大型公路隧道对仰拱施工要求很严,在施工中,明令禁止采用仰拱和填充同时施工或分幅施工的方法,要求必须按设计先整体施作仰拱并保证仰拱的弧形,有很多施工单位因此受罚或返工。究其原因,不是施工单位不愿做,而是仰拱弧形施工确实存在很多困难,主要有:一是仰拱不好立模,采用一般的组合模板施工仰拱要固定好模板非常困难,做起来既费工又费时,对有工期压力的长大隧道很是头疼;二是浇筑仰拱混凝上捣固难,一般的施工方法要做到仰拱成弧形根本不敢捣固,所以仰拱质量得不到保证。通过多次实践和施工现场多次改进,总结了ˉ套采用整体仰拱台车施作仰拱衬砌的技术,取得了很好的效果,解决了传统施工方法难以做到的技术难题,保证了仰拱的施工质量和受力要求。
大型公路隧道对仰拱施工要求很严,在施工中,明令禁止采用仰拱和填充同时施工或分幅施工的方法,要求必须按设计先整体施作仰拱并保证仰拱的弧形,有很多施工单位因此受罚或返工。究其原因,不是施工单位不愿做,而是仰拱弧形施工确实存在很多困难,主要有:一是仰拱不好立模,采用一般的组合模板施工仰拱要固定好模板非常困难,做起来既费工又费时,对有工期压力的长大隧道很是头疼;二是浇筑仰拱混凝上捣固难,一般的施工方法要做到仰拱成弧形根本不敢捣固,所以仰拱质量得不到保证。通过多次实践和施工现场多次改进,总结了ˉ套采用整体仰拱台车施作仰拱衬砌的技术,取得了很好的效果,解决了传统施工方法难以做到的技术难题,保证了仰拱的施工质量和受力要求。
下面以某高速公路一大型隧道施工为例,对整体仰拱台车施工技术进行介绍。
一、概述
华南某高速公路一大型隧道，隧道全长6505m,地形起伏较大,属深灰色砂岩夹页岩、泥岩为主,岩层倾角较缓,节理裂隙较发育,岩体较破碎质软,地质条件较差。全隧道以Ⅲ级围岩为主,进出口为Ⅳ、Ⅴ级围岩。隧道最大开挖宽度为1390cm,最大开挖高度为1006m。
在施工中,Ⅴ级围岩开挖采用大拱脚台阶法施工,Ⅳ级围岩开挖采用三台阶法施工,Ⅲ级围岩开挖以二台阶法为主,仰拱采用整体模板台车模注施工,二衬采用自行式液压衬砌台车模注施工。
二、仰拱模板台车的设计、制作
仰拱模板的设计首先要参考设计图纸,详细了解设计图纸关于仰拱部份各部位的几何尺寸、弧庋、有无预埋件或预留孔洞等,还应熟悉相关规范要求。仰拱台车在设计时上口两侧应高出仰拱填充面20.cm为宜,以便二衬台车就位。为确保安全,一般晴况下,仰拱一次性开挖规定不得超过6m,因此,仰拱设计长度也不宜超过6m。
整体仰拱模板台车一般分为车架、丝杆支拆模系统、模板(含振捣)和行走系统四大部份。
(一)台车车架
整体仰拱模板台车车体主骨架采用桁架结构,纵向主梁采用130c工字钢,上下各2根,共4根;横梁采用120b工字钢,每一断面上下各2根,共10根;台车底部和两侧还分别设有支撑模板的竖向和三角形支撑架,这些支撑架采用Ⅱ6工字钢。纵向主梁、横梁间采用工字钢焊接成台车主架,支撑架根据设计断面直接焊接在主架上,为确保台车刚度,每隔1500m焊接ˉ道横梁和支撑架,然后再支撑架外侧采用[12槽钢焊接成100×75cm(横×纵)的网状,焊接]12槽钢前要按设计仰拱断面的弧形弯制成型,以便下步在槽钢外侧焊接模板。
(二)丝杆支拆模系统
为方便支模和拆模,台车主架与两侧边模之间采用可伸缩丝杆连接,边模和低模间采用活动螺杆铰链联接。为防止浇注混凝土时台车上浮,台车两侧上口采用可伸缩丝杆支撑于初期支护的边墙上。
(三)摸板及振捣器
模板采用5mm厚钢板,焊接时要紧贴槽钢亩,先采用点焊固定,然后满焊。为方便仰拱底部混凝土浇注,台车底部模板每个分格均留混凝土泵送窗口,泵送窗口大小以60×40cm为宜。为确保仰拱混凝土密实度,在模板里侧共安装4台附着式振捣器。
(四)行走系统
仰拱台车行走采用机械牵引或顶推的方式,在台车两端各设一组(两个)轮胎,轮胎一组大ˉ组小,大的一组置于前端,小的一组置于后端,每组轮胎采用横杆连接,并在每个轮胎处各设-个千斤顶,当需要移动台车时,千斤顶升起,使台车与仰拱混凝土面分离,牵引台车行走。
(五)安装调试
仰拱台车焊接制作时要选在平坦的硬化地面上进行，并设置作业的台座,以便焊接操作,最好能有起吊桁车设各。制作时先根据设计下料,然后焊接,一定要对每一道焊缝进行认真焊接,不得漏焊。
台车焊接完成后,首先要对模板的弧度、焊接情况、丝杆的活动情况等进行全面检查和调试,检查调试合格后,最后还要进行打磨和涂漆,模板表面作刷油防锈处理。
三、仰拱模板台车的就位
模板台车在洞外制作完成后,大轮向隧道前进方向,将通往仰拱的路段整平,首次就位可采用顶推加牵引的方法,如遇下坡道采用后牵引进行。台车到达待衬段后,可采用千斤顶进行横移就位,就位时要测量放线,并利用丝杆调节好模板位置,确保就位精度满足要求。就位后将防止上浮丝杆顶紧,最后在模板台车端头立挡头模。
四、浇注仰拱混凝土
浇注仰拱混凝土时,先浇注底部,然后对称浇注两侧,对称浇注两侧时浇注混凝土的高差应控制在50cm以内。浇注底部时利用浇注窗口进行,浇注完成一段后关闭该段窗口,进行下一段浇注,依次完成底部混凝土浇注。浇注两侧时由两侧模边处下放混凝土。
浇注仰拱混凝土采用泵送法施工,输送泵钢管前端应接混凝土软管,以方便操作。浇注时应连续进行,避免因停歇造成“冷缝”,间歇时间不得超过混凝土的初凝时间。浇注时要边浇边振捣,振捣应做到不漏不过,过振会造成浆上浮,对模板也可能造成压力过大而变形。
五、仰拱模板台车的拆模
当仰拱浇注完成混凝土强度达到设计强度的80%时(以最后浇注一盘计控),即可进行拆模。拆模时应首先拆去挡头模,松开防止上浮的支撑丝杆;然后松开两侧连接模板的丝杆,使两侧模板与混凝土分离;再启动千斤顶使底模与底部混凝土分离,启动千斤顶时应一端先起,尽晕避免两端同时升起。
六、注意事项
1.仰拱台车设计时,要充分考虑台车车架的刚度,如台车长度超过鲕应选用较大号的型钢、槽钢及较厚的模板,做到先设计后制作。
2.仰拱台车在设计时两侧应高出仰拱填充面30cm左右,以便二衬台车就位,与二衬台车下口两侧的边模相结合。
3.仰拱施工时,掌子面不可能停止施工,因此在设计仰拱台车时要考虑预留施工栈桥的位置,仰拱台车不宜设计过高,以防影响安放施工栈桥。
4.台车就位前必须将仰拱虚碴、杂物等清理干净,并涂抹脱模剂,经检查合格后才可就位,就位时一定要测量放样,确保就位精度及几何尺寸满足要求。
5.浇注仰拱混凝土时一定要按先底部后两侧对称浇注的程序,边浇注边利用附着式振捣器和插人式振捣棒均匀振捣密实,完成一段后及时关闭混凝土泵送窗口。振捣时要注意观察,防止模板台车变形、上浮及跑模等现象,不得过振。
6.仰拱台车使用中应经常检查,主要检耷项目有:模板是否有凹凸、焊缝是否有断裂、主架是否有变形、可调节丝杆是否有润滑油、边模与底模连接铰链螺杆是否活动,以及行走系统的轮胎和千斤顶等。
7.整体仰拱模板台车最适合仰拱无钢筋的Ⅲ级围岩段施工,对于仰拱有钢筋的Ⅳ、Ⅴ级围岩地段,当完成一段仰拱衬砌后,需将仰拱台车后退至已衬砌段,待下一段钢筋绑扎完成后,再将仰拱台车推至待衬段就位,推台车时要注意不能碰坏已绑扎好的钢筋,可采用在钢筋上铺工字钢牵引的方法。
8.为便于整体仰拱模板台车的安装与拆卸,主架间的连接也可以采用螺丝连接,在工字钢端头设连接钢板,然后钻螺丝孔即可。
七、结论
大型公路隧道仰拱填充同步施工和仰拱分幅浇注都是明令禁止的,因此,以前普遍采用组合模板进行仰拱混凝土模注施工,全过程都是人工安装,过程繁琐、操作缓慢、模板固定困难,施工中还容易出现漏浆、跑模、上浮等情况,且受人的操作水平和不敢振捣等因素影响,仰拱混凝土施工质量较差、施工难度大、进度缓慢。根据设计图纸和相关规范、规定的要求,自行设计、制作的整体仰拱模板台车，经过精心施工，取得了良好的经济效益,得到了业主、设计及监理的一致认可，值得推广。
