節段拼裝式管棚澆筑施工技術研究

童濤，劉春剛

（中交路橋南方工程有限公司，北京101100）

1 引言

在復雜地形地質條件下進行隧道開挖時，提升隧道進、出洞的圍巖穩定性，改善開挖輪廓線控制的準確度，防止洞口塌陷、滑坡等工程事故的發生，通常，需要采用管棚施工技術進行支護。

為提升洞口管棚的施工效率、改善現場施工質量，一些學者和工程技術人員進行了有針對性的研究，如薛俊斌[1]、李偉[2]、雷海強[3]、劉文彬等[4]、趙經緯[5]、楊春[6]等從不同角度對隧道棚超前支護施工技術進行研究；衡朝陽等[7]、杜姜[8]、陳曉東[9]、羅統明[10]、牛睿聰[11]、肖作明[12]深入研究了隧道管棚的設計理論及施工參數；李華勇等[13]、李成明[14]、趙凌紅[15]開展了隧道管棚超前支護施工質量控制及病害預防措施研究。

分析表明，現有研究成果雖可在適宜工況下取得較好的工程應用效果，但研究的側重點主要集中在管棚結構與洞口圍巖的整體性增強、超前導管的打設注漿等方面，針對明洞管棚澆筑施工結構打設、鋼筋籠布設質量提升等方面的研究成果相對較少，難以滿足工程實踐需要。同時，現有工程措施和技術成果中，尚存在施工效率提升、支撐體系改善、施工工藝簡化等問題亟需解決。鑒于此，為彌補現有技術的不足，本文以工程為對象、工藝為核心，對節段拼裝式管棚澆筑施工技術進行了研究。

2 管棚澆筑施工難點分析

2.1 模板安裝定位難度大

模板支設一直是混凝土澆筑過程中的重要環節，對現場施工效率和混凝土澆筑質量影響顯著。對于隧道管棚工程，其模板結構高度大、結構復雜、連接節點多，模板支撐體系的受力和穩定性常難量化；同時，受限于現場施工條件，模板構件的空間位置難以控制，板塊間的連接強度不易保證，易出現拱圈部位漏漿、拱腳部位爆模等工程問題。

2.2 混凝土澆筑質量難以控制

受控于混凝土配合比、模板支設質量、混凝土養護施工質量等因素影響，混凝土澆筑施工質量常常是工程質量控制的難點。相對于梁、板、柱的混凝土澆筑工程，管棚混凝土澆筑工程具有澆筑落差大、混凝土流動性差、現場振搗密實難以控制等問題。

2.3 支撐體系安裝布設難

模板支撐體系的安裝定位不但會影響模板支設質量，而且會對工程施工的安全性產生一定影響。對于隧道管棚工程，其支撐體系布設包括內模內支撐和外模外支撐2 部分，傳統依靠鋼管、與墊板組合的支撐體系，常常涉及節點快速連接、間隙快速消除、空間位置精確控制等問題。

3 施工結構改善設計

基于現有研究成果中的不足和工程技術提升需要，結合隧道管棚混凝土澆筑的難點問題，對現場施工結構進行優化設計，隧道管棚澆筑施工結構示意圖見圖1。

圖1 隧道管棚澆筑施工結構示意圖

1）在管棚的內側設置內側撐柱，并在內側撐柱與地基土之間設置柱底承壓板，并通過內柱限位槽限定內側撐柱的位置；在內側撐柱的頂端部設置平臺頂板，側壁面向內側模板側設置側面撐桿；在平臺頂板與內側模板之間設置支撐底板和頂面支撐桿；側面撐桿采用鋼管軋制而成，其長度可調，與內側模板垂直相交，與內側撐柱之間設置支撐轉動鉸。

2）在管棚的外側設置外側撐柱，并在外側撐柱與地基土之間設置外柱承壓板；在外側撐柱的頂部設置外側橫梁；在外側撐柱和外側橫梁上均設置滑移箍板，并使滑移箍板與外撐橫桿和外撐立桿相連接；滑移箍板采用鋼板軋制而成，套于外側撐柱和外側橫梁上，并設置與外撐橫桿和外撐立桿相連的螺孔。

3）在外側模板上設置撐桿連接體、頂部灌注管和底部灌注管，并使撐桿連接體與外撐橫桿和外撐立桿相連；在內側模板上設置第一鋼筋限位體和第二鋼筋限位體；第一鋼筋限位體和第二鋼筋限位體均采用長度可調的螺桿與螺栓組成，其插入端分別與內層鋼筋和外層鋼筋相接，混凝土初凝前取出第一鋼筋限位體和第二鋼筋限位體。

4）使外側模板的腳部與外模導墻相接；所述外模導墻采用混凝土澆筑或鋼板軋制成，其內側弧度與外側模板相同。

4 結構特點分析

1）研究結構通過頂面支撐桿和側面支撐桿對內側模板提供支撐，可大幅降低內側模板空間位置定位難度，簡化支撐體系的受力。

2）研究結構在管棚外側設置外側撐柱和外側橫梁，并在外側撐柱和外側橫梁上分別設置滑移箍板，可滿足外撐橫桿和外撐立桿快速連接的需要；同時，外撐結構體系簡單、受力明確，可有效降低結構受力分析的難度。

3）研究結構可通過內側模板上的第一鋼筋限位體和第二鋼筋限位體對管棚內部內層鋼筋和外層鋼筋進行控位，可滿足管棚鋼筋位置準確控制的要求，解決了鋼筋保護層厚度不足的問題。

4）研究結構可通過外側模板上的頂部灌注管和底部灌注管同步對內側模板與外側模板圍合而成的空腔內灌注管棚混凝土，可有效降低混凝土現場灌注的難度，提高混凝土灌注質量。

5）研究結構在外側模板的底部設置外模導墻，可同步滿足外模輔助定位、澆筑結構整體性增強的要求。

5 結語

受外界環境因素和澆筑施工工藝及結構的影響，隧道管棚的混凝土澆筑施工質量一直是工程施工控制的難點。本文從施工效率提升、支撐體系改善、施工工藝簡化等方面進行技術創新，形成了節段拼裝式管棚澆筑施工技術。

對比現有工程施工結構，節段拼裝式管棚澆筑施工技術在降低模板支設難度、提高鋼筋籠定位精度、改善混凝土澆筑質量、簡化模板支設體系受力、提升施工結構整體性等方面具有一定優勢，因地制宜地采用可取得良好的工程應用效果。