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，對隧道運營安全有著至關重要的作用，其防水質量亦不容忽視，但受隧道二襯施工工藝的限制，襯砌沿線路方向難免出現環向施工縫，施工縫之間環向止水帶的安設質量對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向止水帶安設工藝無法達到設計要求，尺寸及位置不能準確定位，甚至出現破損情況，究其原因，大都是端頭模設計不合理。云桂鐵路新哨隧道二襯端頭采用合葉式鋼端模輔助安設環向止水帶，有效解決了固定止水的質量通病和二襯鋼筋層間距控制問題。

1 二襯鋼端模改進前后工藝特點

1.1 固定式鋼端模原理及特點

1.1.1 固定式鋼端模原理

隧道模板臺車端頭全環設置定型鋼模板，采用定制的內、外弧形鋼模板，其整體結構及模板示意見圖1。其特點是內側模板采用螺栓固定在臺車端頭，外側模板采用螺栓與內側模板連接并起到夾具作用而準確固定中埋式止水帶。外側模板緊貼防水板固定背貼式止水帶。內外側端頭模一般按設計預留縱向筋穿孔，保證縱向筋貫通或預留環向施工縫接茬鋼筋。

1.1.2 固定式鋼端模特點

固定式鋼端模優點：與傳統木模擋頭模板比較，可準確定位環向止水帶，保證線型美觀、位置準確、固定穩固，確保施工縫防水質量。

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

圖1 二襯固定式鋼端模結構示意

1.2 改進后合葉式鋼端模

1.2.1 合葉式鋼端模原理

我部針對固定式鋼端模的以上缺點，為保證二襯施工效率，降低作業工人勞動強度，在固定式鋼端模基礎上不斷試驗改進成合葉式鋼端模板。主要改進內容是將內側弧形模板尺寸進一步變短，分塊采用合葉與臺車端頭連接，并通過預留孔插入鋼管與臺車模板內側預留孔固定，外側弧形鋼模板為適應內側扇形模板安裝，長度減小，采用螺栓與內側弧形模板相互夾緊環向中埋式止水帶。合葉式鋼端模示意見圖2。

圖2 二襯合葉式鋼端模結構示意

1.2.2 合葉式鋼端模特點

合葉式鋼端模保留了固定式鋼端模的優點，由于其內側模板采用合葉，不用拆除臺車即可行走就位，因而大大減少工人勞動強度，提高了二襯施工效率。同時二襯鋼筋可以嚴格按照設計尺寸安裝，不會因施工裝備的適應性問題影響結構鋼筋質量。

2 二襯合葉式鋼端模施工工藝

2.1 合葉式鋼端模設計與制作

襯砌合葉式鋼端模體系由內外側模板、連接系統、支撐系統及預留孔洞四個部分組成。鋼端模根據襯砌凈空的半徑確定內、外側鋼模板的弧度，內側模板寬度20 cm,外側模板寬度18 cm,與初支面間通過外側面板上移動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，模板單元長度50、100 cm，內側鋼模板為100 cm,外側鋼模板為50 cm。

為便于止水帶安裝及加固，內外鋼模均采用“L”型，間距250 mm，設一處高250 mm 的三角加筋鋼板。為滿足襯砌縱向鋼筋及接茬筋預留要求，分別在內、外弧形鋼模上各鉆一排長方形孔，便于縱向鋼筋的調整，鉆孔間距按設計縱向鋼筋間距確定。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，左右對稱安裝。因為活動模板轉動軸存在間歇，臺車兩側活動模板不可避免存在下垂，造成安裝困難。首先安裝及固定臺車底部內側模板，依次往上安裝，內側模板之間通過兩側預留的螺栓孔螺栓連接。內側模板固定采用插入鋼管連接鋼端模與臺車內側的套管。

模板組裝控制要點：

(1)對初支面的要求：在開挖支護工序過程中，應嚴格控制好超、欠挖，噴射混凝土表面平整度控制在10 cm(2 m直尺測量)以內。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。初支面平整度對鋼端模安裝質量影響很大，如果欠挖，造成外側鋼模板無法安裝；如果超挖，外側鋼模板與初支面之間就存在很大的空隙，就必須用木板進行封堵，易漏漿脹模，襯砌端頭的密實性就很難保證。

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

(3)鋼端模的維護保養：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，及時修理。外側模板人工拆除后每塊打磨及涂刷脫模劑。內側模板利用合葉翻開，不用拆卸，在臺車上原位清理打磨。

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向施工縫緊貼防水板初步固定。調整完內側鋼模后，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計長度焊接好后懸掛在臺車邊緣，先從頂部開始安裝。在安裝外側鋼模板時，對止水帶進行再一次調整，調整后，螺栓扭緊夾住中埋式止水帶，背貼式止水帶與外側端模必須抵緊，防止移位，有縫隙時，用角鋼或木楔加固。

止水帶安裝控制要點：

(1)止水帶中心線應與施工縫中心重合，弧形模板安裝過程中應注意調整、準確定位，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、破損現象，當每環止水帶長度不足需要接長時，應提前按要求設置接頭。

2.4 襯砌鋼筋施工

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

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

(3)安裝鋼筋應在臺架上用鋼管架對內外層鋼筋進行定位(重點控制層間距和保護層)，確保鋼筋安裝精度和施工質量，規避襯砌后露筋現象。

2.5 襯砌混凝土施工

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

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

3 工藝應用效果

對于傳統的固定式鋼端模，內側鋼模一旦固定成型后就無法活動，為不干擾內層襯砌鋼筋，每次襯砌脫模后必須將所有鋼端模拆卸后才能就位臺車，極大的增加了工人勞動強度。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車穿越鋼筋段就位，無法保證二襯鋼筋施工質量。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，提高了二襯施工的工效。另外定型鋼端模循環使用時間長，維護簡單，對于長大隧道經濟效果比較明顯。

4 結束語

目前我們對鋼端模的改進雖然取得了一定的效果，但仍然有許多問題需要不斷改進提高。在襯砌合葉式鋼端模工藝改進創新的基礎上，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，同時實驗論證端頭外側模板能否不用拆除即可進行臺車就位的措施。

[1] 鐵建設[2010]241 高速鐵路隧道工程施工技術指南[S]

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