隧道明洞整體式無拉桿襯砌鋼外模施工技術

馮海洋

（中鐵十二局集團第三工程有限公司，山西太原 030024）

1 工程概況

寶蘭客專渭河隧道全長10016m，其中含明洞165m，為單洞雙線隧道，基本尺寸為寬23.42m、高9.46m。襯砌部分采用的是C35 鋼筋混凝土結構，按60cm 的厚度標準設置；明洞的最大埋深為7.5m，該部分采用的是大開槽明挖方法。根據防護要求，坡面處設置長為2.5m 的φ25mm 砂漿錨桿，緊密掛設8mm 鋼筋網，組織C25 混凝土噴射作業，形成防護結構。

2 施工方案的對比分析

2.1 主要方案

方案一：內模用襯砌臺車定位，按要求加工鋼筋并將其安裝到位；外模材料為小型鋼模板或小木板，將該部分與鋼筋連接，構成具有完整性且可以全面包裹混凝土的封閉環形模具。經分析，此方案存在諸多局限之處，其施工周期較長、材料損耗量較多且不利于混凝土外觀質量的控制。

方案二：內模施工方法同方案一，此處不再贅述；外模為門架結構，適配合適尺寸的軌道門架，將頂模和側模鉸接形成完整的外模結構；支模與拆模兩大環節均由液壓千斤頂參與其中。經分析，此方案的應用優勢在于施工周期較短，全程模板利用率較高，混凝土成型后外觀質量較佳，但在隧道工程中缺乏可行性，具體至本隧道中，雙洞分離間距僅為1.20m，為滿足施工要求，需適配外模整體軌道門架，其尺寸較大，而現場難以滿足該裝置所提出的空間要求，因此也缺乏可行性。

從施工進度、工藝特點以及投入費用三個角度切入，對前述兩種方案展開對比分析，具體內容如表1 所示。

2.2 施工方案的選定

內模施工采用的是襯砌臺車定位，根據要求加工鋼筋并安裝；外模部分采取的是無拉桿鋼模板與龍門吊聯合作業的方法。該施工方案可以有效縮短施工時間，并且質量得到保證，模板的整體性較好，施工可控性較佳，彰顯出顯著的綜合應用優勢。因此，該隧道明洞施工采用的是整體式無拉桿襯砌鋼外模施工的方案。

3 龍門吊、外模的制作

3.1 龍門吊制作

軌道間距29.00m，凈高12.00m；主梁采用的是桁架結構，以標準貝雷架為基礎單元，經拼接后制得；兩側支腿所用材料為φ325mm×8mm 的鋼管；其他方面適配的是電動葫蘆。

（1）吊重。單塊模板的基本參數為：重14t、沖擊系數1.25，最大吊重按25t 考慮。

表1 隧道長明洞整體式無拉桿襯砌鋼外模方案比選

（2）龍門吊凈寬。隧道雙洞寬度25.42m，龍門吊凈跨度為29m；根據襯砌外側和龍門吊內側的位置特點得知其安全距離為1.79m，可以給模板的裝拆工作提供充足的空間，無作業干擾問題。龍門吊模板的高度為8.25m，據此進一步確定龍門吊的凈高度，即12m。

3.2 外模設計及制作

3.2.1 外模設計

拱部采用的是半圓拱結構，半徑6030mm；底部矮邊墻的尺寸為高700mm、寬680mm。模板頂部有寬度為2m 的開口，相鄰兩模板間采用絲桿栓接的連接方法。

3.2.2 外模制作

外模所含材料包含面板、縱（橫）向桁架、縱檁等結構，以設計要求為準提前在指定工廠制作成型，通過質量檢驗后再運至現場[1]。其中面板選用的是Q235 鋼板，厚度8mm；縱向桁架為10cm×15cm 的型鋼，環向間距25cm，經焊接后與面板形成穩定連接的關系；橫向桁梁所用材料為I16 工字鋼，按1.5m 的間距依次設置，待縱向桁梁施工完成后與之焊接于一體；縱檁材料為I20 工字鋼，按2m 的間距依次設置，該部分則與橫向桁梁焊接。

3.2.3 外模安裝

外模施工中，啟用龍門吊設備，單塊整體吊裝到位；矮邊墻施工階段，根據設計圖紙測放模板的安裝位置，利用千斤頂頂升鋼模，待其高程等位置信息均無誤后鎖緊千斤頂，用于穩定模板。對于未澆筑混凝土的一端，容易出現模板擠壓保護層墊塊的情況，因此在襯砌模板內模臺車處設置60cm 長的限位鋼筋，通過此方式使模板緊靠限位鋼筋[2]；對于已經澆筑的一端，則應當與混凝土形成搭接的關系，為維持穩定，要求搭接長度達到15～20cm。兩側模板均安裝完成后在模板頂部用可調絲桿栓接，具體如圖1 所示。經拼接作業后詳細檢查模板中線、模板表面平整度等，確保無誤。

圖1 模板頂部栓接（單位：mm）

3.3 工作窗口的設置

外模帶工作窗口，每塊模板共設置9 個，分3 排，各窗口的尺寸均為45cm×50cm。具體有：模板底邊向上2.0m 設置第1 排，向上3m 設第2 排，在該部分預留合適尺寸的管線；此后再向上2m，完成最后一排的設置工作。

3.4 混凝土澆筑

模板定位、封頭模安裝兩項工作均落實到位后進入混凝土施工環節，逐排澆筑，每完成一排澆筑后隨即關閉該處的窗口，按此方式依次類推。混凝土澆筑遵循的是分層的原則，左右側交替澆筑，單層厚度不宜超過100cm，兩側高差以50cm 以內較為合適。澆筑作業應具有連續性，盡可能避免中途停頓現象，若間歇時間達到1.5h 以上，則需按施工縫加以處理。

3.5 拆模

隨混凝土的逐步凝固，待其強度滿足要求后進入拆模環節。首先，拆除對象為封頭模板和矮邊墻底部外模頂桿，適當調整絲桿，確保模板與混凝土兩部分可相互分離，再拆除無須使用的對拉栓接絲桿，運行龍門吊，利用該裝置將模板吊裝至指定位置[3]。

3.6 施工注意事項

為了保證施工整體質量，在施工過程中需要注意以下幾點事項：

（1）嚴格控制鋼筋保護層的厚度。在混凝土澆筑過程中，若速度過快速則容易影響鋼筋骨架的穩定性，使其出現向上拱起的現象，該部分的保護層厚度不足，嚴重時有露筋的可能。因此需精準控制混凝土澆筑速度，并加強對鋼筋保護層厚度的檢測。

（2）密切關注模板的撓度變形情況，若存在異常則及時查明成因，采取針對性的處理措施，盡可能減小不良影響。

（3）模板拼縫處錯臺，可以針對拼縫處采取焊接處理措施；以焊縫的實際情況為準，適當打磨，提高其平整度，以便構成具有完整性與穩定性的整體式大模板[4]。

（4）在調整模板的高程時，可利用千斤頂精細控制調整量，動作應具有同步、均衡的特點。

（5）在千斤頂的升降過程中，需根據實際情況適當加設或抽出保險墊木；及時檢測構件底面與保險墊木間的距離，該值應在5cm 以內。

4 結語

綜上所述，在本文所提的隧道明洞施工中，采用的是業內較為前沿的整體式無拉桿鋼外模襯砌工藝，實際結果表明，混凝土成型質量良好，無內外部質量問題，由此間接說明該方法具有可行性，可為類似工程提供參考。