高速鐵路隧道自行式液壓仰拱棧橋快速施工工法研究

黃 輝

（中鐵三局集團第五工程有限公司，山西 晉中 030600）

1 工程概況

貴南客專線GNZQ-3標(biāo)獨山一號隧道位于貴州省都勻市，隧址區(qū)屬侵蝕、溶蝕中低山地貌，溝壑縱橫、山巒重疊，坡體溝壑縱橫，多為“V”型溝，切割深，坡面陡峻，自然橫坡20～50°，局部陡立，坡面植被發(fā)育，多為密集高大杉木林。隧道設(shè)計速度350km/h，單洞雙線，全長8488m，進口接路基工程，出口接山口寨雙線大橋，洞身段最大埋深約445m。線路縱坡為單面上坡，依次為長度為1175m、坡度為5.5‰的上坡和長度為920m、坡度為23‰的上坡。隧道凈寬1330cm，凈高908cm。隧道仰拱采用新型自行式液壓棧橋工裝整幅一次灌注施工。

2 鐵路客運專線仰拱及填充的標(biāo)準(zhǔn)

隧道仰拱及填充傳統(tǒng)施工方式為分幅施工，貴南高速鐵路客運專線對隧道仰拱及填充提出了更高的要求。客運專線要求：（1）仰拱混凝土應(yīng)分段連續(xù)灌注，一次成型，不留縱向施工縫；（2）填充與仰拱不能同時灌注；（3）填充混凝土達到100%強度后方可行車。施工水平要求較高。

3 自行式液壓仰拱棧橋特點

3.1 自行式液壓棧橋結(jié)構(gòu)特點

自行式液壓仰拱棧橋主要由升降系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、移動液壓站組成，采用自行式液壓棧橋，定位準(zhǔn)確，行走便捷，可有效確保仰拱施工質(zhì)量，提高結(jié)構(gòu)的整體性，加快施工速度。移動棧橋采用液壓系統(tǒng)，安裝限位裝置，設(shè)計移動滑槽小車帶動弧形模板進行曲模澆筑。在行走時利用液壓裝置將棧橋鋼橋抬起，利用配重結(jié)構(gòu)將前段棧橋抬起進行行走，進行下一循環(huán)施工。自行式液壓棧橋全長12m，該棧橋采用液壓控制利用電控專用小車行走，具備前、后、左、右移動功能。整個棧橋移動無須人工鋪軌，不需機械設(shè)備配合，1人即可操控，且一次棧橋移動時間僅為30min。

3.2 自行式液壓棧橋施工特點

隧道內(nèi)采用自行式液壓棧橋施工，可使仰拱施工緊跟掌子面開挖，實現(xiàn)隧道底部快速封閉成環(huán)，提高掌子面穩(wěn)定性，同時可顯著提高隧道運輸?shù)缆吠〞承裕鉀Q仰拱施工與開挖運輸作業(yè)面的干擾，大大地改善隧道內(nèi)作業(yè)環(huán)境，加快施工速度。

（1）自行式液壓移動棧橋施工仰拱時，施工人員在棧橋前鋼橋下綁扎仰拱鋼筋，仰拱曲模澆筑仰拱與填充混凝土?xí)r，車輛可利用棧橋直接下至臺階，可滿足隧道施工早成環(huán)、早封閉的基本要求。（2）棧橋通行時要在混凝土強度達到脫模要求后方可前行，并要求接地壓強值達0.3MPa。（3）自行式液壓棧橋利用遙控液壓操作，采用電控專用小車進行行走，可以進行前后左右移動。棧橋移動施工時不需進行人工鋪軌，只需要一個人即可以進行操控。（4）自行式液壓棧橋使用一體化仰拱模板，模板允許荷載值可達60t。（5）仰拱棧橋的曲型模板按照仰拱設(shè)計結(jié)構(gòu)尺寸加工，模板采用1cm厚的鋼板加工，相較于傳統(tǒng)模板不易變形，整體澆筑時能保證仰拱線性控制，而且仰拱混凝土表觀質(zhì)量得到了較大改善。（6）仰拱棧橋采用梅花型窗口逐窗澆筑，此窗口不僅能作為澆筑窗口，還可以用于仰拱混凝土澆筑時的振搗窗口和混凝土質(zhì)量的觀察窗；相較于傳統(tǒng)的仰拱模板，增加了澆筑口、振搗口、觀察口，能保證仰拱混凝土施工質(zhì)量。（7）仰拱襯砌施工時預(yù)留管道的位置，可以通過在仰拱模板上割孔，通過控制孔口標(biāo)高，使預(yù)留管道位置整齊劃一，并且保證預(yù)留管道無反坡。（8）仰拱襯砌的鋼筋、止水帶的施工質(zhì)量控制，利用仰拱棧橋上改裝的剛性止水帶夾具控制止水帶徑向位置，通過特殊箍筋控制止水帶搭接及澆筑二襯時被混凝土壓倒切割混凝土的情況；利用鋼筋卡具控制矮邊墻鋼筋間距，仰拱棧橋外側(cè)焊接鋼筋控制矮邊墻鋼筋凈保護層厚度；利用仰拱棧橋模板控制矮邊墻混凝土厚度。（9）仰拱襯砌澆筑時的模板加固措施，采用“下拉上撐”的方式加固仰拱模板，模板兩端采用鋼筋加固，并與初支面拉緊，仰拱模板兩側(cè)采用撐桿與邊墻初支面撐住，達到模板加固與防止模板上浮的作用，與傳統(tǒng)模板的加固方式對比，減少了人力物力，增加了模板的穩(wěn)定性。

4 自行式液壓仰拱棧橋施工工藝

（1）清理虛渣。棧橋移動之前，把仰拱底部虛渣親清理干凈，清除干凈橋面、桁架和前后引橋，操縱遙控收起前后引橋。（2）液壓油缸頂升。操縱液壓閥門收起4根液壓支柱，脫離地面保持棧橋平衡。（3）棧橋移動。操縱液壓閥門和遙控指揮棧橋前進。（4）棧橋定位。到指定位置操縱液壓閥門收縮液壓油缸，將棧橋固定，將前后引橋放下。（5）限位。使用限位裝置限位，防止棧橋產(chǎn)生側(cè)向移動或前行的狀況。（6）弧形模板定位。待鋼筋綁扎完畢后，測量放線移動弧形模板，安裝止水帶止水條并完成后續(xù)仰拱施工步驟。

5 施工中易出現(xiàn)問題的原因及解決方法

5.1 仰拱施工易出現(xiàn)問題的原因

在仰拱混凝土施工過程中，容易出現(xiàn)混凝土澆筑不密實、施工質(zhì)量差問題，分析原因主要有以下三方面：（1）分層逐窗澆筑是影響混凝土澆筑密實度的關(guān)鍵，若分層逐窗澆筑時混凝土高差小動能小，極易在澆筑窗口附近聚集形成鼓包，導(dǎo)致混凝土向四周流動受阻，最終在窗口與窗口之間形成空洞，出現(xiàn)混凝土澆筑不密實的情況，影響混凝土澆筑質(zhì)量。（2）混凝土澆筑過程中存在振搗不充分、不及時、不均勻、不對稱，導(dǎo)致振搗不到位的現(xiàn)象，對仰拱混凝土施工質(zhì)量產(chǎn)生極大影響。（3）在澆筑仰拱混凝土?xí)r，容易引起仰拱棧橋浮模，造成施工縫錯臺明顯，最終導(dǎo)致混凝土澆筑施工質(zhì)量不理想。

5.2 仰拱施工問題解決方法

（1）解決“混凝土澆筑不密實”的方法：①對原分層逐窗澆筑窗口位置進行優(yōu)化，并對現(xiàn)場模板進行改裝，采用梅花形分層逐窗澆筑。澆筑過程可解決混凝土流通不暢的問題，有效確保混凝土澆筑密實度。全弧仰拱模板上混凝土澆筑窗口布設(shè)設(shè)計圖見圖1。②針對梅花形分層逐窗澆筑混凝土施工要點，對現(xiàn)場人員進行技術(shù)交底，并安排專門的技術(shù)人員對現(xiàn)場液壓式全弧仰拱模板混凝土澆筑過程進行現(xiàn)場指導(dǎo)與盯控，確保現(xiàn)場施工人員能夠熟練掌握新模板混凝土澆筑使用要點。（2）解決“混凝土澆筑時振搗不到位”問題：①現(xiàn)場采用附著式振搗器加振搗棒結(jié)合的方式對混凝土進行振搗，同時多窗口對稱均勻振搗，排出混凝土中的氣泡，使混凝土密實結(jié)合，消除混凝土蜂窩麻面等現(xiàn)象。②施工現(xiàn)場增加振搗棒數(shù)量，保證混凝土得到及時的振搗；在液壓式全弧仰拱模板的仰拱窗口進行充分振搗，提高混凝土的施工質(zhì)量。（3）解決“仰拱棧橋浮模”的問題。在已有仰拱棧橋上焊接工字鋼，并與邊模固定筋連接，待仰拱曲模到位后，利用仰拱填充預(yù)埋筋與仰拱邊模工字鋼焊接，加強邊模曲模固定。

圖1 全弧仰拱模板上混凝土澆筑窗口布設(shè)設(shè)計圖

6 可移動棧橋的應(yīng)用效果

貴南項目獨山一號隧道采用自行式可移動液壓仰拱棧橋施工取得了良好的應(yīng)用效果，和傳統(tǒng)仰拱棧橋相比，顯著加快了工程施工速度（具體數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析見表1），減少了施工人數(shù)需求）具體數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析見表2，通過分析可知：使用可移動棧橋施工后，每12m仰拱可以節(jié)省10.5h。同時，利用棧橋施工可減少各個工序之間的干擾，確保了仰拱施工具有充足的施工空間，在一定程度上有效降低了工程施工成本。

表1 仰拱各個施工工序的時間比較

表2 仰拱各個施工工序的人員配置比較

7 結(jié)束語

自行式液壓仰拱棧橋有利于人員、作業(yè)面設(shè)備、車輛等其他機械設(shè)備跨越仰拱及仰拱填充施工區(qū)域，可實現(xiàn)隧底初支、仰拱、中心水溝、邊墻盲管、泄水孔、止水帶、止水條等施工的互不干擾。貴南項目獨山一號隧道在工程施工過程中，針對工程施工工期緊，隧道施工質(zhì)量和安全要求標(biāo)準(zhǔn)高的特點，通過在仰拱施工過程中充分利用自行式液壓仰拱棧橋施工仰拱，取得了良好的應(yīng)用效果。