单线铁路隧道自行式仰拱栈桥带模板施工工法

单线铁路隧道自行式仰拱栈桥带模板施工工法随着我国铁路工程技术高速发展以及铁路线路标准的提高，铁路线路选线中不可避免地选择隧道方式穿越复杂地形，使隧道在线路中的占比越来越大，长大隧道越来越多，施工进度成为隧道施工的关键重点工作。施工组织中工装设备配套技术成为隧道施工进度及成本控制的决定性因素。隧道施工中二衬仰拱施工成为施工进度控制中的关键一环，对施工进度起着关键性控制作用。一般隧道施工中还受安全步距规定的影响。为解决仰拱施工进度问题，公司依托承接的蒙华铁路MHTJ-30标单线隧道工程，开展技术攻关，通过应用长栈桥（带自行式矮边墙整体模板）浇筑仰拱施工技术，开展了“蒙华铁路大围山隧道高地应力软岩隧道关键技术研究”，解决了仰拱施工成洞封闭难题。该成果经省建筑业协会鉴定达到国内领先水平，公司依托该成果，总结提炼形成工法。2.1施工干扰少，作业空间大，工效高。2.2一次浇筑长度长，矮边墙线形好，混凝土能达到内实外美的质量要求。2.3端部模板封堵次数少，减少施工缝用止水带等材料，减少人工费及材料费。2.4施工循环时间短，施工进度快。本工法适用于单线铁路隧道二衬有仰拱隧道施工，也可用于无仰拱隧道施工。双线隧道也可作为参考。本工法根据以前施工的短栈桥及整体仰拱模板优化演变而来，仰拱长栈桥由主桥长度30m、前后桥、矮边墙整体模板及行走系统组成，根据行走方式不同有后驱液压中支腿滑动式和前履带行走式。栈桥中间采用液压式支腿支撑可滑动栈桥，后端安装驱动轮前推移动栈桥。仰拱小边墙两侧模板加工为一个整体，前端行走小车挂在栈桥的纵梁内侧（兼轨道）上，后端配置驱动轮，置于水沟槽内，前后驱动前移。栈桥可一次前行约27m，分段进行清底绑扎仰拱钢筋，小边墙整体模板前移定位，安装封端模板，浇筑混凝土养护，拆模前移完成一个施工循环。5.1施工工艺流程 图5.1仰拱及填充施工工艺流程图5.2操作要点5.2.1隧底第一次清渣隧道洞身开挖按设计及规范要求需进行仰拱施工时，先采用挖掘机配合自卸汽车进行仰拱初始段第一次隧底清渣，然后组织仰拱栈桥组装。5.2.2栈桥行走行走时伸缩支腿支撑（四只脚结构保稳定）于仰拱基面上，前支腿收放，后端驱动轮驱动栈桥前移，栈桥主重载伸缩支腿滑动前移，栈桥前进到位后，前端受力支腿支撑在仰拱上，收缩滑动支腿完成行走。行走可一次或多次前进移动完成栈桥行走。整体仰拱（矮边墙）模板前端行走小车吊挂在行走轨道（栈桥主梁内侧）上，矮边墙后置驱动与行走小车同时向前驱动仰拱（矮边墙）模板前移，横向移动矮边墙整体模板定位，安装封端模板安装止水带即可进行仰拱混凝土浇筑。图5.2.2-1仰拱栈桥行走示意图5.2.2-2仰拱栈桥行走前5.2.2-3仰拱栈桥前移行走下一段仰拱施工前，首先将栈桥前边仰拱（回填）松渣采用挖掘机配合自卸汽车清除一部分，剩余渣量能满足汽车通行即可，该工序施工期间可利用掌子面钻眼时间完成，不影响掌子面施工。下一步根据掌子面施工的下一循环钻眼或其他时间，再利用挖掘机配合人工将剩余少部分渣土向掌子面翻挖，渣土翻挖完后移动栈桥，恢复通行。掌子面施工按立拱架一般进度为2天3循环，需用时一天半，如为Ⅲ级及以上锚喷挂网支护，一天能达到2循环，只需用时一天。5.2.3矮边墙防水板、纵向盲管铺设纵向盲管按设计用土工布及防水板反包并固定在边墙下部的喷射混凝土初支面上，防水板在施工缝处外露搭接不小于1m。防水板严格按设计要求进行双焊缝焊接。铺设应与初支面密贴，顶部整齐。渗漏水部位应铺设环向排水板。仰拱地下水发育段应增设减压排水管。图5.2.3-1仰拱栈桥构造5.2.3-2仰拱栈桥前移行走5.2.4仰拱钢筋绑扎（有二衬钢筋段落）栈桥行走到位后即复测仰拱净空尺寸，对局部初支侵二衬及欠挖处理，处理完成后仰拱清底，清底验收合格后绑扎钢筋，仰拱钢筋绑扎人员合理配置6人。清底及钢筋绑扎时间为1～1.5d完成。5.2.4仰拱钢筋绑扎5.2.5仰拱矮边墙整体模板定位仰拱钢筋绑扎完成后（或无钢筋段落仰拱清理完整体矮边墙前移就位，支撑矮边墙前支腿，检查支撑牢固。矮边墙整体模板定位，矮边墙整体模板在前支腿横梁上用油缸横移及竖向升降移动就位。在整体模板纵向间隔设置边部支撑及中间对撑杆，将整体模板固定在初支边墙的喷射混凝土面上，完成矮边墙整体模板的移动定位工作。图5.2.5矮边墙整体模板5.2.6仰拱及填充封端模板安装由于仰拱施工缝设计有中埋式止水带，底部设有背贴式止水带。端模按中埋式止水带位置分块设计，上部为固定钢模，底部由于受仰拱初支和开挖的不规则影响，将下部设计为钢模夹木模，以适应仰拱底的线性变化，达到端部封堵严密不漏浆。施工缝底部铺设背贴式止水带前应先将基面清干净用砂浆找平，确保背贴式止水带后不脱空。图5.2.6-1仰拱及填充封端模板示意图图5.2.6-2仰拱及填充封端模板5.2.7仰拱及矮边墙整混凝土浇筑仰拱及填充浇筑由于浇筑方量大长度长，受混凝土供应等条件影响，为了保证混凝土浇筑的连续性，浇筑时采取向掘进方向斜向分层浇筑，可减少有水地段仰拱积水对混凝土的影响，也可防止水平浇筑施工面积大施工速度跟不上形成施工缝（冷缝降低结构的整体性。浇筑过程中加强混凝土的振捣，矮边墙混凝土浇筑到倒角处时应进行倒角（反坡）模板处的振捣，防止倒角处漏振或气泡不易排出形成蜂窝麻面等通病。矮边墙浇筑前仰拱中间适当预留一部分混凝土量，待矮边墙浇筑振捣过程中混凝土翻浆至内侧填充面，防止施工缝处填充面不整的现象。图5.2.7-1仰拱混凝土浇筑5.2.7-2矮边墙混凝土浇筑5.2.8仰拱填充浇筑待仰拱及水沟底下10cm浇筑完成后，再从先浇筑的一端浇筑C20混凝土填充部分至设计标高。浇筑填充部分时将填充顶面按设计2%横坡要求进行抹面，最后进行二次抹面完成填充混凝土施工。5.2.9混凝土养护仰拱及填充混凝土初凝后及时进行覆盖土工布洒水养护，由于长段落浇筑，混凝土受水化热、干缩等不利因素较多，加强养护成为仰拱长栈桥施工中保证质量的一个重要环节。5.2.10拆模仰拱混凝土强度达到10MPa端部封端模板拆除，矮边墙整体模板向上顶升完成边墙模板拆除。拆模时间不能过长，防止混凝土与模板的摩擦阻力过大顶升边墙模板时变形，太早容易导致填充及矮边墙顶部缺棱掉角损坏。图5.2.10自行式整体矮边墙模板浇筑的仰拱及填充效果5.3劳动力组织劳动力组织见表5.3。表5.3劳动力组织情况表112232425296.1主要机具设备见表6.1。表6.1主要设备表1台12台33台14台15台16台36.2栈桥结构移动栈桥结构主要由主梁、前后桥、前后横移机构、行走机械、自动小车、护栏、电机系统组成。主梁由三段拼接而成，用钢板焊接成双工字封闭箱型截面，左右两箱型主梁中间设一伸缩式滑动支撑腿，后端设驱动行走轮。左右箱梁之间作为滑动支腿的移动轨道。图6.2-1仰拱栈桥工作示意图图6.2-2仰拱栈桥直线方案图6.2-3仰拱栈桥曲线方案7.1质量评价标准符合现行铁路隧道施工验收标准。7.2质量保证措施7.2.1控制隧道仰拱开挖，杜绝欠挖，控制超挖，防止超挖过大造成成本增加。7.2.2矮边墙整体模板定位准确，防止边墙位置错位进行二次处理，曲线上要按曲率进行准确调整及支撑。7.2.3钢筋绑扎过程中要用钢筋定位卡，并将定位卡与边墙模板进行固定，保证钢筋间距及保护层厚度符合设计要求。7.2.4混凝土控制好坍落度，浇筑严格按斜向分层浇筑，防止施工缝的出现。7.2.5混凝土浇筑按掘进方向浇筑，防止仰拱积水影响混凝土水灰比，从而影响混凝土强度。7.2.6加强混凝土的振捣，确保混凝土振捣密实，仰拱与边墙的倒角部位应特别注意振捣。7.2.7混凝土严格按要求养护。7.2.8仰拱栈桥移动前确保混凝土强度满足行车要求。8.1栈桥两端设置限速等反光标识，栈桥附近照明亮度满足要求，栈桥栏杆设置醒目的反光标识，确保行车安全。8.2洞内出渣车装载不能超出货箱挡板，防止行走时渣土在栈桥上掉落伤人。8.3重型车辆或机械在栈桥通行过程，注意减速慢行，禁止在栈桥上停留或急刹车。8.4栈桥在行走过程中，栈桥底及两侧不得有作业人员滞留。8.5栈桥前支撑腿及整体矮边墙模板前支腿应支撑牢固，防止行车及施工过程中发生沉降或变形等。8.6作业面使用36v安全电压供电。9.1隧道弃渣弃在指定弃渣场，严禁乱倒乱弃。9.2对施工现场和运输便道等易产生粉尘的地段定时进行洒水降尘，勤洗施工机械车辆，使产生的粉尘危害降至最低程度。10.1经济效益采用本工法施工经现场实践证明，24m仰拱长栈桥带矮边墙模板施工相对一般栈桥及长栈桥不带矮边墙整体模板工法具有优点：仰拱施工循环时间短，仰拱作业面空间大便于操作，一次施工段落长，端部封端次数减少，循环次数减少，节省止水带材料，施工工效提高，降低施工成本，加快施工进度，保证施工质量等优点。施工时间能达到3天一循环的进度，加养护时间每月能完成144m以上的进度目标，能满足掌子面进度的配套工装要求。表10.124m仰拱长栈桥带矮边墙整体模板与长栈桥及短栈桥工法比较桥666筋8181841664447777无钢筋按每t3500元计24m栈桥48万元，整体模本高低好差根据对比表中分析，仰拱长栈桥带整体矮边墙模板，按2km隧道施工计算，费用与不带整体矮边墙模板费用相当，但施工效率高，矮边墙由于采用整体模板振捣不变形，更能保证混凝土的密实度及线形；传统的栈桥移动速度慢，所需人工少，总费用相对要低，但施工进度及施工质量均得不到保证，在长大隧道中不能满足施工要求。10.2社会效益根据对比该工法在长大隧道施工中，质量、进度均能得到保证，比传统栈桥及不带模板栈桥均有较大优势，受到业主好评，该研究成果已被业主推广到全线隧道施工中。11.1蒙华铁路MHTJ-30标段大围山隧道大围山隧道全长8170m，全隧均为仰拱曲墙衬砌。于2015年12月～2018年5月采用单线铁路隧道自行式仰拱栈桥带模板施工工法进行仰拱施工，该工法在该隧道施工中均得到很好应用，经过前期采用自制加工长6m的矮边墙模板施工对比，24m移动式长栈桥带整体式移动模板施工工效更高，质量更有保证，在施工中能体现工装保证质量的施工理念，在今后的长大隧道施工中将得到更加广泛应用。11.2蒙华铁路MHTJ-30标段永庆一号隧道永庆一号隧道全长1028m，全隧均为仰拱曲墙衬砌。于2015年12月～2016年9月采用单线铁路隧道自行式仰拱栈桥带模板施工工法进行仰拱施工，该工法在该隧道施工中均得到很好应用，经过前期采用自制加工长6m的矮边墙模板施工对比，24m移动式长栈桥带整体式移动模板施工工效更高，质量更有保证，在施工中能体现工装保证质量