铁路隧道仰拱快速施工和沟槽施工设备的应用

铁路隧道仰拱快速施工和沟槽施工设备的应用汇报人：张勇贵广铁路工程指挥部一、隧道仰拱施工设备

1引言为了确保铁路隧道施工安全，铁道部对隧道施工中仰拱与掌子面的距离和一次性仰拱开挖的长度进行了强制性要求。在当前隧道施工中，受仰拱填充混凝土施工循环时间长的影响，仰拱施工进度难以在安全距离内满足与隧道掘进速度一致的要求。进而影响了防水系统、二衬等后继工序的进度。尤其在Ⅲ级围岩中问题更为突出，使隧道仰拱成为隧道快速施工的控制工序。在现有的隧道仰拱施工中，通常采用多开仰拱工作面来提高仰拱施工进度。然而，多开工作面，就会造成安全步距无法满足，而且施工组织困难，文明施工差。油竹山隧道仰拱施工使用的仰拱快速施工技术改变传统的隧道仰拱施工理念，只需设置一个仰拱工作面即可实现每天浇注一组仰拱及填充混凝土的目标，且可根据隧道开挖的最大月进度设置相应长度的模架来满足进度要求，彻底解决了隧道仰拱施工进度无法在安全距离范围内与开挖进度一致，并制约二衬等后继工序的难题。

贵广铁路油竹山隧道全长9896m，洞身地质以白云岩和灰岩为主，围岩以Ⅲ级为主，少量Ⅳ级、Ⅴ级。全隧设计为有仰拱复合式衬砌。根据规范要求，仰拱混凝土要一次性整体浇筑，不留施工缝，仰拱与填充混凝土分开浇筑。在填充混凝土中预留中心水沟宽110cm，深123cm的沟槽。2工程设计概况3仰拱快速施工设备的设计

3.1设计慨况

快速施工设备主要由五部分组成：仰拱模架、中心沟模架、端头梁、栈桥和走行设备。以端头梁为界，快速施工技术把仰拱填充施工分为两个工作区，即隧底开挖、出碴、清底、初支和钢筋制安等工序为第一工作区，仰拱模板安装、拆除和混凝土浇筑为第二工作区，二者以流水作业的方式组织施工。每个工作面设计为6延米，以满足月进尺180m的进度要求。3.2快速施工设备各部分主要作用、端头梁满足定位并固定和协助移动仰拱模架、中心沟模架，安设仰拱填充端头模板和中埋式止水带的要求。同时，在隧底开挖出碴时，作为栈桥的临时支撑，满足混凝土罐车上栈桥浇筑仰拱混凝土的作业要求，是快速施工法的核心部分。、仰拱模架采用折叠式模板，满足仰拱混凝土一次性整体浇筑完成的要求，安装、拆模快捷，便于存放和不影响填充混凝土施工。、中心沟模架满足填充施工中预留中心水沟的要求，安装快捷，减少仰拱与填充的工序衔接时间。、栈桥满足在仰拱填充施工中洞内的交通要求，便于利用现有设备移动。同时作为仰拱模架、中心沟模架、端头梁整体移动的行走吊梁。、走行设备：自制与栈桥配套的轨道吊车，把端头梁和模板系统一端悬吊在栈桥下，在模板系统另一端安设轮子在填充混凝土面滑行。配备2台8t的绞车为动力，以栈桥为吊梁，牵引模架系统向前移动。模板系统移动示意图3.3结构设计仰拱模架：因仰拱中部弧形半径大，坡度比较平缓，可不设模板，混凝土通过自然摊铺的方法从中间向两边浇筑，混凝土浇至仰拱模板下沿时，混凝土改由仰拱两侧的顶部入模，使仰拱混凝土一次浇筑完成。经现场试验证明：混凝土坍落度在120～140mm的情况下，从仰拱与二衬边墙设计施工缝处向下设置3.0米长的弧形模板，即可很好的满足仰拱混凝土的施工要求。模板采用大块组合钢模，每幅3块，模板间用枢纽连接，以翻折方式安装和拆除。每块长6m，宽1.1～1.2m，用10cm槽钢做加强肋，使模板具有足够的刚度，仅通过销钉固定模板两端就可完成模板固定，以简化模板加固措施。3.32中心沟模架中心沟模架采用模架、模板一体式设计，即用20cm工字钢为模架，在模架上用6mm钢板作面板和底板。端头梁根据仰拱和填充混凝土的结构尺寸设计端头梁，以满足端头就位后，仰拱模架、中心沟排架跟着就位的要求。梁底为弧形，与仰拱中埋式止水带位置一致，便于固定中埋式止水带。梁上边缘与填充混凝土面标高一致，可控制填充混凝土浇筑标高。在端头梁两端设立仰拱模架靠柱，定位仰拱模架。为适应隧底开挖清

理后的地形情况，共设置8～12根可自由伸缩的支柱，梁部采用20cm工字钢制作，设计承载60t。栈桥考虑洞内施工中设备配套情况，每幅栈桥采用两片分离式，每片重约10t，使一台挖机可完成栈桥的移动。为保持在仰拱混凝土施工时，洞内交通畅通，由4片梁组成两幅栈桥形成双车道。栈桥长20m，单片宽1.2m。在仰拱施工中，两端支撑长度和抑拱开挖斜坡长共7m，有效工作长度约13m。其中，端头梁宽度1m，把工作长度平均分为两个仰拱作业区。栈桥设计为双层结构，上层主要采用20cm工字钢，做成弧形，使桥面成为拱桥面；下层用36cm工字钢制作，上下两层之间每隔1m左右设一道联系横梁，使下层主梁受力荷载符合均布荷载模型，加强结构整体性和承载能力。走行设备：为使栈桥能够做为快速施工法的吊梁，利用栈桥每片梁两边工字钢翼板作为轨道，配备一个轨道吊车，使之吊起端头梁，在绞车的拉动下，可以拉着仰拱模架、中心沟模架一起移动到下一工作面。轨道车采用20cm槽钢作为梁，每侧各设两个滑轮与栈桥的底层工字钢翼板咬合，确保走行顺畅。轨道吊车轨道吊车的吊运和卸货定位吊运：因端头梁有可以伸缩的支柱，所以，把端头梁用拉杆与吊车连接拉紧后，收缩端头梁的支柱，就起吊了。仰拱模架、中心沟模架一端在已施工的填充面上，安设轮子可滑行。另一端与端头梁连接，在绞车的拉动下使整体向前移动。卸载定位：模架移动到设计里程后，需要上下调整标高，左右调整平面位置。这时在栈桥上挂设手动葫芦，提升端头梁，轨道车松动拉杆就卸载了。通过手动葫芦先上下调整端头梁至设计标高，横向再用千斤顶左右调整端头梁设计平面位置，然后放下端头梁的支柱完成定位。4仰拱快速施工技术的施工过程4.铃1快速赢施工挤法流吐程图第一工作区第二工作区隧底开挖隧底出碴虚碴清理模架定位仰拱砼浇筑仰拱拆模填充砼浇筑完成仰拱填充两工作区工作流程4.2快速亩施工获法施容工步姿骤如艇下：隧底开通挖、出增碴、清动底（此竿步骤为絮第一工贪作区作忍业内容物，可在倚后续第看二工作贺区作业跌时同时粥进行）亡；测量放吩样，确绩定端头凯梁位置坑；栈桥休就位凤，使茅栈桥置与隧蜓道中致线平夸行；用拉跪杆把言端头吵梁与零两边烤栈桥替吊车奖连接游拉紧订后，海收起沃端头震梁的尝支柱故，使悉模架那系统礼处于旧悬吊余状态登；启动悦电动追绞车鱼，拉骨动模坝架系叶统向饿前移债动6m；利用挂该在栈桥否上的两绑个手动疼葫芦吊终住端头备梁两端仪，轨道堂吊车卸扯载；松开册轨道旬吊车脂与端抄梁之禁间的方拉杆石，用雨手动康葫芦庄上下壶调整引端头僵梁标荐高至怕设计砌位置丛；用千斤扛顶横向多调整端农头梁至垦设计平嫂面位置趟；放下疗端头灰梁支萌柱，淹使端烫头梁护固定亚；仰拱袍排架缸一端年靠紧产端头熊梁上壳的端州头立哗柱，后另一详端利倘用仰色拱接橡茬钢口筋和扔绞车推自重前固定竹；用绞车闲拉住翻屈折的仰倾拱模板孟，人工亦配合放揭下仰拱衡模板至设预先布袋设销钉洒上，固吴定模板纹；撑开中匠心沟模盆架，一运端在端吩头梁上断定位，饶另一端姐在已施贯作混凝桃土上定脸位；安设鸣仰拱挣填充解端头边木板煮和止坑水带膨等防狗排水引系统婚；浇筑邻仰拱妇混凝亩土：泡中部额无模质板部倘分混耀凝土龄通过侵自然途摊铺串的方右式，洁从仰缴供中孤部开成始纵壁向摊须铺，婶再向兽左右海两边堂同时券浇筑亦，混偶凝土眠浇至雀仰拱步模板沸下沿供时，仅混凝体土改雅由仰昆拱两疤侧的梨顶部唱入模握，使产仰拱旱混凝水土不布留施穗工缝气，一新次浇动筑完蓝成；仰拱避模板女拆除跌：利瞒用绞砖车和闭滑轮崖拉起今模板泥翻折晕到模茅架上障；浇筑货填充限混凝夸；中心毅沟脱天模后塑，快菊速施棚工法落整体筒移到已下一爆作业滔区。5快速围施工悦技术搁的使棕用效聪果5.1每循环勺时间由谨原来的58小时缩奥短为19小时却，使射循环翅时间混大大托缩短项目现有模式快速施工法备注隧底开挖（小时）12与混凝土工序平行作业隧底出碴（小时）2与混凝土工序平行作业虚碴清理（小时）4与混凝土工序平行作业仰拱模版安装（小时）43仰拱混凝土浇筑（小时）63等强时间（小时）42中心沟模版安装1与仰拱模板同时完成填充混凝土浇筑11等强移动栈桥施工下一模2410合计（小时）5819仰拱援填充雨施工厘工序代时间扛对照异表5.2施工成良本大幅世降低前期使潜用的拼渣装小模慌板，每8延米需阳要320配kg以上的店钢筋来竟加固和梅支撑，掏需要10个专业宰木工4小时授以上义的工浪作时包间来汪完成铜安装岛工作闸，仰亏拱模谢板的苏安装撇费用齿约为225元/延米云。快宇速施胜工法晚仅需浸不足10k杰g的钢苹筋，5个人3小时禽完成贯模板凭安装转，费顶用不更足80元/延米泳。每赠延米染节约守成本耕约145元。5.3工程偶质量仓明显哈提高快速施录工法法魄采用端赵头梁定趣位固定附，整体路模板，婶模架刚姨度好，贼有效避液免了上债述问题甲，使仰阵拱混凝结土达到砌了内实螺外美的胀效果。5.颠4为隧道源快速掘陕进提供茅了保障快速施印工法使讯用前只像能每3天一循调环，每物天进度加不足3m；如果川增加作寨业面保袜证进度酷，必然北要加大达掌子面改与衬砌戒间的距蝴离，造隐成安全怜步距超重标，使渡得施工快进度与很安全步桂距之间续的矛盾勇一直未筐能得到横很好的弱解决。昏采用本臭例快速茅施工法孩法施工卡，可满奥足每月23弦5米（6m吊×2炕4÷兽19特×3死1=把23住5m）的施阳工进度专要求。雷若将本桐例模板版长度由6米加肿长到8米，蝴则可质满足拒每月31招3米（8m象×2基4÷脸19邮×3撤1=五31啦3m）的冤施工牺进度钞要求炼。所席以，乖快速嫂施工缸法法矿可轻哲易地随满足斯隧道务施工永各工催序安零全步盒距的闪实现贡。5.5优化律洞内泉施工咏组织落和工烟序分纳区、肉利于在标准碍化作缸业和跃安全菜文明役施工模架艺法施唉工工腾艺只阁需保介留一言个仰躬拱作然业面喝，减虫少了牢工序茫分区吃间的膨相互殿干扰佳，减添小了调掌子鸽面与苏二衬送之间轿的作糟业面牛数量糕和总株长度需，利贿于二角衬及俗时跟剥进，崖保障域了隧授道施牛工安镇全；考双车脉道栈殃桥保惹持了毯洞内派开挖缴出碴蛙作业闯的交俗通畅干通，歌文明湾施工醉和标补准化污作业蓝水平抹显著岔提高守。二、隧厘道水沟斑电缆槽舰移动模并架1前言铁道部隐推行的累“建设名标准化计管理”燃是推进圣大规模高铁建仍设的重改要保障岂。因水沟隶电缆槽恶断面小幼，轮廓志线条多弓、面多醒等因素软，使隧箩道内的弓水沟电劲缆槽对懒人工技愈能要求励高，施肯工成本单高，难沿以实现矩标准化筝要求。目前分没有假可用胁于水昨沟电炸缆槽尊施工辛的标图准化必设备2工程戏设计天概况油竹区山隧幸道设蛋计为闸双线电隧道对，双闲侧均累设水摆沟、丧电力粉电缆唐槽、删电信设电缆焦槽3道沟槽丢。根据规胸范要求原，水沟稍电缆槽升混凝土蜓的施工林要一次糖性浇筑揭完成。3现有壤水沟居电缆泄槽施摇工方途案利壳弊分微析现有的假混凝土验模板安黎装方案奖主要采班用小块艇钢模（闯如宽30硬cm，长15茫0c才m）按距照构页件尺抽寸的笑拼装障，利摘用钢恐管、挨方木题、型仆钢等报作为璃背梁泉加强佳模板象的整塔体刚症度，鹿再通峰过杆击件支茶撑，胡使模筑板的稳空间坏位置闸固定脖。即哨所用将的各捆种部柏件是惊零散丹的，末每次江使用羡都要寄把每箭个部铃件组果装和绕拆卸加一次殿。这慕种方升案使型沟槽处整体括线形智难控吨制，袍易形猫成“S”轮廓线已，板缝多，顽模板此间错宝台容浩易超远标，液对工调人的冈专业牵技能梢要求铸高，捉人工讲花费谋大。姐需要圣找到艺一种拜安装氧加固骂快，壮使用谈方法衬简单华，使厌用费男用低汪，既鞭能保娱证质蓬量沟塑槽质摘量，拿又能散控制农成本凉、满婚足进膀度要菊求的念施工来方案汤。4水沟暗电缆合槽移岩动模铸架的添设计移动粘模架潮总重以约4t，长11m，宽2m，可采忙用人工眯推行移凤动或机柳械牵引柴移动，柜如11挤kw的电动答卷扬机巡寿。主要雾由模板细、模架扮、定位谣卡组成渴，使用渡方便、接简单，知制作成众本低模板：为忽便于狂安装给和拆利卸，饼把沟换槽墙厦模和侦底模纪设为偏一体燃，做披成“L”型，这闹样每道傻沟模板宣设计为公左右两这块，每舱块长5m。模板桃面板采卡用4mm厚的钢被板；纵注、横向故肋板用5×5器0mm的扁铁女，间距300悲mm；四周粒用5×镜50也×5悼0m次m角铁辆。在涨模板毙顶部晶每1m设一肌直径30m新m、长15铁0m组m的钢解管柱贺，用神于配抱合定谊位卡脖定位袋使模交板定选位。模架：全部慢用20c沙m槽钢抵焊接痛，a、采用2根20仰cm槽钢作隶为模架堡内侧纵扎梁；b、外币侧纵胳梁做酬成排京架式冷，便拣于沟稼槽外酬边模榜的定贯位和限安装效行走逼滑轮御；c、横梁4道，毫均由赶两条20脊cm槽钢双喷拼形成匙方钢，漠中间两换道横梁砌间距5m，均接在横寸梁中楼间留躲有5c酷m宽的通涛缝，满检足悬挂饶模板和跃使模板质左右移毯动的作之用；d、立狐柱2根，锈下端里设行条走滑醒轮，源分别梯位于畅模架忧两端辣中间罗沟的政位置恰，用壳于支冲承模雷架和新移动制。地点，双过通悬态挂模板免丝杆左歇右移动民模板到帅设计平端面位置思，拧动砍丝杆上薄的螺母净，调整献模板到舒设计标颈高。用跪定位卡猾每米设僵置卡位德模板上耻沿和下笨沿，再歪拧动排灵架上的斤丝杆顶馒住边模卷，便完搂成了移仁动模架颜的就位护和固定晌。定位善卡：由1道横梁3条立榴柱组确成。润横梁黑采用10×蠢100悠×10滩0mm角铁制芝作，在衡横梁上六钻“U”型卡口娘卡住模似板上的惠小立柱稻，定位添模板上售边沿；础定位卡找立柱采使用12梦cm槽钢制违作，3条立级柱分盒别对资应模雄板的士下边挑沿，恳用于训固定时模板仓下边社沿。安装欲就位周和定棕位措姐施：通过模池架把模肢板、定民位卡组毅合形成根移动模伤架，总白重量约4t。移动叔模架可盏纵向移碎动到施怪工5水沟电茶缆槽移缠动模架第的使用拜步骤（1）测晕量放讯线；（2）钢筋短制安；（3）预埋影件设置挂检查（4）模板些安装①测量踏放样，扎确定最恳外侧模座板的位击置；②模架步移动就域位，调垄整模架凝位置，蛙使其外搭侧距边月模位置渗约30含cm（±10是cm）处；③通过荣悬吊模仅板的丝五杆将模慈板横向兰移动至提设计平液面位置芦，再通际过拧动醉丝杆上滚的螺帽诸调模板疗标高至工设计标黄高；④安缓装定哗位卡伞，拧遣紧定诊位螺娱栓，染使模兽板位制置固名定。⑤安斧装档粗头模毫板、耐涂脱嫌模剂纷、检费查预蹈压件皆等。（5）混凝亲土浇注纠。混凝漆土均匀胃分层浇站注，一剑次性浇站筑完成乖。因沟蚕槽断面卵小，不殃能直接膨用罐车拾入模，努需要用检铁皮制消成平口交“[”型溜膝槽，渗如图镇凿孔胆引导产混凝黄土入毁模，肤使模康内混等凝土纪面均事匀上妹升。乌坍塌白宜控殿制在14～16c辩m范围。（6）拆江模①松开茂定位螺妥栓，拆越除定位倚卡；②用进小锤祖