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4.1快速施工法流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.女2快速墓施工跳法施粱工步监骤如拘下：隧底尤开挖沉、出上碴、氧清底捆（此财步骤守为第服一工休作区拾作业栋内容猪，可逃在后摆续第备二工族作区稻作业郑时同六时进陆行）弄；测量听放样乒，确续定端浅头梁服位置拴；栈桥就本位，使晚栈桥与企隧道中圈线平行秧；用拉杆肌把端头府梁与两雷边栈桥购吊车连倡接拉紧缠后，收眨起端头去梁的支篇柱，使叮模架系锻统处于窗悬吊状失态；启动君电动她绞车矿，拉垦动模喘架系尘统向糕前移粉动6m；利用磨挂在礼栈桥从上的躲两个皱手动怕葫芦始吊住胶端头撤梁两修端，查轨道竹吊车云卸载衡；松开轨娃道吊车启与端梁亚之间的课拉杆，斗用手动验葫芦上屋下调整抖端头梁题标高至什设计位猾置；用千斤恳顶横向半调整端环头梁至湿设计平谢面位置学；放下滤端头米梁支悔柱，易使端族头梁愈固定巩；仰拱排美架一端柱靠紧端度头梁上矮的端头苹立柱，怎另一端伶利用仰文拱接茬膝钢筋和蚀绞车自中重固定揭；用绞车扛拉住翻夸折的仰煌拱模板抖，人工小配合放辈下仰拱踏模板至祥预先布仅设销钉况上，固独定模板滨；撑开中命心沟模跌架，一疤端在端恭头梁上稠定位，迹另一端贝在已施舌作混凝层土上定铅位；安设木仰拱党填充岛端头勇木板瓶和止下水带粥等防隶排水傲系统幅；浇筑孟仰拱甲混凝妇土：弊中部全无模饭板部凡分混摇凝土粉通过院自然锈摊铺休的方伍式，浅从仰台供中陕部开济始纵盏向摊眠铺，源再向牙左右称两边哥同时括浇筑封，混毙凝土恩浇至平仰拱睁模板匠下沿避时，背混凝寄土改酷由仰饲拱两船侧的短顶部龙入模蒙，使劈燕仰拱掌混凝压土不酱留施诸工缝扔，一迹次浇更筑完也成；仰拱降模板昏拆除纯：利丘用绞捉车和们滑轮振拉起爸模板耗翻折运到模叨架上条；浇筑填止充混凝街；中心胁沟脱台模后怪，快慕速施肝工法巡寿整体挽移到蒜下一膝作业险区。5快速洞施工志技术怜的使麻用效浓果5.蛇1每循完环时疲间由岸原来平的58小时涨缩短奋为19小时，河使循环唐时间大输大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仰拱填勇充施工扶工序时考间对照卧表5.2施工裁成本德大幅沟降低前期使钞用的拼卵装小模需板，每8延米需累要320柳kg以上忆的钢榨筋来恰加固肌和支令撑，恰需要10个专业决木工4小时以逢上的工现作时间碧来完成庄安装工版作，仰形拱模板幕的安装滴费用约抗为225元/延米。梅快速施桃工法仅身需不足10绝kg的钢恐筋，5个人3小时灾完成丧模板衫安装考，费臂用不使足80元/延米。蓬每延米环节约成辞本约14象5元。5.3工程抓质量夺明显纸提高快速畜施工叹法法辅采用顺端头蚁梁定牲位固嗽定，隔整体绝模板师，模敬架刚载度好揪，有丈效避俯免了旬上述家问题滩，使梨仰拱贸混凝电土达忠到了蒜内实烧外美楼的效蛇果。5.4为隧道庄快速掘怒进提供窝了保障快速忌施工亩法使减用前痒只能能每3天一臂循环瓣，每约天进崇度不树足3m；如果舍增加作惧业面保膛证进度元，必然虚要加大暴掌子面浮与衬砌辩间的距延离，造俭成安全否步距超铜标，使悬得施工血进度与旬安全步劲距之间石的矛盾开一直未饭能得到搅很好的肢解决。询采用本汤例快速好施工法泻法施工首，可满普足每月235米（6m馒×2况4÷遥19丸×3喜1=总23程5m）的防施工磁进度通要求身。若捞将本渣例模爬板长芽度由6米加场长到8米，势则可亦满足饱每月313米（8m尾×2累4÷仍19炉×3遇1=拌31鞭3m）的施另工进度亦要求。叉所以，茄快速施鸡工法法场可轻易寸地满足租隧道施瓜工各工欣序安全紧步距的层实现。5.毒5优化洞掌内施工圈组织和煌工序分波区、利劝于标准慢化作业收和安全爷文明施营工模架琴法施懒工工通艺只兽需保白留一秘个仰倘拱作戴业面于，减亲少了脆工序炸分区造间的贯相互忘干扰完，减障小了蜜掌子跃面与箱二衬梢之间限的作艰业面嫩数量骗和总柴长度办，利贼于二斯衬及浴时跟茂进，致保障摘了隧威道施终工安池全；刃双车誉道栈矩桥保步持了输洞内划开挖凡出碴吓作业胖的交源通畅创通，吴文明备施工象和标刚准化途作业礼水平州显著棉提高或。二、愁隧道昨水沟缝电缆厚槽移霜动模赢架1前言铁道部扁推行的苹“建设湖标准化是管理”伐是推进敏大规模高铁建尤设的重着要保障鸟。因水沟叫电缆槽刑断面小阴，轮廓程线条多蠢、面多欺等因素裙，使隧壤道内的姑水沟电烟缆槽对践人工技坐能要求棕高，施齐工成本阵高，难丧以实现勉标准化步要求。目前住没有六可用耀于水窄沟电速缆槽昌施工厦的标圣准化垄设备2工程设芒计概况油竹山秃隧道设按计为双短线隧道直，双侧阁均设水略沟、电斧力电缆兄槽、电蹲信电缆拣槽3道沟脊槽。根据规员范要求魂，水沟渔电缆槽动混凝土跌的施工存要一次棋性浇筑平完成。3现有水牌沟电缆网槽施工浅方案利师弊分析现有的抓混凝土门模板安朱装方案坦主要采关用小块播钢模（扑如宽30c俯m，长150股cm）按恶照构凡件尺星寸的削拼装宵，利坏用钢刃管、竭方木授、型朗钢等画作为朗背梁扬加强数模板接的整竹体刚悼度，淋再通渗过杆啄件支谅撑，赞使模广板的君空间应位置彼固定当。即渴所用缸的各馋种部堂件是春零散臭的，种每次用使用胃都要吊把每肃个部稍件组为装和姑拆卸铜一次闻。这狂种方参案使霜沟槽赖整体纺线形袭难控惕制，毙易形塘成“S”轮廓趋线，医板缝多，确模板驶间错欧台容到易超冷标，拘对工羞人的蹲专业膝技能磁要求肯高，税人工光花费丧大。壳需要容找到苗一种绪安装惜加固阳快，怠使用长方法异简单诸，使凝用费赛用低孙，既弹能保眼证质似量沟阁槽质霜量，芦又能食控制岩成本鲁、满箱足进既度要拜求的境施工炊方案梨。4水沟遇电缆曲槽移匪动模饶架的嚼设计移动模嘱架总重河约4t，长11声m，宽2m，可闷采用锁人工例推行呜移动胶或机鸡械牵秀引移肥动，串如11魂kw的电动企卷扬机沫。主要鞋由模板打、模架酿、定位买卡组成舅，使用匹方便、套简单，猾制作成育本低模板：为便蜡于安装确和拆卸召，把沟玩槽墙模店和底模辰设为一仪体，做描成“L”型，这镇样每道仙沟模板薄设计为链左右两顾块，每浇块长5m。模隆板面偏板采朵用4m犬m厚的勒钢板以；纵探、横屿向肋蜡板用5×禁50苗mm的扁铁视，间距30华0m史m；四周肌用5×泻50塞×5怪0m谈m角铁。仓在模板崭顶部每1m设一钱直径30气mm、长150钻mm的钢管辨柱，用凉于配合注定位卡潮定位使稻模板定鞋位。模架：全部慨用20c灾m槽钢怨焊接阵，a、采用2根20c夹m槽钢刑作为灶模架甘内侧任纵梁敏；b、外云侧纵秤梁做赌成排贩架式筋，便传于沟恭槽外爹边模连的定丢位和幻玉安装仿行走泻滑轮议；c、横奔梁4道，均则由两条20c币m槽钢宪双拼趁形成晨方钢诞，中宴间两堤道横旷梁间工距5m，均在征横梁中封间留有5cm宽的通猪缝，满岁足悬挂热模板和拖使模板狱左右移疾动的作都用；d、立梦柱2根，下截端设行勇走滑轮和，分别叼位于模纷架两端饺中间沟型的位置呼，用于距支承模饿架和移剧动。地点柜，过标通悬乘挂模皆板丝路杆左季右移梳动模算板到劝设计即平面禽位置等，拧躺动丝犬杆上染的螺柿母，床调整堵模板剩到设在计标薯高。疑用定痛位卡鹅每米摩设置连卡位姜模板贡上沿土和下纵沿，侮再拧除动排迟架上罚的丝领杆顶荒住边姐模，盛便完菜成了姥移动底模架尸的就耗位和吴固定带。定位卡：由1道横唯梁3条立质柱组瘦成。退横梁街采用10最×1泉00故×1巧00它mm角铁序制作焦，在冤横梁钻上钻肚“U”型卡口启卡住模垫板上的存小立柱引，定位职模板上是边沿；均定位卡坚立柱采原用12c高m槽钢果制作否，3条立柱瓶分别对郊应模板别的下边底沿，用味于固定币模板下宇边沿。安装就较位和定虫位措施扔：通过模燥架把模败板、定盈位卡组俩合形成逝移动模荡架，总举重量约4t。移动岗模架可没纵向移亚动到施侄工5水沟电轿缆槽移彩动模架信的使用适步骤（1）测筐量放硬线；（2）钢筋绑制安；（3）预埋跌件设置甘检查（4）模板械安装①测隆量放薯样，稼确定抹最外孩侧模些板的衡位置仅；②模架很移动就宗位，调袄整模架酿位置，户使其外钻侧距边茄模位置黑约30c斥m（±1浴0c仓m）处；③通罚过悬杰吊模侦板的沉丝杆治将模熄板横鸣向移句动至剪设计洗平面厌位置杯，再挣通过衫拧动雨丝杆微上的张螺帽貌调模绢板标缩慧高至辱设计磨标高拾；④安剑装定酱位卡俗，拧孙紧定颠位螺祥栓，盘使模断板位备置固包定。⑤安职装档衔头模谣板、屯涂脱住模剂龄、检走查预处压件肌等。（5）混厅凝土教浇注众。混王凝土异均匀斑分层狸浇注肯，一差次性床浇筑穗完成刑。因轿沟槽估断面薄小，馅不能药直接钞用罐箭车入劲模，池需要浪用铁配皮制海成平陡口“[”型溜旅槽，蛇如图麦凿孔竖引导稻混凝狗土入爸模，车使模京内混剂凝土肉面均泉匀上店升。士坍塌闻宜控路制在14～16率cm范围执。（6）拆模①松膜开定壶位螺蹄栓，井拆除饿定位下卡；②用至小锤尘敲击食震动俯模板帝，使受