隧道漸變洞室襯砌整體施工技術

曾 兵

(中鐵十九局集團 第二工程有限公司，遼寧 遼陽 111000)

0 前言

新高坡隧道位于云貴高原北部揚子準臺地滇東臺褶皺，地質構造復雜，為我標段控制性工程。本標段施工從新高坡隧道進口起D3K300+099至D3K304+059,標段施工全長3 960m。隧道洞身最大埋深約445m；隧道進口—D3K300+807段為蘭家溝車站段，其中D3K300+099—+110段為三線雙耳墻明洞，D3K300+100—+725段為三線車站段，線間距由5m漸變至8m襯砌結構形式，設有5種漸變方式550m漸變區段，隧道內設置有變壓器綜合洞室，其綜合洞室三維變化形式為: 縱向側墻起拱線為斜向上的直線，側墻線性加高; 橫向寬度線性縮窄，兩側墻向頂拱方向逐步以圓弧連接，最終形成城門洞型。對于正常斷面通常采用整體式液壓模板臺車一次澆筑成型；而對于襯砌斷面漸變的洞室，如果每種漸變形式都單獨加工制作液壓模板臺車，必將大大增加施工成本[1]。

1 工藝原理

模板采用工廠生產的寬40cm、長150cm的標準小鋼模，不足一塊鋼模處用與鋼模板等厚、表面拋光的木板代替，確保襯砌凈空曲線圓順。通過多道縱向鋼管對拱架進行縱向連接，增加拱架模板整體穩定性。環向每隔1m一道徑向鋼管斜撐對每榀拱架進行支撐，承受混凝土及施工主要荷載；對標準鋼模板進行再加工，制作工作窗口，滿足混凝土澆筑作業及人工振搗作業要求；使用鋼拱架、標準鋼模板及支護加固材料替代整體式液壓臺車，鋼拱架及支撐材料規格根據襯砌厚度及荷載計算確定，擋頭封堵與加固方式同整體式液壓臺車施工，工作平臺為鋼管腳手架。

2 關鍵技術

施工準備工作中包括：(1)混凝土自重及施工動荷載等荷載計算，以確定各類材料規格；(2)鋼拱架半徑的繪圖計算確定;(3)鋼拱架制作；(4)輔助支護加固材料制作；(5)堵頭板制作等[2-3]。漸變洞室襯砌整體施工工藝流程如圖1所示。

圖1 施工工藝流程圖

2.1 斷面漸變規律分析及數據確定

在AutoCAD中繪制漸變段襯砌起點、終點斷面(以下分別簡稱大斷面、小斷面)，形成三維圖，掌握襯砌整體尺寸，如圖2所示。在隧道兩側設置貫通的救援通道，救援通道寬150cm，高200cm，外側距線路中線2.3m。為便于對照加寬值，正常雙線隧道內輪廓如圖3所示,漸變段襯砌內輪廓如圖4所示。

圖2 漸變段襯砌三維圖

圖3 正常線間距5m隧道襯砌內輪廓

圖4 漸變后間距8m隧道襯砌內輪廓

2.2 拱架及鋼模板的制作

根據混凝土自重及施工動荷載，對鋼拱架—模板及支撐結構按受力程序驗算其強度、剛度和穩定性，在驗算滿足要求的基礎上確定型鋼、鋼管等材料的規格。襯砌能否滿足設計凈空尺寸要求，取決于鋼拱架半徑的確定及鋼拱架能否精確制作，所以要做好鋼拱架制作技術交底及對鋼拱架的驗收[4-5]。

本施工技術鋼拱架采用I18工字鋼進行制作，由于每榀鋼拱架尺寸均不同，因此要對每榀鋼拱架的每個節段進行編號并噴涂在各節段鋼拱架上，按順序碼放，避免安裝出錯。鋼拱架連接鋼板外側與鋼拱架齊平，以便于模板安裝。標準模板采用150cm×40cm鋼模板，標準鋼模板預留綁扎用孔洞。同時，利用兩塊鋼模板中間開窗，制作50cm×50cm可開合的工作窗口，并對工作窗口邊緣進行加固。如圖5、圖6所示。

圖5 工作窗總體布置斷面圖

圖6 工作窗展開示意圖

2.3 鋼拱架及模板安裝

鋼拱架按照測量放樣交底位置及寬度、高度要求安裝，要保證每榀拱架法線位置在同一斷面上。在搭設好的鋼管腳手架上進行鋼拱架安裝，安裝過程中設置臨時斜撐加固。鋼拱架安裝完成后，用Φ89 鋼管進行縱向連接，每側設置2—4道(根據實際情況設置)，鋼管與拱架連接采用焊接形式，形成固結。鋼拱架安裝完成后開始安裝鋼模板。鋼模板安裝要遵循從下到上的原則。每塊鋼模板安裝都要及時用鐵絲與鋼拱架固定牢固，鋼模板間用高強螺栓連接，且在安裝模板過程中，要觀察周圍相鄰模板之間有無錯臺，一旦發現及時調整。模板面板之間應平整，接縫嚴密，不漏漿，保證襯砌外露面美觀， 線條流暢。由于是漸變斷面，鋼模板安裝到拱頂時會有三角形區域，不足以安裝整塊鋼模板，該區域用與鋼模板等厚、表面拋光的木板裁切安裝。為了便于拱架及模板的拆除，應根據荷載大小、凈空尺寸等，在支架和拱架適當部位設置相應的木楔，方便拆模[6]。

2.4 斜撐排架搭設

模板安裝完成后，用Φ89鋼管對每榀拱架進行徑向加固，兩側拱腰以下按環向每隔0.7—1.0m設置一道斜撐施作，如圖7所示。排架搭設需設計專門的排架搭設圖，確定排架立柱的間排距及支撐方式，并進行必要的荷載計算，確保排架的整體穩定性和承載能力。

圖7 鋼拱架及模板加固示意圖

圖8 施工完成后的漸變截面洞室

2.5 混凝土澆筑

混凝土澆筑時最大下落高度不能超過2m，所以預留工作窗口必須按照預定位置留設，不可隨意更改安裝高度。澆筑時先從側模下排工作窗口進行，混凝土澆注高度前后相差不超過60cm，左右高差不超過50cm，要盡量做到兩側均勻對稱澆筑混凝土。襯砌混凝土需要連續澆筑，不得間歇時間過長，避免因間歇時間過長導致冷縫出現。由于采用標準模板拼裝作為混凝土模板，因此混凝土振搗不使用附著式振搗器，而采用插入式振搗器配合敲擊模板進行振搗，振搗時間每次不超過30s，振搗棒移動距離不超過振搗器作用半徑的1.5倍。

2.6 模板拆除及混凝土養護

按施工規范采用最后一盤封頂砼試件達到的強度來控制拆模時間。不承受外荷載的拱、 墻砼強度應達到5MPa或

在拆模時混凝土表面和棱角不被損壞并能承受自重時拆模。拆除時應遵循先裝后拆、后裝先拆的順序，拆模時嚴禁拋扔。拆除下來的鋼模板要堆放整齊，并及時清理模板表面混凝土；鋼拱架拆除后要按照節段編號順序整齊堆放。混凝土養生應配備養護噴管，拆模后對混凝土表面進行噴淋養護。

3 質量控制

堅決實行質量一票否決制，工程質量不達標的，堅決返工重做。施工前，組織全體班組人員學習有關技術標準、質量標準，預先向參與施工的人員進行施工工藝過程的技術交底，說明工藝質量要求以及技術規程，同時加強質量意識教育，樹立高度的質量意識，確保工程的施工質量。拱架制作要保證足夠的精度，要對拱架先行試拼；防排水系統施工前要仔細檢查各材料質量，要嚴格按照設計及規范要求施做，確保完工后排水系統通暢。模板安裝要固定牢固，接縫要對齊；模板面板之間要平整，接縫嚴密，不漏漿，以保證襯砌外露面美觀，線條流暢。要嚴格控制混凝土來料質量，加強混凝土振搗工作，保證混凝土密實，拆模后襯砌外觀無氣泡、蜂窩麻面。

4 結論

漸變洞室襯砌整體施工采用鋼拱架加標準散模板拼裝施工的方法，避免了由于多個漸變形式而需要制作多臺整體式臺車造成的成本增加的問題(需要制作整體式臺車64m)。同時襯砌整體施工避免了因襯砌分塊施工而造成多條施工縫的問題，降低了因此而造成的襯砌滲漏水風險，避免了不必要的返工、返修費用發生，經濟效益顯著，與整體式模板臺車相比，采用自制鋼拱架結合定型鋼模板施工漸變段襯砌，直接降低施工成本474.78萬元。同時該工法施工效率高，質量控制較好，施工進度快，適應性強，社會效益顯著。