隧道紧急停车带变截面段施工方案比选原创

隧道紧急停车带变截面段施工方案比选发布人：李建军中铁二十局集团有限公司第一工程公司2011年8月隧道紧急停车带变截面段施工方案比选李建军摘要：我国高速公路建设中的长隧道从安全角度考虑都设置了紧急停车带，由于紧急停车带内轮廓空间尺寸与隧道整体断面尺寸差异较大，二衬台车无法对停车带位置直接进行整体浇筑，如何满足快速、优质、低投入的条件来解决这一施工难题是本改造方案的主题。本文结合重庆永江公司已开工临建的重点工程黄瓜山隧道紧急停车带二衬台车的改造选型进行了论述，希望能够为该隧道施工提供行之有效的解决途经。秦岭隧道紧急停车带加宽段示意图主题词：隧道；紧急停车带；二衬台车；方案比选1.工程概况：由中交一公局重庆永江投资公司投资建设的永江高速公路黄瓜山隧道为双线公路隧道，左线长3138m，右线长3158m。起止里程为：rk9+605.310～rk12+763.310，lk9+596～lk12+734.。该隧道有人行横通道8处，特殊断面的紧急停车带（车行横洞）4处。紧急停车带分布见下表：紧急停车带编号号起讫点里程围岩分级衬砌类型1左洞K10+1800~K100+2200ⅢST3右洞YK10+1889.311~YK110+2229.311ⅢST32左洞K10+8300~K100+8700ⅢST3右洞Y10+8399.31~~YK100+8799.31ⅢST33左洞K11+4800~K111+5200ⅢST3右洞YK11+4889.311~YK111+5229.311ⅢST34左洞K12+1455~K122+1855ⅢST3右洞YK12+1554.311~YK112+1994.311ⅢST3这4处紧急停车带每处沿隧道轴线加宽区域带长40m，断面形式如下图：从上图可以看出紧急停车带中心线与隧道轴线相距137.5㎝，最大横向加宽275㎝，不仅断面加宽且长度较长。由于隧道正洞的标准断面二衬台车不能够直接对紧急停车带二衬进行浇筑，如何在满足质量、工期要求，并在最合理的成本投入下优化该段施工工艺，形成成熟的施工方案，成为制约该段施工正常进展的关键。本文结合在秦岭隧道、青藏线××隧道等多座隧道紧急停车带施工中的解决方案进行分析和优化，为黄瓜山隧道施工提供一些借鉴。2.方案比选在我国的公路和铁路隧道施工中，一般隧道紧急停车带的特殊断面在长度较短的情况下，基本不设专用的衬砌模型。施工中通常采用木制或钢制骨架，外敷组合钢模板（竹胶板）制作临时衬砌模型进行二衬浇筑，这种方式只能在特殊断面长度较短、断面较小的情况下采用。在断面较大、总的长度较长的情况下如果采用此法，其制作模型、安装就位、脱模拆模、再次安装就位和脱模拆模一系列重复工作占用了大量施工时间，而且二衬的外表质量和光洁度难以保证，达不到标准化施工文明施工的要求。黄瓜山隧道紧急停车带断面较大，长度40m（共4处合计160m）显然不适合采用此法。根据多年来的施工实践和应用实例，目前施工单位通常采用的紧急停车带二衬浇筑制模方法大概有3种：2.1台车全断面扩展法此法是将隧道主洞标准断面二衬浇筑的全液压模板台车通过增加外设工型钢架加大断面，在钢架上安装衬砌模型进行紧急停车带的二次衬砌施作。利用了隧道原有的二衬台车的主框架和液压行走设备（隧道紧急停车带一般中下部内轮廓半径和主洞相同，根据情况不同也可利用主洞台车的两侧翼板拆卸后直接安装在扩展部分的中下部，这种情况钢架要另行设计。）进行外模安装、就位、浇筑、脱模。其形式见下图：台车全断面扩展法示意图其优点是台车受力均匀，外模整体性好。缺点是改装工作量大，经济效益相对较差。如果采用利用台车两侧模板也同样要进行拆卸、安装和浇筑完成后的再拆卸和安装归位。因之这种形式的改造只能适合隧道较长距离的变截面段施工，也可作为长度较短的大截面隧道（三车道以上）利用原有隧道（双车道）二衬台车进行改装以节省投资的一种选择。2.2台车单侧模板外延扩展法这种方法保留了主洞标准断面二衬台车骨架和主洞一侧模板不变，加宽侧拆除模板后在主骨架上挑出简易支架，半径加大的顶部重新制作模板，原边模可直接拆卸后安装在支架上，仍然作为边模使用。其形式见下图：台车单侧模板外延扩展法示意图其优点是：最大限度的利用了主洞台车模板及骨架，投入成本较其它形式为低。支架杆件的制作可以充分利用隧道初支边角料。其缺点是：紧急停车带施工完成后，对标准断面二衬台车的恢复工作量大，其顶模和侧架必须拆除，再次组装工艺繁琐。因此该方案不适用于多个紧急停车带反复拆装施工。2.3台车单侧背负模板法此法是通过在主洞标准断面二衬台车的加宽一侧的外模上安装拱架组合式模型的方式，来达到施工紧急停车带加宽断面的目的。其结构形式见下图：台车单侧背负模板法示意图其施工顺序为：2.3.1按照紧急停车带比标准断面多出的截面体积制作两到三段钢拱结构。各段拱架弧度相对应于加宽段轮廓半径对应的弧度。主要杆件的受力点要和标准断面二衬台车的液压杆件施力点尽量做到重合。2.3.2将标准断面二衬台车中心仍然与主洞轴线对齐。将加宽部分前端的结构构件与主洞标准断面二衬台车前端外缘对齐后安装。2.3.3安装加宽部分纵梁，结构构件按照所采用的组合模板间距依次向后布置连接，并采用螺栓固定牢固。拼装固定完成后外铺组合钢模板，安装堵头模板及止水条(带）。铺设模板时注意在背负的外轮廓模板上和标准断面二衬台车相对应的位置留出浇注窗口和杀尖孔。2.3.4使用台车液压系统准确就位，边板与矮边墙密贴，使用液压装置或撑木将主洞台车边模和背负结构体边模在水平和竖直方向同时顶紧固定即可浇筑紧急停车带二衬混凝土，施工中严格控制做到对称浇筑。这种形式的优点是：局部利用了主洞台车模板及骨架，断面扩大部分为独立结构单元，拆卸和重新安装工作量相对较小，一段紧急停车带施工完成后能够迅速将背负结构拆卸，及时转入隧道标准断面施工。在施工工期容许的情况下，可以采用标准断面台车半位改装模式（即：组合模板按1.5m宽，只改装台车前部4.5m或6.0m）进一步降低改装费用，使施工成本更趋合理。在没有型钢边角料利用的情况下，也可使用木制结构制作。其缺点是：由于背负结构是依靠型钢杆件和主洞二衬台车的外模建立连接，连接的可靠性尤为重要，背负结构的安装对具体施工人员素质要求较高。施工中要切实注意使杆件的连接点和台车的液压杆件、型钢框架建立有效连接，受力方向尽量一致，避免结构失稳。方案选择根据上述三个方案的各自特点，可以看出第三方案比较适合黄瓜山隧道的施工实际要求。对于该方案的安全性问题，由图示可以看出，在主洞台车和背负结构的边板采用液压件或撑木在水平方向、竖直方向张紧后，主洞台车的实际受力状态和主洞标准断面浇筑施工时的应力状态变化不大。背负结构主要采用黄瓜山隧道初期支护的工16型钢余料，其抗拉、抗压容许应力远大于结构内实际受力。据此