隧道中心水溝及現澆蓋板施工技術研究

李宗治LI Zong-zhi

（中鐵十二局集團第三工程有限公司，太原 030024）

0 引言

隧道中心水溝一般沿隧道中軸線設計在隧道路面底部，常見的中心水溝設置形式一般有矩形蓋板水溝和圓管涵拼接水溝兩種，因圓管涵現場節段間對接安裝難度大，需要施作接頭密封處理，基底平整度要求高，施工期間，掌子面夾帶水泥漿液的施工尾水易造成管內淤積，無法清理，相比之下，矩形蓋板水溝應用更為普遍。

矩形蓋板水溝在施工過程中，同樣也存在施工技術難點，混凝土分次澆筑振搗過程中模板易移位、上浮，溝壁爛根，蓋板預制需要大面積的施工場地，用以預制、存放蓋板，蓋板安裝二次倒運過程中，易造成蓋板損壞，隧道內吊裝機械妨礙掌子面施工車輛通行，蓋板安裝后晃動。目前也有利用現場立模澆筑水溝蓋板的實例，混凝土澆筑后，竹膠板底模無法取出，一次性消耗較大，混凝土蓋板撓度大，施工成本高，施工效率低。

本文依托彭水特長隧道，針對隧道中心水溝施工過程中的技術難題，提出了成套中心水溝施工技術，提高了隧道機械化施工程度，具有較好的推廣應用前景。

1 工程概況

渝湘高速公路復線彭水特長隧道進口位于武隆區江口鎮黃草村棕竹溪組黃家溝東側，出口位于彭水縣靛水街道唐家灣斜坡中下部。隧道左線起訖樁號ZK147+647～ZK158+782，總長11135m，隧道最大埋深約850m；右線隧道起訖樁號YK147+698～YK158+790，總長11094m，隧道最大埋深約830m。隧道北側為G65 高速和G319 國道，有778 縣道從隧址區內通過，并有多條鄉道和鄉村公路從隧道洞身段和進出口附近通過，交通條件一般。

彭水隧道路面板下設置縱向矩形中心水溝排水，隧道進口段及出口局部段落尺寸采用90cm×60cm（寬×深），出口灰巖富水段尺寸采用110cm×66cm（寬×深），集中引排地下水，兩種水溝過渡處采用B 型中心水溝檢查井進行銜接。隧道中心水溝排水縱坡與路線縱坡一致，并每隔50m 設置一處檢查井（兼沉沙井），排水下游洞口方向距洞口不大于10m 處和排水上游側距洞口50m 設一處檢查井，以便于連接洞外排水溝。當檢查井與隧道三縫位置沖突時，根據隧道三縫位置適當調整。

水溝溝底、溝壁及蓋板均設置配筋。溝身采用C35 混凝土現澆，原設計中心水溝蓋板為預制蓋板，采用C35 鋼筋混凝土預制，現場可根據蓋板預制、運輸、安裝條件確定是否增加吊環，吊環鋼筋數量不計，并嚴格按蓋板上下面安裝，蓋板安裝就位時，應先用M10 水泥砂漿對基座進行找平，以保證預制板與基座間接觸全面、穩定可靠；相鄰蓋板間接縫采用1cm 寬砂漿勾縫，施工過程中避免混凝土漏入水溝，影響過水斷面。地下水具腐蝕性地段及其下游地段，中心水溝采用抗腐蝕混凝土。

2 施工工藝原理

中心水溝溝身采用組合鋼模施工，在模板底部部位設置斜坡接口便于脫模。溝身鋼筋綁扎安裝完成后，利用自制輕型工具車進行模板運輸、安拆作業，降低了勞動強度。水溝蓋板利用滑動底模進行施工，滑動底模底部設置承重輪，行進方向兩側為萬向輪，后方兩側為定向輪，通過拖曳行走，定位期間通過液壓千斤頂調整施工標高，調整底模至蓋板底面標高，混凝土澆筑完成后，落下千斤頂，行走至下一施工部位。

3 施工關鍵技術

3.1 中心水溝溝身施工技術

3.1.1爆破施工

無仰拱地段，因中心水溝斷面小，常規爆破極易超方，應對中心水溝進行單獨的爆破設計[1]，獨立于隧道底板單獨實施爆破作業。對于圍巖較差段落，應縮小爆破寬度及深度，減小爆破松動區范圍，爆破清渣后，采用挖掘機等機械設備輔助進行擴挖至設計尺寸。同時，應根據圍巖情況靈活調整裝藥量，減少超挖。

3.1.2溝底墊層施工

水溝開挖完成后，清理虛渣、雜物，進行測量放樣，在溝底做好標高標記點位，利用混凝土對溝底進行調平墊層施工，作為鋼筋、模板施工基礎，墊層頂標高按中心水溝溝底底面標高進行控制，不得侵入溝底混凝土厚度。在墊層中設置預留鋼筋，鋼筋出露頂端按溝底頂面標高進行控制，不得高出溝底設計頂面，用于固定溝身鋼筋，同時輔助模板安裝。

仰拱段落則根據施工實際情況，正確預留水溝溝身施工空間。

3.1.3鋼筋安裝

墊層施工完成后，在墊層表面進行溝身中線測量放樣，按照設計要求和施工圖紙對水溝底板和溝溝壁整體鋼筋進行綁扎，鋼筋綁扎按中線對稱安裝施工。鋼筋加工前進行調直，再按設計圖紙要求的級別、直徑、長度、彎折型式逐根或分批加工并編號，需要接長的鋼筋必須滿足技術規范要求。溝底及溝壁鋼筋保護層應按設計及相關規范要求嚴格控制。鋼筋安裝完成后，應再次對鋼筋整體線形進行檢查，以確保后續溝身整體線形順直。

3.1.4模板安裝

溝身混凝土采用組合模板施工[2]，組合模板采用鋼模，模板頂部采用輕型卡具進行水溝頂部寬度尺寸控制，底部結合部位設置斜坡接口，以便于拆模作業。模板運輸、安拆采用自制輕型工具車吊運輔助操作。利用溝底預留鋼筋輔助模板安裝，進行標高調整。模板安裝前，應將模板表面混凝土等雜物清理干凈，涂刷脫模劑，保證混凝土施工質量。模板斜坡接口設置示意圖見圖1。

圖1 模板斜坡接口設置示意圖

3.1.5混凝土施工

嚴格控制混凝土質量，保證混凝土的工作性能，加強混凝土振搗工作，以保證混凝土密實，溝身混凝土施工采用插入式振搗棒對混凝土進行振搗，不可過振、漏振，以防止模板發生移位、上浮，保證混凝土密實。同時應保證入模混凝土的和易性，避免混凝土表面蜂窩麻面的產生?；炷翜媳跐仓猎O計標高后，應進行收面處理，保證蓋板基礎平整。[3]

3.1.6脫模

模板脫模先拆除斜坡接口上模板，再拆除下模板，該施工工藝解決了整體式鋼?？臻g挾制作用難以脫模的施工難題。脫模后中心水溝混凝土外觀無氣泡、蜂窩及麻面，混凝土強度符合設計要求，縱坡順適、溝底平整、排水暢通。

3.1.7混凝土養生

加強混凝土脫模后的養生工作，保證溝身混凝土養生時間，防止溝身出現環向裂縫。

3.2 中心水溝蓋板施工技術

3.2.1滑動底模設計與制作[4]

中心水溝蓋板采用滑動底模進行現澆施工。根據彭水隧道施工總體進度安排及勞動力配置，滑動底模長度按15m 設計?；瑒拥啄Ｓ芍衲z板底模、支撐架、液壓系統及行走輪等構成，模板由2cm 厚竹膠板根據水溝凈寬裁切制作，滿鋪在支撐架頂部，并利用鐵絲通過打孔與支撐架固定牢固，防止混凝土脫模過程中粘連。底模前進端焊接兩處拉環，方便底?；瑒訒r綁扎繩索進行拖曳?；瑒拥啄Ｕw結構示意圖見圖2。

圖2 滑動底模整體結構示意圖

支撐架由縱梁及橫梁構成，支撐架整體分為6 個框格，由橫梁進行均等分割，縱梁采用雙拼I14 工字鋼焊接制作，按設計寬度使用7 根I14 工字鋼作為支撐架的橫梁，縱梁與橫梁采用焊接方式連接牢固，并設置4 塊厚度為14mm 的等邊三角形鋼板對支撐架四角縱梁與橫梁結合處進行焊接加固處理。使用12 根方管分別交叉焊接在支撐架框架內，頂面與框架頂面齊平，作為支撐架框架加固的斜撐措施。

設置2 個萬向承重輪作為模架行進方向前端的行走系統，分別焊接在支撐架縱梁與端部第2 根橫梁連接處的下方，設置2 個定向承重輪作為底模行進方向后端的行走系統，分別焊接在支撐架縱梁與端部第2 根橫梁連接處的下方。在框架支撐架框架四角外側分別安裝滾輪，此措施能有效保證模架在行走過程中碰撞到水溝溝身時也可正常行走。

使用4 個液壓千斤頂作為固定支撐架時的支撐點和調節支撐架定位高度的工具，使用千斤頂能較好地保證模架在蓋板鋼筋綁扎及混凝土澆筑過程中不會因為受重而導致高度下降，影響水溝凈空尺寸。

支撐架萬向承重輪和定向承重輪的設置高度，應小于滑動底模頂升至中心水溝澆筑位置時支撐架底部距離水溝底的高度，液壓千斤頂伸長后的總高度要滿足可以使得滑動底模頂升至中心水溝澆筑位置。支撐架細部結構示意圖見圖3。

圖3 支撐架細部結構示意圖

3.2.2蓋板模板安裝

根據滑動底模設計圖在現場加工制作成型，施工前把加工好的滑動底模吊裝到中心水溝內，通過調節每個千斤頂的頂出高度使底模頂面和測量放樣的標高點平齊以完成模板定位，同時承重輪懸空在水溝內，保證了中心水溝蓋板鋼筋綁扎及混凝土澆筑過程中模架不會發生滑動?；瑒拥啄０惭b定位狀態示意圖見圖4。

圖4 滑動底模安裝定位狀態示意圖

3.2.3蓋板鋼筋安裝

滑動底模通過千斤頂頂升到位后，安裝蓋板側模和端頭模，對底模、側模、端頭模再次清理并涂刷脫模劑，模板縫隙用泡沫膠進行填塞，根據設計參數綁扎蓋板鋼筋，墊塊按照4 個/m2設置，按梅花狀布置。

3.2.4蓋板混凝土澆筑

因蓋板混凝土厚度小，在混凝土澆筑過程中，防止振搗器觸及模板或過振，避免跑模。

3.2.5脫模

蓋板混凝土澆筑完成且強度達到模板拆除要求后，先拆除蓋板側模及端頭模，調節模架下方的千斤頂收縮，承重輪自然落到中心水溝溝底，底模竹膠板與混凝土蓋板底部分離后隨支撐架自動脫落，最后拖曳滑動底模至下一蓋板施工部位，進行下一模中心水溝蓋板的施工?；瑒拥啄Ｃ撃顟B見示意圖5。

圖5 滑動底模脫模狀態示意圖

3.2.6混凝土養生

加強混凝土脫模后的養生工作，保證蓋板混凝土養生時間，防止蓋板出現裂縫。

4 施工注意事項

①模板的結構應具有足夠的強度、剛度和穩定性，上下伸縮自由。

②模板安裝的中心、水平和凈空應滿足設計要求。

③如遇到曲線半徑和橫坡大小的影響，模板系統節段長度不宜過大。

④混凝土澆注前，應檢查模板系統的連接情況，縫隙的填塞是否密實。

⑤注意邊角部位的振搗，防止漏振。

⑥中心水溝施工注意預留檢查井位置。

⑦加強中心水溝、蓋板的成品保護，在施工區域及養生段擺放錐桶等反光標識物，避免隧道內車輛行駛碾壓蓋板，造成邊角損壞。

5 結束語

彭水特長隧道工程采用該施工技術，每節段施工15m，施工循環快，施工效率高，鐵建重投總包部觀摩會后，認為該技術操作流程明確、施工便捷、工效高，解決了傳統施工方法模板反復定位、拆裝、打磨費時費工，勞動強度大，現場周轉材料多，文明施工不易保持，作業工效低等問題，要求各合同段隧道中心水溝全面推廣應用該技術。