削竹式公路隧道洞口采用数字化配外模施工工法

1、省级工法申报资料工法名称 削竹式公路隧道洞口采用数字化配外模施工工法 申报单位 成都华川公路建设集团有限公司 申报时间 2013年10月 省级工法申报资料目录1、四川省工法申请表2、工法内容材料3、企业工法批准文件复印件4、工法应用证明原件5、经济效益证明原件6、工法施工工艺操作过程中关键点的照片1.省级工法申报书四 川 省 工 法 申 报 表（2013年度）工法名称 削竹式公路隧道洞口采用数字化配外模施工工法 申报单位 成都华川公路建设集团有限公司 推荐单位 申报时间 2013年10月 工法名称削竹式公路隧道洞口采用数字化配外模施工工法主要完成单位1、成都华川公路建设集团有限公司2、3、通讯

2、地址成都市青羊区敬业路青羊总部工业基地K区23栋华川集团邮编610071联系人张晓举电要完成人姓名职务职称工作单位彭梓涧隧道工程师工程师成都华川公路建设集团有限公司工法应用的名称及时间1、国道317线俄尔雅塘至岗托段G3标老折山隧道应用时间：2012年7月2、舟山市定海区白泉段改建工程（河东隧道）应用时间：2010年11月2012年7月3、省道101线巴中燕飞村至大佛寺过境公路新建工程平梁城隧道 应用时间：2013年8月-2013年10月成都市华川公路建设集团有限公司工法关键技术名称、组织审定的单位和时间“削竹式公路隧道洞口用数字化配外模施工”等关键技术于2013年5

3、月通过成都华川公路建设集团有限公司技术中心审定工法关键技术获科技成果奖励的情况该工法于2013年5月被正式颁布为成都华川公路建设集团有限公司企业工法，编号：2013-02原工法名称、完成单位、省级工法批准文号及工法编号（重新申报项目填写此栏）工法内容简述：数字化配模技术，严格遵循“事前控制”的原则，对削竹式洞门不规则椭圆模板制作安装质量进行控制，经过多个项目实践应用，结合我公司多年隧道施工的施工技术、工艺和方法，本工法在创新和完善后总结形成。该工法主要有以下主要特点：1、用AUTO CAD Mechanical2006软件绘制结构物的几何图形，再用中望3D软件实现对平曲面的提取并展开成平面，从

4、而达到对结构物施工的精确模拟，施工控制更准确，确保了工程质量；2、利用斜截面、曲面展开后得到的图形，计算模板数量，按照大样图对模板进行加工制作，减少模板加工时的损耗，降低了施工成本；3、将已加工成型的斜截面模板，按照测量结果进行正确安装，施工更有效率，节约了施工工期。通过建立三维模型数字化配模的施工工艺和技术，整个过程有序进行，合理安排工序，精确制作与安装，确保了施工质量、安全和工期，降低了施工成本。关键技术及保密点（有专利权的，请注明专利号）：1、 用AutoCAD Mechanical2006软件绘制结构物的三维图形；2、中望3D软件对需要的斜截面、曲面的提取，并展开成平面；3、利用斜截面

5、、曲面展开后得到的图形，进行面积计算，模板配置。技术水平和技术难度（包括与国内外同类技术水平比较）：1、 国内研究现状本新型施工方法运用AutoCAD Mechanical2006、中望3D等软件对施工结构物进行模型建立、曲面提取、面积计算、模板配置，使每个模板加工更易控制，安装精度更高。这种方法具有便于模板安装，对施工机械设备要求不高，降低施工难度及工程成本，节约施工工期的特点。利用软件进行削竹式隧道洞门的模板配置，在国内尚无施工的专门系统性的研究及详尽资料，对本工法所涉及到的细节控制措施等方面也缺少系统的研究资料。2、本工法的创新之处利用AutoCAD Mechanical2006软件绘制

6、结构物的三维图形，后用中望3D软件对需要的斜截面、曲面进行提取，展开成平面后进行面积计算和模板配置。工法成熟、可靠性说明（当工法工程应用小于3项时填写）：工程应用情况及推广应用前景：按本工法施工，利用数字化模拟技术，模拟各种复杂的不规则的平曲面形状，已成功应用于舟山北向疏港公路河东双线隧道、国道317线俄尔雅塘至岗托段G3标中老折山隧道出口端、省道101线巴中燕飞村至大佛寺过境公路新建工程平梁城隧道。采用此技术后施工质量、工程进度、原材料消耗等方面均能得到有效控制。伴随着社会经济的繁荣发展，基础设施建设越来越多，工程结构样式也朝着造型悬、定位难、安装精度高等方向发展。由于该工法具有模板配置精确

7、、节约工期、投资少等优点，且方法有着成熟的施工工艺，成功的工程实践应用，形成了理论及施工技术，并且取得了良好的经济效益和社会效益，因此该项技术具有广阔的推广应用前景。本工法适用于公路隧道削竹式洞门外侧模板制作安装工程，也可参照应用于隧道工程、桥梁工程、房屋建筑工程等类似结构物的外侧模板制作安装。经济效益或者社会效益（包括节能和环保效益）：经济效益：以国道317线俄尔雅塘至岗托段G3标中老折山隧道出口端采用数字化配外模施工为例，采用该工法施工，其施工质量得到了保证，节约了施工材料，节约工期2天。该工法主要费用发生在模板加工及配模施工上，其经济效益如下：1、节约材料费用：800元；2、节约人工96

8、工日：19200元；3、其他费用节约：3500元； 以上费用，合计减少支出23500元。综合比较，其经济效益较显著。社会效益：以国道317线俄尔雅塘至岗托段G3标中老折山隧道为例，该工法应用后，安全及时地保证了隧道削竹式洞门施工，并且混凝土外观质量良好，节约了施工工期，减少了模板材料消耗，降低了施工成本。该工法最大的特点就是配模准确、施工快速，施工质量有保证，多次受到业主、监理、设计、专家等好评，树立了良好的企业形象，取得了较好的社会效益。工法主要完成单位意见：该工法利用数字化配模施工准确、施工快速，混凝土外观质量、工期、模板材料消耗方面均有质的提高。在实际应用中，国道317线俄尔雅塘至岗托段

9、G3标中老折山隧道出口端采用数字化配外模施工，节约工期2天，节约施工成本23500元。施工过程中，受到业主、监理、设计好评，树立了良好的企业形象，取得了较好的经济和社会效益。该工法具有推广应用价值，同意申报省级工法。第一完成单位 签 章 第二完成单位 签 章2013年10月20日 年 月 日推荐单位意见：1、如工法应用过程实例少于3项，对该工法关键技术可靠、成熟性提出意见：2、推荐意见： （签 章） 年 月 日2.工法内容材料削竹式公路隧道洞口采用数字化配外模施工工法成都华川公路建设集团有限公司彭梓涧1.前言隧道洞门形式多种多样，主要有端墙式、翼墙式、台阶式、削竹式等形式，其中削竹式洞门具有造

10、型优美、施工工期较短等各种优点，被众多设计部门所采用。削竹式洞门原理类同在不规则圆柱体上进行斜截，且斜率不统一，多为1：1.0-1：1.5，斜截面为不规则椭圆，形状复杂。在削竹式洞门模板制作安装传统施工工艺中，先是测量人员根据洞门断面的形状、削竹斜率等参数进行二衬台车定位，施工人员据此现场比对制作模板，不合适再调整，调整后再比对，施工过程中的质量难以控制，且进度缓慢，模板等材料亦随作业人员素质高低出现不可控的局面。削竹式洞门数字化配模技术正是在这一背景下产生的，根据设计文件洞门的几何形状要求，提前准确得知斜截面模板形状，提前配置适量的模板，合理规划，适时校正，使模板制作安装这一环节的工程质量更

11、有保证。同时，可以减小材料的损耗节约成本，还能加快进度缩短工期。该施工技术已应用于国道317线俄岗路老折山隧道出口端、舟山北向疏港公路河东双线隧道、省道101线巴中燕飞村至大佛寺过境公路新建工程平梁城隧道进口等洞门施工过程，取得了良好的经济和社会效益。成都华川公路建设集团有限公司通过分析总结后形成了削竹式公路隧道洞口采用数字化配外模施工工法，并于2013年5月通过集团工法委员会评审，成为企业工法。2.工法特点2.0.1、本工法遵循“事前控制”原则，利用AUTO CAD Mechanical2006、中望3D等软件对结构物形状和尺寸进行精确模拟，细部控制更准确，确保工程质量；2.0.2、按本工法

12、施工，模板加工制作更准确，减少模板加工时的损耗，降低施工成本；2.0.3、按本工法施工，模板安装更易正确控制，施工更有效率，节约施工工期。3.适用范围适用于公路隧道削竹式洞门外侧模板制作安装工程，也可参照应用于隧道工程、桥梁工程、房屋建筑工程等类似结构物外侧模板制作安装。4.工艺原理数字化配模技术主要是利于AUTO CAD Mechanical2006，中望3D等软件的强大矢量图形功能，结合工程设计文件中各种结构物的形状参数对其进行精确的模拟。首先根据设计文件结构形状，利用A UTO CAD Mechanical2006软件绘制结构物的三维图形，后利用中望3D软件实现对需要的平曲面的提取、曲面

13、展开成平面等工作，再根据展开后的平面图形配置、加工制作模板，最后按照测量定位结果将制作成型的模板进行精确安装（后附老折山隧道出口端削竹式洞门数字化配模实际操作过程）。4.1 准备工作阅读设计文件及充分理解，以老折山隧道为例，出口端洞门采用削竹式，明洞长度15m，削竹坡度1：1。4.2 AutoCAD Mechanical2006软件绘制结构物，利用中望3D软件进行曲面提取4.2.1先根据隧道尺寸参数绘制隧道断面图：4.2.1-1绘制的隧道断面图4.2.2依据隧道断面图建立立体模型：4.2.2-1洞门立体模型图4.2.3在立体模型上确定削竹起止桩号、削竹坡度：4.2.3-1输入削竹起止桩号、削竹

14、坡度参数图4.2.4按照确定的参数对立体模型进行切削：4.2.4-1立体模型进行切削效果图4.2.5切削后，对立体模型进行曲面提取：4.2.5-1立体模型上曲面、斜截面提取效果图4.2.6中望3D软件提取斜截面、曲面并展开曲面：4.2.6-1立体模型上曲面、斜截面提取效果图4.2.7在立体模型对斜截面提取，展成平面：4.2.7-1斜截面展成平面效果图4.2.8在立体模型对曲面提取，展成平面：4.2.8-1曲面展成平面效果图4.2.9对曲面展平后，进行面积计算，模板配置计算：4.2.9-1曲面面积计算及模板配置效果图5.施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程5.1施工工艺流程图准备工作用AU

15、TO CAD2006建立洞门3D模型用中望3D软件曲面、斜截面提取，面积计算进行模板配置计算，画出模板详图按详图现场加工模板现场测量定位绑扎钢筋和模板安装模板安装质量检查分析原因，进行修正不合格合格浇筑混凝土模板拆除5.2 施工操作要点5.2.1 准备工作阅读设计文件，充分理解设计文件精神，准确掌握结构物几何形状参数，如削竹斜率、开始削竹的桩号高程等。5.2.2建立洞门3D模型利用AutoCAD Mechanical2006软件绘制洞门的三维图形。5.2.3曲面、斜截面提取，面积计算然后用中望3D软件实现对需要的斜截面、曲面的提取，并进行展开成平面等工作，并进行面积计算。5.2.4模板配置计算

16、，模板详图然后再依据平面图形进行计算和配置模板数量，确定外模板配置尺寸,按1:50画出模板详图。5.2.5模板加工按照模板详图加工制作出合格的模板。5.2.6现场测量定位对二衬台车测量定位，确定削竹段起始桩号、高程以及削竹斜率，用红色油漆或水彩笔做出台车模板上削竹面标记，经测量复核无误后才可进入下一工序。5.2.7 模板安装与钢筋绑扎在台车定位好后，先在台车两面搭设双层脚手架，便于钢筋安装和模板安装。应按设计要求进行洞门衬砌的钢筋绑扎。钢筋绑扎完成后，将已加工成型的斜截面模板和拱圈外侧模板进行安装，关模时由下至上逐渐进行施工，拱墙模板外侧使用小导管支撑进行加固，拱圈模板内侧加固采用钢筋与台车对

17、拉点焊，外侧与环向钢筋焊接，并用纵向加强方木来进行综合控制。模板加固示意图如下：加强方木支撑钢筋（点焊）环向箍筋（受力钢筋）侧面模板支撑内侧模板（台车）5.2.7-1斜切式洞门模板安装示意图5.2.8 模板安装质量检查对已完成的模板制作安装工作进行总体检查，重点检查模板接缝、加固、平整度以及空间位置是否正确等项目，检查合格后方可进入下道工序，不合格时应先分析主要原因，重点对模板制作、测量定位等环节进行复核。5.2.9混凝土浇筑与模板拆除 在模板安装质量检查检查复核要求后，方可进行混凝土浇筑，混凝土浇筑时先按明洞两侧对称浇筑，以减小对明洞衬砌的偏压。混凝土浇筑平拱顶后，从一端向另一端水平分层浇筑

18、，直至浇筑至墙顶设计高程位置。待浇筑完成后，其强度达到规定要求，才可进行斜截面模板和背模的拆除。5.3 劳动力组织情况工种数量单位备注工程技术人员1人要求技术成熟人员测量工3人要求技术成熟人员模板工10人模板加工、安装钢筋工10人钢筋加工、安装混凝土拌合站12人混凝土拌制、运输混凝土浇筑人员8人混凝土浇筑其他杂工4人6.材料与设备以国道317线俄尔雅塘至岗托段公路工程G3标老折山隧道为例：种类名称规格型号功率备注主要材料竹胶板1220mm*2440mm30mm主要设备木工电圆锯185mmGX-MC0021200W中煤便携式台锯210mmGTS10J1800WBOSCH6.1 主要材料与设备说明

19、主要材料：30mm厚竹胶板，规格1220mm*2440mm。主要设备：6.1.1 木工电圆锯品牌：中煤；型号：GX-MC002；规格：185mm；空转速度：5000转/分钟；质量：4kg；功率：1200W。6.1.2 木工便携式台锯品牌：BOSCH；型号：GTS10J；规格210mm；空转速度：3650转/分钟；功率1800W。6.1.3 其它小型设备：斧子、钳子、榔头以及其他常见木工作业工具。7.质量控制7.1 本工法执行的主要规范公路隧道施工技术规范（JTJ F60-2009）公路工程质量检验评定标准(JTG F80/1-2004) 7.2质量控制措施7.2.1施工过程中，严格执行国家规范

20、、规程、质量检验评定标准及公司质量管理程序文件，以保证每道工序均处于受控状态。7.2.2严格技术交底，每道工序开工之前，技术负责人必须以书面形式对作业班组进行技术交底，详细交代模板加工尺寸及形状，操作工艺及质量要求，交接记录双方均签字。7.2.3测量资料必须经复核无误，再报监理工程师审查认可后，才可用于施工。7.2.4施工过程中，严格执行责任追究制度，责任到人，奖优罚劣。7.2.5各级管理人员均要持证上岗，特殊工种要有相应的上岗操作证。7.2.6钢筋绑扎时在底层钢筋上垫5cm厚砂浆垫块，防止钢筋倒伏，并保证钢筋保护层厚度。7.2.7钢筋安装时注意洞门墙的坡度，并牢固绑扎连接钢筋。7.2.8模板

21、安装时要注意钢筋的保护层。模板安装时内外模之间的连接采用拉杆，模板支撑应牢固，满足刚度的要求。7.2.9 混凝土浇筑时先按明洞两侧对称浇筑，以减小对明洞衬砌的偏压。混凝土浇筑平拱顶后，从一端向另一端水平分层浇筑，直至浇筑至墙顶设计高程位置。7.2.10端墙上部砼强度达到设计强度的70%，下部砼达到设计强度的75%即可进行脱模，严禁过早拆模。8.安全措施8.0.1各种临时施工用电线路要符合施工现场临时用电安全技术规范 （JGJ46-2005）的规定，严禁乱搭乱接，电工及安全人员应经常巡查，并进行维护处理。8.0.2认真贯彻执行有关安全生产的法律法规，建立健全安全保障体系，落实安全生产责任制。8.

22、0.3 施工前认真、详细、全面地做好安全交底工作，并要求每个参与作业人员均参加，交底结束后进行相关不清楚问题的解释，交底确认，然后作业。8.0.4进入施工现场要佩戴好安全帽，施工工具、劳保用品必须经常严格检验，不合格的严禁使用。8.0.5安全标示标牌应按要求设置。在顶部平台进行模板安装时，工人应绑好安全带，防止从台车顶部坠落。8.0.6现场施工人员，需穿戴工作服，焊工佩戴防护罩。特殊工种作业人员如电工、焊工必须持证上岗，随时接受检查。8.0.7脚手架、工作平台应搭设牢固，并设有扶手、栏杆，脚手架不得妨碍车辆通行。起拱线以上的洞门墙施工时应设安全网，防止人员、工具和材料坠落。8.0.8衬砌台车的

23、工作平台、跳板、脚手架，工作台的底板必须铺设严密，木板的端头必须搭在支点上。8.0.9洞门施工现场通道附近，除设置防护设施与安全标志外，夜间还应设红灯示警。9.环保措施9.0.1 严格遵守中华人民共和国环境保护法、建设项目环境保护条例 ；9.0.2 开工前要编制详细的环境保护计划，计划内容包括：环境影响因素、危险性预测、在施工中采取的环保措施、检测手段、建立有效的管理体系、明确责任制、执行环保标准等内容，环保计划经过有关部门批准后方才开工；9.0.3 隧道衬砌施工过程中，容易造成对环境的污染，为保护施工现场植被，应减少甚至避免施工队环境的破坏，并加大在环境保护方面的投入，真正将各项环保措施落实

24、到位。9.0.4配置专职环境保护监督员，定期对试验现场进行检查监督，发现问题及时整改；9.0.5应对混凝土在搅拌、运输、浇注环节制定相应环境保护措施，尽量避免水泥与外界的直接接触。混凝土搅拌站，应远离生活区，并对其周围进行封闭，对附近经常进行洒水降尘。9.0.6妥善处理施工废弃物和生活垃圾，运至当地环保部门指定的地点弃置；按环保部门要求集中处理生产及生活中产生的污水及废水。10. 效益分析以国道317线俄尔雅塘至岗托段公路工程G3标老折山隧道洞门施工为例，采用本工法施工，将所需模板的形状进行计算并成图后，模板与其比对加工，从而保证了模板加工质量，提高了安装进度，间接保证了混凝土外观质量，同时该

25、工法还减少了模板加工损耗，节约了施工工期2天，降低了施工成本，具有良好的社会效益。10-1成本分析统计表数字化配模施工传统施工工艺数字化配模节约成本模板材料消耗32.744.7（含加工损耗）800元人工成本48人*0.5天*200元/（人、天）=4800元48人*2.5天*200元/（人、天）=24000元19200元施工工期0.5天2.5天通过对比分析，采用数字配模技术在削竹式洞门施工应用后，其经济效益如下： 1、节约材料费用：800元；2、节约人工96工日：19200元；3、其他费用节约：3500元； 以上费用，合计减少支出23500元。11.应用实例11.1 应用实例一国道317线俄尔雅

26、塘至岗托段公路工程G3标老折山隧道，位于四川省甘孜州炉霍县境内（开工于2011年8月，目前仍在建设过程中）。隧道长1303米，起止桩号K86+200-K87+503，出口端明洞起止桩号K87+503-K87+488，长15米。洞门采用削竹式，斜率1：1。2012年7月24日开始安装削竹式洞门堵头、背部模板，7月26日完成安装，共安装模板255平方米。7月27日完成防水混凝土浇注，7月31日拆除堵头及邻近部分模板。洞门端头斜截面模板为不规则椭圆截面，共17.62，采用数字化配模技术后（采用竹胶板1220mm*2440mm，厚30mm规格），覆盖全截面共需11块板，共32.7，整块板截取所需模板后

27、剩余分部面积仍较大，可组织用于其它结构物模板施工中，模板加工过程中损耗较少。传统工艺中，因受作业人员素质和工序本身难度较大的影响，在采用同规格模板的情况下，覆盖全截面共需15块板，其中因难度大而加工失误的为4块左右，约12。采用数字化配模技术后，经检查混凝土外观、平整度、断面空间位置、削竹洞门几何形状等项目误差均小于规范值，同时节约工期2天，降低施工成本23500元，取得了良好的经济效益和社会效益。11.2 应用实例二73省道舟山市定海区白泉段改建工程（河东隧道），属于舟山北向疏港公路系统中一段，位于定海区白泉镇河东村，开工于2010年11月，竣工于2012年7月。隧道工程分左右线，左线起止桩

28、号ZK0+665-ZK1+247，长582米，进口明洞起止桩号ZK0+665-ZK0+690，长25米。右线起止桩号YK0+665-YK1+269，长604米，进口明洞起止桩号YK0+665-YK0+708，长43米。进出口洞门均采用削竹式，斜率1：1.25。左线进口削竹式洞门2010年10月15开始钢模台车（台车长度12米）定位， 10月18日开始安装堵头、背部模板， 10月20日完成模板安装工作，共安装模板260平方米。10月21日完成混凝土浇筑，10月24日拆除外模板。经检查混凝土外观、平整度、断面空间位置、削竹洞门几何形状等项目误差均小于规范值。11.3应用实例三省道101线巴中燕飞村

29、至大佛寺过境公路新建工程平梁城隧道双洞共4091.109m，右洞起止桩号：K4+760-K6+809，隧道长2047.519m，左洞起止桩号：ZK4+760-ZK6+796，隧道长2043.59m，属于长隧道。隧道进口端右洞位于半径为673.980m的曲线上，其中K4+760至K4+948.301共188.301m为圆曲线， K4+948.301至K5+113.301共165m为缓和曲线。左洞位于半径为559.80m的曲线上，其中ZK4+760至ZK4+866.001共106.001m为圆曲线，ZK4+866.001至ZK5+026.001共160m为缓和曲线，其余隧道线形为直线，双洞之间间距

30、为30米。工程于2013年8月开工，2013年10月完成平梁城隧道进口段洞门及洞口防护工程，期间采用数字化配外模施工，施工效果良好，受到业主及监理单位的好评，取得了良好的社会效益。 3.企业级工法批准文件成都华川公路建设集团有限公司文件华川总工 201379号 关于集团企业级工法评审结果的通报各单位、各部门：经集团工法评审委员会和专家组于2013年5月1日对各单位上报的施工工法进行评审，最终通过以下三篇工法为企业级施工工法： 1.地铁浅埋段暗挖水平方向旋喷桩超前预支护施工工法，作者：张衡； 2削竹式公路隧道洞口采用数字化配外模施工工法，作者：彭梓涧； 3.采用混合砂配置混凝土施工工法，作者：王

31、曾伟、张丽。根据集团公司有关文件规定，请各单位、各部门对本次通过施工评审的作者进行奖励和表彰。特此通报 成都华川公路建设集团有限公司 2013年5月6日4.工法应用证明工法应用证明书工程名称：国道317线俄尔雅塘至岗托段公路工程G3标老折山隧道工程概况：国道317线俄尔雅塘至岗托段公路工程G3标老折山隧道，位于四川省甘孜州炉霍县境内，该工程由成都华川公路建设集团有限公司施工，于2011年8月开工，目前仍在建设过程中。老折山隧道全长1303米，起止桩号K86+200-K87+503，出口端明洞起止桩号K87+503-K87+488，长15米。洞门采用削竹式，斜率1：1。工程开工时间：2011年8月 工程竣工时间：在建应用情况：老折山隧道出口端洞门工程，于2012年7月23日开始洞门施工，7月31日完工。采用数字化配模技术后，经检查混凝土外观、平整度、断面空间位置、削竹洞门几何形状等项目误差均小于规范值，同时节约工期2天，降低施工成本23500元。成都华川公路建设集团有限公司通过分析总结后形成了削竹式公路隧道洞口采用数字化配外模施工工法，该工法主要具有以下特点：1、用AUTO CAD Mechanical2006软件绘制结构物的几何图形，再用中望3D软件实现对平曲面的