淺談高瓦斯地鐵隧道風(fēng)機(jī)段襯砌混凝土施工技術(shù)

常 耀 華, 張 文 選

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 工程概述

成都軌道交通18號(hào)線工程龍泉山隧道采用雙線分修、礦山法施工。隧道平均斷面積約為67.3 m2，左線全長(zhǎng)9 690 m，右線全長(zhǎng)9 724 m，全隧道共設(shè)置12處風(fēng)機(jī)段(左、右線均為6處)，風(fēng)機(jī)段主要集中在隧道進(jìn)、出口淺埋洞段，每處風(fēng)機(jī)段長(zhǎng)度為35 m，分別由段長(zhǎng)13 m的漸變段+9 m的射流風(fēng)機(jī)安裝段+13 m的漸變段依次銜接組成。射流風(fēng)機(jī)段兩端所設(shè)的漸變段與普通襯砌漸變段銜接，其平面漸變率為1∶7.222，縱斷面漸變率為1∶12.5。風(fēng)機(jī)段采用全斷面混凝土襯砌，襯砌厚度為50 cm，除仰拱填充采用C20混凝土外，其余均為C35鋼筋混凝土。

2 襯砌方案的比選

(1) 方案1：采用12 m鋼模板臺(tái)車為支撐體系，充分利用臺(tái)車輪廓線與設(shè)計(jì)輪廓線之間的相互關(guān)系，在漸開部分采用自制鋼架、外拼定型大鋼模板形成輪廓面；對(duì)于襯砌長(zhǎng)度不足13 m部分采用現(xiàn)場(chǎng)12 m鋼模臺(tái)車，在其端頭兩側(cè)自制懸挑鋼架加長(zhǎng)至14 m以滿足支模要求。配備混凝土輸送泵和混凝土罐車一次性完成拱墻的澆筑。缺點(diǎn)：鋼筋混凝土作業(yè)空間小，拼裝、加固困難，受臺(tái)車長(zhǎng)度限制，必須對(duì)臺(tái)車兩端型鋼加長(zhǎng)1.5 m；需在洞內(nèi)進(jìn)行臺(tái)車改造，起重吊裝難；每完成一個(gè)漸變段，臺(tái)車支模體系均需拆卸解體一次，洞內(nèi)安裝鋼構(gòu)件費(fèi)力、費(fèi)時(shí)，安全風(fēng)險(xiǎn)大。

(2)方案2：采用搭設(shè)型鋼門架承重平臺(tái)，拱墻采用定型組合散裝鋼模板。模板加固采用型鋼圍檁+腳手架支撐安裝固定，腳手架搭建時(shí)預(yù)留風(fēng)筒空間。采用可調(diào)頂托式腳手架以保證快速、精準(zhǔn)調(diào)校，滿足支模要求。配備混凝土輸送泵和混凝土罐車一次性完成拱墻澆筑。優(yōu)點(diǎn)：可釋放12 m鋼模臺(tái)車用于洞內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)段的襯砌，型鋼門架承重平臺(tái)可在洞外先由人工拼裝而成、裝載機(jī)運(yùn)輸就位，可提高人工作業(yè)的效率；型鋼門架承重平臺(tái)還可用于隧道內(nèi)的橫通道、斜井交叉口部位的二襯支模施工，其利用率較高。缺點(diǎn)：腳手架搭建工程量較大，對(duì)工人的技能要求高，質(zhì)量方面因其采用的是散裝定型鋼模板，模板拼縫較多，外觀質(zhì)量沒有整體大模板效果好，后期外觀處理量較大。

(3)結(jié)論：方案2優(yōu)于方案1，方案2更適用于本工程。最終決定采用方案2。

3 襯砌模板及臺(tái)架設(shè)計(jì)

3.1 襯砌臺(tái)架

襯砌臺(tái)架分上下兩層結(jié)構(gòu)，下層為通用性門架結(jié)構(gòu)，上層為漸變結(jié)構(gòu)。

型鋼門架承重平臺(tái)為螺栓組裝結(jié)構(gòu)，門架凈空寬度為4.5 m，凈高5 m，滿足施工設(shè)備通行要求，門架立柱采用I32c工字鋼，橫梁采用I25b工字鋼，每榀門架縱向間距75 cm，與模板環(huán)向圍檁間距一致，每榀門架立柱縱向采用[14b槽鋼連接，間距75 cm，同排架步距；每榀門架橫梁間同樣采用[14b槽鋼螺栓連接。為方便澆筑完成后的臺(tái)架拆卸，在臺(tái)架上層立柱連接板之間設(shè)置木楔塊，避免澆筑完成重壓后門架拆除困難。

3.2 模板圍檁

模板圍檁沿環(huán)向分節(jié)制作設(shè)計(jì)，由9節(jié)組成，采用I14工字鋼加工而成，圍檁環(huán)間距75 cm，水平向圍檁采用直徑48 mm的普通鋼架管扣件連接形成整體，間距75 cm；圍檁安裝從拱頂開始，依次對(duì)稱從兩側(cè)向下延伸安裝完成，完成一環(huán)及時(shí)校核位置并固定一環(huán)。

3.3 模 板

采用組合定型鋼模板作為備倉(cāng)方案。每塊模板均帶有弧度，大小、形狀均不同，單塊模板最大重量為40 kg左右。模板長(zhǎng)1.5 m，厚5.3 cm，寬度為30～60 cm。其中漸變段模板分為通用側(cè)模A(140塊)、異型側(cè)模(40塊)、頂模D(180塊)三類；射流風(fēng)機(jī)安裝段分為通用側(cè)模B(120塊)和通用頂模C(120塊)。

兩側(cè)擋頭模板采用5 cm厚的對(duì)夾木模板，木模加固采用10 cm方木圍檁加強(qiáng)。為確保擋頭模板施工安全，同時(shí)采用直徑20 mm以上的螺紋鋼筋對(duì)拉或倉(cāng)內(nèi)底部設(shè)置插筋進(jìn)行斜拉加強(qiáng)。

3.4 模板加固體系

采用直徑48 mm、壁厚3.5 mm鋼架管搭建鋼管腳手架、結(jié)合型鋼承重平臺(tái)形成模板加固體系；鋼管腳手架按照橫向間距50 cm、縱向間距75 cm、步距75 cm布置。腳手架可調(diào)支托，與型鋼圍檁接觸面之間的縫隙采用木楔墊實(shí)。為提高腳手架的整體穩(wěn)定性，腳手架設(shè)置連續(xù)縱橫向剪刀撐。

4 施工程序及方法

4.1 總體施工程序

風(fēng)機(jī)段的總體施工程序按照先漸變段、后射流風(fēng)機(jī)段依次進(jìn)行；每段施工順序?yàn)橄妊龉皾仓⒑蠊皦仓９皦σr砌混凝土一般在隧道初期支護(hù)變形穩(wěn)定后施工。

4.2 支模的施工準(zhǔn)備

(1)首先對(duì)隧道初支斷面進(jìn)行檢查驗(yàn)收，完成測(cè)量放樣，放出隧道中心線、基礎(chǔ)高程、立模點(diǎn)位等并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)交接。

(2)對(duì)澆筑段洞壁風(fēng)、水、電管(線)、監(jiān)測(cè)設(shè)施等進(jìn)行妥善轉(zhuǎn)移和改遷。鋼筋臺(tái)車及時(shí)就位，進(jìn)行土工布、防水板及預(yù)埋件、鋼筋等的安裝。

(3)對(duì)每榀型鋼門架立柱和圍檁安裝位置進(jìn)行精確放樣，運(yùn)送洞外組裝好的型鋼門架至工作面進(jìn)行安裝。

4.3 分段及分倉(cāng)

(1)分段：風(fēng)機(jī)段總長(zhǎng)35 m，最大設(shè)計(jì)襯砌高度9.73 m，最大設(shè)計(jì)襯砌寬度10.54 m。根據(jù)其結(jié)構(gòu)變化特點(diǎn)，分為13 m(漸變段)、9 m(射流風(fēng)機(jī)安裝段)、13 m(漸變段)三段澆筑。

(2)分倉(cāng)：每段內(nèi)襯砌分仰拱混凝土和拱墻襯砌混凝土兩部分。其中仰拱及仰拱回填部分澆筑大面高度在水溝以下10 cm處，矮邊墻澆筑高程在設(shè)計(jì)軌面高程以下22 cm處，矮邊墻以上為拱墻襯砌部分混凝土，其凈空最大高度為8.14 m。

4.4 拱墻襯砌混凝土澆筑

(1)混凝土就近從商品混凝土站供料，混凝土罐車(12 m3)運(yùn)輸、泵送入倉(cāng)澆筑。邊墻部位主要利用邊墻預(yù)留的3排振搗孔進(jìn)行，拱頂振搗主要采用附著式振搗器振搗。澆筑時(shí)兩側(cè)混凝土均勻上升，高差不大于1 m。入倉(cāng)速度按照約40 min完成12 m3/罐混凝土進(jìn)行控制。

(2)封頂混凝土先采取退出式澆筑，最后采用壓入式封頂。當(dāng)混凝土澆筑進(jìn)入封頂階段，在其頂部模板預(yù)先開孔并安裝直徑108 mm的進(jìn)料鋼管，鋼管縱向間距為2～3 m，模板與鋼管焊接或螺栓連接，封頂二襯混凝土通過泵送軟管和預(yù)埋鋼管進(jìn)行澆筑。為保證空氣能夠順利排除，利用預(yù)埋的注漿管和排氣管排氣。澆筑過程中發(fā)現(xiàn)有離析水、稀漿自排氣管中流出時(shí)，說明倉(cāng)內(nèi)已完全充滿了混凝土，此時(shí)停止?jié)仓⑹柰ㄅ艢夤埽烦霰盟弯摴芑蜍浌堋?/p>

(3)回填灌漿。

當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求70%以上時(shí)，利用排氣管對(duì)拱頂混凝土收縮空隙進(jìn)行灌漿填實(shí)。回填灌漿采用強(qiáng)度為M20的微膨脹水泥漿或水泥砂漿回填，灌漿設(shè)備采用單液注漿泵，當(dāng)注漿壓力達(dá)到0.2 MPa或排氣管排出漿時(shí)即可終止注漿。

5 結(jié) 語

龍泉山隧道風(fēng)機(jī)段二襯支模施工方案已在龍泉山隧道12個(gè)風(fēng)機(jī)段和太平隧道2個(gè)風(fēng)機(jī)段成功應(yīng)用，大大提高了型鋼承重臺(tái)架的利用率、節(jié)約了施工成本，加快了施工進(jìn)度，可為同類工程提供經(jīng)驗(yàn)和借鑒。