隧道二次襯砌合葉式鋼端模施工工藝

楊志勇

(中鐵十八局集團(tuán)第一工程有限公司，河北涿州072750)

隧道二次襯砌作為剛性永久性支護(hù)，對(duì)隧道運(yùn)營安全有著至關(guān)重要的作用，其防水質(zhì)量亦不容忽視，但受隧道二襯施工工藝的限制，襯砌沿線路方向難免出現(xiàn)環(huán)向施工縫，施工縫之間環(huán)向止水帶的安設(shè)質(zhì)量對(duì)整座隧道的防水有著重要意義。但目前大多施工單位二襯環(huán)向止水帶安設(shè)工藝無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，尺寸及位置不能準(zhǔn)確定位，甚至出現(xiàn)破損情況，究其原因，大都是端頭模設(shè)計(jì)不合理。云桂鐵路新哨隧道二襯端頭采用合葉式鋼端模輔助安設(shè)環(huán)向止水帶，有效解決了固定止水的質(zhì)量通病和二襯鋼筋層間距控制問題。

1 二襯鋼端模改進(jìn)前后工藝特點(diǎn)

1.1 固定式鋼端模原理及特點(diǎn)

1.1.1 固定式鋼端模原理

隧道模板臺(tái)車端頭全環(huán)設(shè)置定型鋼模板，采用定制的內(nèi)、外弧形鋼模板，其整體結(jié)構(gòu)及模板示意見圖1。其特點(diǎn)是內(nèi)側(cè)模板采用螺栓固定在臺(tái)車端頭，外側(cè)模板采用螺栓與內(nèi)側(cè)模板連接并起到夾具作用而準(zhǔn)確固定中埋式止水帶。外側(cè)模板緊貼防水板固定背貼式止水帶。內(nèi)外側(cè)端頭模一般按設(shè)計(jì)預(yù)留縱向筋穿孔，保證縱向筋貫通或預(yù)留環(huán)向施工縫接茬鋼筋。

1.1.2 固定式鋼端模特點(diǎn)

固定式鋼端模優(yōu)點(diǎn)：與傳統(tǒng)木模擋頭模板比較，可準(zhǔn)確定位環(huán)向止水帶，保證線型美觀、位置準(zhǔn)確、固定穩(wěn)固，確保施工縫防水質(zhì)量。

缺點(diǎn)：固定式鋼端模在配筋二襯段適用性較差，因臺(tái)車伸縮油缸行程限制(拱部頂升油缸行程一般小于15 cm)，每次臺(tái)車就位，需要拆除全部端模后才能穿越已經(jīng)安裝完成的鋼筋段。因內(nèi)外側(cè)模板、內(nèi)側(cè)模板與臺(tái)車之間全部采用螺栓連接，其安裝拆卸工作量極大，見圖2。但不拆除內(nèi)側(cè)鋼端模行走就位，不得不將內(nèi)層結(jié)構(gòu)鋼筋安裝半徑放大，造成鋼筋層間距不足，鋼筋保護(hù)層不得不加大以滿足臺(tái)車行走凈空需要。

圖1 二襯固定式鋼端模結(jié)構(gòu)示意

1.2 改進(jìn)后合葉式鋼端模

1.2.1 合葉式鋼端模原理

我部針對(duì)固定式鋼端模的以上缺點(diǎn)，為保證二襯施工效率，降低作業(yè)工人勞動(dòng)強(qiáng)度，在固定式鋼端模基礎(chǔ)上不斷試驗(yàn)改進(jìn)成合葉式鋼端模板。主要改進(jìn)內(nèi)容是將內(nèi)側(cè)弧形模板尺寸進(jìn)一步變短，分塊采用合葉與臺(tái)車端頭連接，并通過預(yù)留孔插入鋼管與臺(tái)車模板內(nèi)側(cè)預(yù)留孔固定，外側(cè)弧形鋼模板為適應(yīng)內(nèi)側(cè)扇形模板安裝，長(zhǎng)度減小，采用螺栓與內(nèi)側(cè)弧形模板相互夾緊環(huán)向中埋式止水帶。合葉式鋼端模示意見圖2。

圖2 二襯合葉式鋼端模結(jié)構(gòu)示意

1.2.2 合葉式鋼端模特點(diǎn)

合葉式鋼端模保留了固定式鋼端模的優(yōu)點(diǎn)，由于其內(nèi)側(cè)模板采用合葉，不用拆除臺(tái)車即可行走就位，因而大大減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了二襯施工效率。同時(shí)二襯鋼筋可以嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)尺寸安裝，不會(huì)因施工裝備的適應(yīng)性問題影響結(jié)構(gòu)鋼筋質(zhì)量。

2 二襯合葉式鋼端模施工工藝

2.1 合葉式鋼端模設(shè)計(jì)與制作

襯砌合葉式鋼端模體系由內(nèi)外側(cè)模板、連接系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)及預(yù)留孔洞四個(gè)部分組成。鋼端模根據(jù)襯砌凈空的半徑確定內(nèi)、外側(cè)鋼模板的弧度，內(nèi)側(cè)模板寬度20 cm,外側(cè)模板寬度18 cm,與初支面間通過外側(cè)面板上移動(dòng)角鋼或增加木楔來固定。模板采用6 mm厚鋼板加工，為便于安裝，模板單元長(zhǎng)度50、100 cm，內(nèi)側(cè)鋼模板為100 cm,外側(cè)鋼模板為50 cm。

為便于止水帶安裝及加固，內(nèi)外鋼模均采用“L”型，間距250 mm，設(shè)一處高250 mm 的三角加筋鋼板。為滿足襯砌縱向鋼筋及接茬筋預(yù)留要求，分別在內(nèi)、外弧形鋼模上各鉆一排長(zhǎng)方形孔，便于縱向鋼筋的調(diào)整，鉆孔間距按設(shè)計(jì)縱向鋼筋間距確定。鋼端模加工示意見圖2。

2.2 合葉式鋼端模組裝

模板安裝由下往上，左右對(duì)稱安裝。因?yàn)榛顒?dòng)模板轉(zhuǎn)動(dòng)軸存在間歇，臺(tái)車兩側(cè)活動(dòng)模板不可避免存在下垂，造成安裝困難。首先安裝及固定臺(tái)車底部?jī)?nèi)側(cè)模板，依次往上安裝，內(nèi)側(cè)模板之間通過兩側(cè)預(yù)留的螺栓孔螺栓連接。內(nèi)側(cè)模板固定采用插入鋼管連接鋼端模與臺(tái)車內(nèi)側(cè)的套管。

模板組裝控制要點(diǎn)：

(1)對(duì)初支面的要求：在開挖支護(hù)工序過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制好超、欠挖，噴射混凝土表面平整度控制在10 cm(2 m直尺測(cè)量)以內(nèi)。防水板施工前，檢查初支面平整度是否滿足要求，凹坑噴射混凝土找平，欠挖必須鑿除后用砂漿抹平。初支面平整度對(duì)鋼端模安裝質(zhì)量影響很大，如果欠挖，造成外側(cè)鋼模板無法安裝；如果超挖，外側(cè)鋼模板與初支面之間就存在很大的空隙，就必須用木板進(jìn)行封堵，易漏漿脹模，襯砌端頭的密實(shí)性就很難保證。

(2)臺(tái)車定位控制：臺(tái)車必須準(zhǔn)確定位，其中線及高程偏差均不大于10 mm，特別注意臺(tái)車頂模的水平控制，頂模不水平，造成左右邊模高低不一致而使整個(gè)臺(tái)車端頭扭曲，端頭模板拼裝質(zhì)量無法保證。

(3)鋼端模的維護(hù)保養(yǎng)：每次使用后要清理打磨，涂脫模劑，并檢查模板、螺栓孔、合葉的變形損壞情況，及時(shí)修理。外側(cè)模板人工拆除后每塊打磨及涂刷脫模劑。內(nèi)側(cè)模板利用合葉翻開，不用拆卸，在臺(tái)車上原位清理打磨。

2.3 止水帶安裝

安裝端頭鋼模板之前，先將背貼式止水帶沿環(huán)向施工縫緊貼防水板初步固定。調(diào)整完內(nèi)側(cè)鋼模后，再安裝中埋式止水帶，中埋式止水帶安裝先將止水帶按照設(shè)計(jì)長(zhǎng)度焊接好后懸掛在臺(tái)車邊緣，先從頂部開始安裝。在安裝外側(cè)鋼模板時(shí)，對(duì)止水帶進(jìn)行再一次調(diào)整，調(diào)整后，螺栓扭緊夾住中埋式止水帶，背貼式止水帶與外側(cè)端模必須抵緊，防止移位，有縫隙時(shí)，用角鋼或木楔加固。

止水帶安裝控制要點(diǎn)：

(1)止水帶中心線應(yīng)與施工縫中心重合，弧形模板安裝過程中應(yīng)注意調(diào)整、準(zhǔn)確定位，安裝偏差最大不超過30 mm。

(2)止水帶固定牢固、平直，不得有扭曲、破損現(xiàn)象，當(dāng)每環(huán)止水帶長(zhǎng)度不足需要接長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)提前按要求設(shè)置接頭。

2.4 襯砌鋼筋施工

(1)使用合葉鋼端模，對(duì)鋼筋施工質(zhì)量提供了保證，鋼筋施工質(zhì)量控制應(yīng)從仰拱就必須嚴(yán)格控制到位，避免仰拱鋼筋施工偏差過大對(duì)拱墻襯砌鋼筋造成不利影響。仰拱預(yù)留的二襯鋼筋必須預(yù)彎成弧形，其在高邊墻處鋼筋保護(hù)層及層間距可用角鋼定位。

(2)縱向鋼筋或接茬鋼筋應(yīng)貫穿端頭模預(yù)留孔洞，為方便端頭脫模，不宜外露過長(zhǎng)，一般不超過30 cm為宜。穿過鋼筋后，弧形模板預(yù)留孔全部用膠布封堵。拆模后及時(shí)將封堵殘留物清除并不得損壞止水帶。

(3)安裝鋼筋應(yīng)在臺(tái)架上用鋼管架對(duì)內(nèi)外層鋼筋進(jìn)行定位(重點(diǎn)控制層間距和保護(hù)層)，確保鋼筋安裝精度和施工質(zhì)量，規(guī)避襯砌后露筋現(xiàn)象。

2.5 襯砌混凝土施工

(1)由于各級(jí)圍巖襯砌厚度的不同及初支實(shí)際輪廓與設(shè)計(jì)不可避免的存在偏差，外側(cè)鋼端模不可能全部緊貼于初支 面上，在安裝完外側(cè)端頭鋼模板及調(diào)整加固完成后，按照空隙的大小加工方木及木楔，對(duì)端頭空隙加固，確保端頭模板封閉嚴(yán)密。

(2)靠近襯砌端頭的混凝土，應(yīng)在窗口接工作燈加強(qiáng)觀察，控制振搗器與模板距離，防止破壞止水帶或出現(xiàn)“跑模”情況。

3 工藝應(yīng)用效果

對(duì)于傳統(tǒng)的固定式鋼端模，內(nèi)側(cè)鋼模一旦固定成型后就無法活動(dòng)，為不干擾內(nèi)層襯砌鋼筋，每次襯砌脫模后必須將所有鋼端模拆卸后才能就位臺(tái)車，極大的增加了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。如不全部拆卸端頭模板則二襯鋼筋的層間距必須縮小以滿足二襯臺(tái)車穿越鋼筋段就位，無法保證二襯鋼筋施工質(zhì)量。合葉式鋼端模完全克服了固定式鋼模存在的問題，而且二襯端頭使用定型鋼模板一次性投入，大大縮短了臺(tái)車就位和安裝止水帶等澆筑混凝土前的準(zhǔn)備工作時(shí)間，節(jié)省了人力物力，提高了二襯施工的工效。另外定型鋼端模循環(huán)使用時(shí)間長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)單，對(duì)于長(zhǎng)大隧道經(jīng)濟(jì)效果比較明顯。

4 結(jié)束語

目前我們對(duì)鋼端模的改進(jìn)雖然取得了一定的效果，但仍然有許多問題需要不斷改進(jìn)提高。在襯砌合葉式鋼端模工藝改進(jìn)創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，下一步需要解決縱向筋能夠順暢從鋼端模穿孔、超挖部位堵塞縫隙及背貼式止水帶順直度等問題，同時(shí)實(shí)驗(yàn)論證端頭外側(cè)模板能否不用拆除即可進(jìn)行臺(tái)車就位的措施。

[1] 鐵建設(shè)[2010]241 高速鐵路隧道工程施工技術(shù)指南[S]

[2] TB 10753-2010 高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[S]

[3] TB 10417-2003 J 287-20041鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[S]

[4] TZ 214-2005 客運(yùn)專線鐵路隧道工程施工技術(shù)指南[S]

[5] TZ 204-2008鐵路隧道工程施工技術(shù)指南[S]

[6] TB 10424-2010 J 1155-2011 鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[S]

[7] 鐵建設(shè)[2010]241鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南[S]