大斷面拱涵施工技術(shù)

段利賓

大斷面拱涵施工技術(shù)

段利賓

摘 要：大斷面拱涵由于適用的局限性，在鐵路施工過程中使用較少。結(jié)合寶蘭客運專線蘭州鐵路樞紐工程高矢拱涵的施工地理特點和工期要求，通過加工專用的內(nèi)、外模走行臺車，較好地解決施工中的問題，既節(jié)約成本又提高施工進(jìn)度，對類似工程具有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：拱涵；大斷面；走行臺車；成本；施工進(jìn)度

0 引言

目前國內(nèi)的涵洞多以蓋板涵、箱型涵居多，拱涵特別是較長的大斷面拱涵相對較少。隨著鐵路的快速發(fā)展，在遇到河流地段峽谷相對較小，但需跨越寬度又較大時，大斷面拱涵比橋梁施工更實用、更節(jié)省成本。以寶蘭客運專線1-9．0m高矢拱涵為例，對施工技術(shù)及工藝進(jìn)行改進(jìn)，提高施工效率、節(jié)約施工成本。

1 概況

新建鐵路寶蘭客運專線蘭州鐵路樞紐工程DCSK4+024（1-9．0m）高矢拱涵位于存車場范圍內(nèi)，該拱涵位于蘭州市七里河區(qū)范坪村境內(nèi)，為跨越小金溝排洪而設(shè)，該涵采用1孔9m鋼筋混凝土拱涵設(shè)計，涵內(nèi)凈寬9m，凈高8．1m，全長546m，基礎(chǔ)位于砂質(zhì)黃土層，出入口采用M10漿砌片石鋪砌。

2 設(shè)計方案比選

方案1：采用傳統(tǒng)施工工藝，滿堂支架+木模板拼裝施工。該方案在涵洞施工方案中較為常見，但對于較長的大斷面拱涵所需的材料及勞動力投入較大，且施工周期較長。

方案2：內(nèi)模采用定制鋼模板臺車，外模采用鋼模或木模拼裝施工。該方案與隧道工程明洞施工相似，技術(shù)方案也較為成熟，按常規(guī)施工該方案可行度較高。

方案3：拱涵內(nèi)模及外模均采用專門定制的鋼模臺車進(jìn)行施工，并配備自行行走系統(tǒng)。該方案雖然在目前施工中采用較少但施工效率最高，且投入也較小，特別是模板、支架的投入費用大大降低，同時節(jié)省滿堂支架施工及模板拼裝施工的時間，施工效率得到很大提升。

3 施工方案及工藝

綜合考慮施工安全、質(zhì)量、工期、成本等因素，結(jié)合本工程的施工特點，可以看出方案3效果最為可行，具有相對安全可靠、操作簡單、施工效率較高、節(jié)約成本等優(yōu)點，能很好滿足現(xiàn)場施工需要。

3.1 臺車構(gòu)造及體系

臺車主要由內(nèi)模、外模、端模、液壓/絲杠系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、軌道等組成（見圖1），臺車高度10．98m，凈寬4m。

3.2 基礎(chǔ)施工

基礎(chǔ)采用C40鋼筋混凝土，呈凹字形，兩端高4．0m，中間2．5m。基礎(chǔ)施工完后當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求時進(jìn)行臺車拼裝施工。

3.3 臺車拼裝

根據(jù)現(xiàn)場實際條件，臺車拼裝采用25t吊車，人工倒鏈、裝載機(jī)配合。外模臺車拼裝于拱涵基礎(chǔ)外側(cè)的行走軌道上，軌道長度12．5m/單元。按照鐵路軌道標(biāo)準(zhǔn)，單元連接處采用魚尾板相連。外模門架采用雙層橫梁，同時增設(shè)4件縱向防滑裝置，在縱向上將整套模板與門架牢牢連接成整體，通過縱向防滑限位裝置固定在門架橫梁上，頂部模板只能隨上縱梁左右平移，不出現(xiàn)前傾或后傾現(xiàn)象，這樣模板才不會出現(xiàn)“跑模”。同時，為了保證模板兩個端頭的強(qiáng)度，門架的縱向長度與模板總長一致，從而避免模板在使用時不會出現(xiàn)典型的喇叭口。臺車內(nèi)模原理與外模相似，內(nèi)模臺車頂部不設(shè)置伸縮系統(tǒng)，下部設(shè)置橫向伸縮系統(tǒng)保證快速拆模。臺車內(nèi)外模直接拼裝于拱涵基礎(chǔ)上，拼裝完成后對各部位及細(xì)節(jié)處進(jìn)行檢查、打磨，并涂刷脫模劑。

圖1 拱形臺車正視圖

3.4 涵身施工

拱涵內(nèi)模臺車拼裝完成后進(jìn)行鋼筋綁扎，鋼筋綁扎按照設(shè)計圖紙要求進(jìn)行施工。施工完成經(jīng)檢驗合格后將外模臺車通過軌道及行走系統(tǒng)將外模臺車移動至準(zhǔn)確位置。內(nèi)模、外模臺車固定，安裝堵頭板模板及伸縮縫材料，檢驗合格后進(jìn)行混凝土澆筑施工。拱涵頂部預(yù)留楔口，其寬度為30cm，拱圈強(qiáng)度達(dá)到70%以上時方可進(jìn)行合攏。內(nèi)模臺車為一個整體結(jié)構(gòu)（見圖2），外模臺車模板為兩塊分離式模板結(jié)構(gòu)（見圖3），安裝完成后外模頂部預(yù)留1．5m混凝土澆筑及伸縮口，保證混凝土澆筑施工及前期的混凝土本身變形。

3.5 拆模與養(yǎng)護(hù)

涵身澆筑完24h后涵身新澆混凝土強(qiáng)度能達(dá)到5MPa，可拆除外模；新澆涵身混凝土3d強(qiáng)度能達(dá)到70%，可拆除內(nèi)模。內(nèi)模拆模時支撐和液壓系統(tǒng)同時收縮使臺車與混凝土脫離，再通過臺車行走系統(tǒng)移動至下一單元拱涵施工。外模拆模時通過提升模板使之與混凝土脫離，通過行走系統(tǒng)移動至下一施工單元，進(jìn)行打磨、涂刷脫模劑，準(zhǔn)備下一施工單元的施工，拆模完成后的混凝土及時進(jìn)行覆蓋、養(yǎng)護(hù)。

圖2 臺車內(nèi)模現(xiàn)場

圖3 臺車外模現(xiàn)場

3.6 施工安全及實用性分析

拱涵臺車的應(yīng)用比常規(guī)施工具有更高的安全性和實用性，大大節(jié)約了拉動力和材料的浪費，使拱涵施工向“工廠化”邁進(jìn)了一步。最重要的是臺車只通過人工操作行走系統(tǒng)進(jìn)行控制，省略常規(guī)施工中搭設(shè)腳手架、拼裝模板等需較大勞動力的工序，避免高空作業(yè)等施工發(fā)生。同時該臺車的應(yīng)用更加靈活和多變，為加快施工進(jìn)度可通過增加內(nèi)模臺車的數(shù)量和鋼筋綁扎勞動力來滿足緊張的工期要求，外模臺車僅需鋼筋綁扎完成后澆筑混凝土和等待拆模的時間。施工控制靈活、簡單，能夠滿足不同工期和條件下的要求，值得在施工中多推廣和應(yīng)用。

4 結(jié)束語

1-9．0m高矢拱涵施工從2013年8月開始進(jìn)行第1節(jié)拱圈施工，截至2013年12月全部澆筑完成。投入內(nèi)模臺車4臺，外模臺車2臺，比原先常規(guī)方案計劃工期提前4個月以上，并很好地節(jié)約了施工成本。通過我國建筑行業(yè)近幾十年的發(fā)展歷程可以看出，建筑業(yè)的施工逐漸向自動化、機(jī)械化的方向迅速發(fā)展。該案例的成功應(yīng)用也正符合這樣的發(fā)展規(guī)律。

段利賓：中鐵二十一局集團(tuán)有限公司蘭州樞紐項目部，工程師，甘肅 蘭州，730000

責(zé)任編輯 苑曉蒙

中圖分類號：U445

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-061X（2015）05-0042-02