車的拉動下整體向前移動。模架系統整體移動到指定里程后，需要上下調整標高，左右調整平面位置。在棧橋上掛設手動葫蘆，提升端頭梁，松動軌道車拉桿卸載。通過手動葫蘆先上下調整端頭梁至設計標高，再用千斤頂橫向調整端頭梁至設計平面位置，然后放下端頭梁的支柱完成定位。

早期中立評估制度是在美國特定的時代背景和訴訟體制下產生的，照搬移植并不一定可取，但是，通過對民事審前程序在定位、主體、價值和效力上的改造，以發揮其二元性價值(即訴訟準備和糾紛解決的雙重價值)則對我國的民事審前程序改革極具借鑒意義。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

利用仰拱快速施工設備提供的系統功能，通過合理安排施工工序，形成仰拱快速施工技術工法。兩個工作區流水作業，流程如圖6所示。

圖6 仰拱快速施工作業流程

3.2 操作要點

仰拱快速施工設備施工工序及操作要點如表1所示。

表1 仰拱快速施工工序及操作要點

4 施工注意事項及安全措施

(1)安裝端頭梁時要檢查端頭梁支柱受力是否正常。

(2)行走設備移動前須保證棧橋軌道上無障礙物，設備行走過程中，注重保持兩部絞車行走一致，以防止在行走過程中偏移。

(3)仰拱應及時施作，與開挖面的距離不宜超過襯砌澆筑段長度的3倍。

(4)仰拱施工前必須清除隧底虛碴、淤泥和雜物，超挖部分應采用同級混凝土回填。

(5)仰拱混凝土應整體澆筑一次成型。填充混凝土應在仰拱混凝土終凝后澆筑，填充混凝土強度達到5 MPa后允許行人通過，達到設計強度的100%后允許車輛通行。

(7)根據設計要求，施工縫處鋼筋應斷開，并要注意與拱墻襯砌施工縫處于同一豎直面上。

(8)模架拆卸、安裝過程中，應將行走滑輪制動，防止模架自然溜滑失控。

(9)定期對設備進行保養和維護，特別是絞車牽引鋼絲繩和棧橋的狀態要重點檢查。

5 結束語

成渝鐵路客運專線自從引進鐵路雙線隧道仰拱快速施工技術和配套設備后，經過一段時間的實踐和摸索，改變了傳統的隧道施工組織模式，使仰拱施工循環時間縮短為傳統施工循環時間的1/3～1/2，使仰拱施工月進度保持在120 m，具有顯著的社會效益和經濟效益。

［1］張勇，王云波，劉仁智，等.隧道仰拱快速施工技術及配套設備的開發與應用研究［C］∥2011年中鐵二局隧道施工技術交流會論文集，2011

［2］馬艷衛.液壓移動式仰拱棧橋在隧道仰拱施工中的應用［J］.山西建筑，2011(1)

［3］江懷瑞.仰拱施工工藝在隧道施工中的應用［J］.建筑工程，2006(7)

［4］靳躍進.鐵路隧道仰拱施工控制［J］.山西建筑，2009(2)