任曉琴

(中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司,太原 030032)

當(dāng)前鐵路隧道通常會(huì)在隧道內(nèi)設(shè)計(jì)有絕緣錨段和非絕緣錨段襯砌,類型多以下錨和隔離開關(guān)段出現(xiàn),長度大多為 3～5 m。這給隧道襯砌施工提出了很多新的問題,如何能夠突破傳統(tǒng)施工方法的瓶頸,尋找新的簡便的解決辦法,需要在隧道施工過程中摸索和探討,在老東山隧道施工中通過采用多變式模板臺(tái)架,成功地解決了這一問題并取得了很好的施工效果,有一定的推廣價(jià)值。

1 工程概況

老東山隧道為單洞雙線隧道,按 160 m/km客貨共線設(shè)計(jì),并預(yù)留 200 m/km客貨共線條件。隧道全長 7 578 m,襯砌類型共有 14個(gè)、12種襯砌斷面;其中錨段和隔離開關(guān)段襯砌共有 4種類型、10種斷面。

2 模板臺(tái)架技術(shù)要求

(1)臺(tái)車龍門架應(yīng)設(shè)計(jì)略呈“八字形”,節(jié)點(diǎn)處應(yīng)做加強(qiáng)處理。整個(gè)臺(tái)車要有足夠的強(qiáng)度、剛度;確保使用過程中不發(fā)生變形。

(2)臺(tái)架走行軌道采用 43kg/m鋼軌,軌距 7.3 m。

(3)枕木底在內(nèi)軌頂面下 57 cm,枕木高按 20 cm、鋼軌高 14 cm考慮,其他尺寸應(yīng)按照確保使用方便而設(shè)計(jì)。

(4)簡易臺(tái)車的結(jié)構(gòu)尺寸必須要同時(shí)滿足整個(gè)隧道所有襯砌斷面模拱的縱向和橫向支撐要求,同時(shí)在每組二襯施工完畢后通過調(diào)整橫向尺寸滿足已完普通段二襯的凈空通過問題。

(5)該臺(tái)車應(yīng)加工為以外力拖動(dòng)行走機(jī)構(gòu)帶動(dòng)臺(tái)車行走,利用螺旋千斤頂調(diào)整模板到位和收模的隧道混凝土成型機(jī)械設(shè)備。

3 模板臺(tái)架設(shè)計(jì)方案

根據(jù)老東山隧道的圍巖地質(zhì)情況和襯砌類型的種類等特點(diǎn),普通段襯砌采用加工大斷面襯砌臺(tái)車完成;特殊段落襯砌采用模板臺(tái)架完成。由于絕緣錨段的關(guān)系,下錨段之間的一般錨段襯砌長度無法調(diào)整,經(jīng)過分析,模板臺(tái)架的設(shè)計(jì)種類原則上有:Ⅴ級(jí)圍巖抗震設(shè)防下錨段、Ⅴ級(jí)圍巖抗震設(shè)防一般錨段、Ⅴ級(jí)圍巖抗震設(shè)防隔離開關(guān)段、Ⅴ級(jí)圍巖下錨段、Ⅴ級(jí)圍巖一般錨段、Ⅴ級(jí)圍巖隔離開關(guān)段、Ⅳ級(jí)圍巖下錨段、Ⅳ級(jí)圍巖一般錨段、Ⅳ級(jí)圍巖隔離開關(guān)段、Ⅲ級(jí)圍巖下錨段 10種;模板按照可伸縮調(diào)試長度和寬度進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)(同時(shí)可實(shí)現(xiàn) 3、4、5 m不同長度段的二襯施工);為了減少成本開支,經(jīng)過綜合分析對(duì)比決定,以下錨段凈空斷面加工一套基礎(chǔ)模拱,同時(shí)要考慮 2種加寬(70、50 cm),通過在基礎(chǔ)模拱上增加相應(yīng)的加寬塊來解決隔離開關(guān)段和一般錨段的二襯施工。由此可以實(shí)現(xiàn)加工 1套模拱解決全隧 112m不同加寬值的下錨段、一般錨段和隔離開關(guān)段二襯施工的問題。模板設(shè)計(jì)形式如圖1。

4 模板臺(tái)架主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

臺(tái)車由拱架總成、托架總成、平移機(jī)構(gòu)、門架總成、從動(dòng)行走機(jī)構(gòu)、側(cè)向支承千斤頂、托架支承千斤頂、門架支承千斤頂?shù)冉M成。

圖1 模板形式(單位:mm)

(1)拱架總成:本臺(tái)車為曲邊墻結(jié)構(gòu),拱架由上拱架、下拱架組成。各榀拱架通過連接梁及托架總成連成整體,拱架外拼裝 3010型小模板,縱向由 4、5、6節(jié)分別組成 3、4、5m襯砌厚度,模板之間由螺栓連接。

(2)托架總成:托架總成要承受澆筑時(shí)上部混凝土及模板的自重,它上承模板、下部通過支承千斤頂傳力于門架。立柱采用 I16型鋼,橫梁采用 I22b型鋼,縱梁采用 2塊鋼板焊接而成的工字形梁。

(3)平移機(jī)構(gòu):本臺(tái)車平移機(jī)構(gòu)前后各 1套,它支撐在門架邊橫梁上。平移小車上的豎向螺旋千斤頂與托架縱梁相連,通過千斤頂?shù)氖湛s來調(diào)整模板的豎向定位及脫模,其調(diào)整行程為 200 mm;而水平方向上的千斤頂用來調(diào)整模板的襯砌中心于隧道中心是否對(duì)中,左右可調(diào)行程為 100 mm。

(4)門架總成:門架是整個(gè)臺(tái)車的主要承重構(gòu)件,它由橫梁、立柱及縱梁通過螺栓連接而成,各橫梁及立柱間通過連接梁及斜拉桿連接。臺(tái)車的主要結(jié)構(gòu)件由鋼板焊接制造而成,整個(gè)門架保證有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。

(5)行走機(jī)構(gòu):行走機(jī)構(gòu)為 4套從動(dòng)走輪組構(gòu)成,它們連接在門架縱梁上。臺(tái)車行走由外力拖動(dòng),行走輪直徑為 300 mm;

(6)側(cè)向螺栓千斤頂:安裝在門架上的螺栓千斤頂用來支承、調(diào)節(jié)模板位置及模板脫模,承受灌注混凝土?xí)r產(chǎn)生的壓力。螺栓直徑為 60 mm,其調(diào)整行程為200mm。

(7)托架支承千斤頂:它主要為改善澆筑混凝土?xí)r托架縱梁的受力條件,保證托架的可靠和穩(wěn)定。螺桿直徑為 80 mm,其調(diào)整行程為 200 mm。

(8)門架支承千斤頂:它連接在門架縱梁下面,臺(tái)車工作時(shí),它頂在軌道面上,承重臺(tái)車和混凝土的質(zhì)量,改善門架縱梁的受力條件,保證臺(tái)車工作時(shí)門架的穩(wěn)定。螺栓直徑為 80 mm,其調(diào)整行程為 100mm。

5 二襯施工方案

特殊段落(Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)或Ⅴ級(jí)圍巖下錨段、隔離開關(guān)段、一般錨段)二次襯砌的施工應(yīng)包含兩部分的內(nèi)容,即兩端封堵墻的施工和錨段或隔離開關(guān)段本身的二次襯砌施工。

5.1 兩端封堵墻的施工

根據(jù)設(shè)計(jì)文件,封堵墻作為正洞與特殊段襯砌之間的過渡部分,為直接變化斷面,不存在漸變的過程,這樣,封堵墻可利用正洞襯砌臺(tái)車端頭進(jìn)行加固、支撐、進(jìn)而灌注混凝土。具體施工步驟如下。

(1)準(zhǔn)確計(jì)算出特殊段二次襯砌端頭到封堵墻之間的距離(以老東山隧道進(jìn)口 DK947+630～DK947+633一般錨段為例),襯砌封堵墻端頭里程為 DK947+630;在襯砌臺(tái)車到達(dá)前,要及時(shí)調(diào)整正洞二襯混凝土的灌注長度,確保襯砌臺(tái)車在與該位置相接的最后一板襯砌混凝土對(duì)位時(shí),端頭里程控制在 DK947+630。

(2)襯砌臺(tái)車在該里程正常對(duì)位,置經(jīng)緯儀于DK947+630撥法線方向,在初期支護(hù)上定出一系列法線方向點(diǎn),作為擋頭板方向的控制點(diǎn),也就控制了封堵墻的方向。

(3)自下而上安裝擋頭板。擋頭板采用5cm厚木板,外加橫撐,橫撐外以斜撐頂緊,保證不跑模。

本方法總結(jié)為一句話,也就是用漸變的大擋頭板作為封堵墻的外模板進(jìn)行加固施工。

5.2 特殊段二次襯砌混凝土的施工

特殊段二次襯砌施工是在封堵墻已施作以后的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn),該類襯砌應(yīng)采用小模板進(jìn)行混凝土灌注施工,小模板尺寸采用 100 cm×30 cm、120 cm×30 cm和 150 cm×30 cm三種配套使用。具體施工方法如下。

(1)特殊段初期支護(hù)施工完畢之后,及時(shí)進(jìn)行仰拱及填充施工,施工方法同正洞施工。

(2)安裝透水管并鋪掛防水層、完成鋼筋安裝,一次安裝長度為 3、4 m或 5 m。

(3)按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行測(cè)量放樣,定出隧道中線和模拱邊線點(diǎn)并測(cè)出高程,根據(jù)模拱加工技術(shù)交底書對(duì)測(cè)量放樣成果進(jìn)行計(jì)算并進(jìn)行交底,確定模拱實(shí)際安裝位置和尺寸。

(4)調(diào)整對(duì)位模板臺(tái)架,將臺(tái)架中軸線與隧中重合;模拱的安裝間距為 1.0、1.2 m或 1.5 m不等,模拱之間采用 φ22 mm螺紋鋼連接筋焊接加固;同時(shí)對(duì)模拱與簡易臺(tái)車進(jìn)行連接加固,確保整體受力。

(5)模拱與簡易臺(tái)車之間采用型鋼或方木支撐于模拱內(nèi)沿,另一端支撐于簡易臺(tái)車外沿;為防止滑移,采用在簡易臺(tái)車兩側(cè)端頭之間焊接通長型鋼,這樣另一側(cè)支撐于該型鋼上即可。

(6)支撐加固結(jié)束之后,安裝小模板,小模板安裝采用全斷面安裝,預(yù)留進(jìn)漿口也就是提前取出一塊鋼模。進(jìn)漿口預(yù)留(進(jìn)漿口層可采取木板進(jìn)行調(diào)節(jié))同襯砌臺(tái)車窗口位置、數(shù)量基本一致,待混凝土灌注到該位置時(shí),再行安裝,四周用卡扣再次卡住。封頂時(shí)采用拱頂某塊小模板上焊接進(jìn)漿管,灌注混凝土,焊接方式同襯砌臺(tái)車拱頂灌注孔。

(7)待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 70%之后,拆模,前行襯砌臺(tái)車重新進(jìn)行下一板混凝土的施工。

5.3 施工注意事項(xiàng)

(1)每個(gè)工作循環(huán)完成后,檢查各連接螺栓是否松動(dòng),鋼銷是否可靠,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

(2)每次立模時(shí),要切實(shí)安裝好所有撐地螺旋千斤頂,否則,灌注過程中會(huì)造成模板變形或跑模。

(3)灌注時(shí),左右邊模應(yīng)對(duì)稱灌注,保證臺(tái)車受力平衡,兩側(cè)混凝土面高差不得大于 500 mm。

(4)灌注頂模過程中,要隨時(shí)觀察混凝土是否注滿,注滿后要及時(shí)停止灌注,否則會(huì)造成模板的變形。

(5)灌注時(shí),如實(shí)際襯砌厚度超過設(shè)計(jì)許可厚度時(shí),要對(duì)門架結(jié)構(gòu)及有關(guān)支撐進(jìn)行必要的加強(qiáng)。

(6)灌注時(shí),混凝土升高速度不得超過 1.2m/h。

6 使用多變式襯砌模板臺(tái)架與傳統(tǒng)襯砌方法施工的比較

簡易臺(tái)車配合模拱及小模板施工特殊段襯砌的方案在施工時(shí)簡便易操作,能很好地控制外觀質(zhì)量,解決傳統(tǒng)襯砌方法導(dǎo)致的二襯外觀質(zhì)量差、偏差大等問題,同時(shí)能縮短單板混凝土施工的時(shí)間,近而能節(jié)約勞動(dòng)力,降低施工成本。簡易臺(tái)車是門架式,其下凈空能滿足施工車輛正常通行,所以,特殊段襯砌施工時(shí)不影響其他車輛及工序施工,較之傳統(tǒng)方案又能節(jié)約一大部分成本。另外,簡易臺(tái)車操作時(shí)較腳手架安全。由此可見,既提高了混凝土施工質(zhì)量,確保了施工安全,又加快了二襯施工速度,取得了良好的施工效果和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

施工效果比較見表1,經(jīng)濟(jì)效益見表2。

表1 施工效果

表2 經(jīng)濟(jì)效益

7 結(jié)語

通過統(tǒng)計(jì)匯總老東山隧道各種襯砌斷面形式和相關(guān)尺寸并統(tǒng)一進(jìn)行綜合的分析和考慮,創(chuàng)造性地提出采用多變式模板臺(tái)架解決多種襯砌類型下的二襯混凝土施工難題;模板臺(tái)架的應(yīng)用大大提高了隧道特殊段落二襯的施工速度和外觀質(zhì)量,節(jié)約了施工成本;有效規(guī)避了傳統(tǒng)做法中耗費(fèi)大量人力物力、功效不高、外觀質(zhì)量差等問題;模板臺(tái)架設(shè)計(jì)和使用的思路可以延伸到更多的地下工程中使用,值得推廣。

[1] 鐵建設(shè)[2005]160號(hào),客運(yùn)專線鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2] DBJ04—253—2007,建筑工程施工安全管理標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3] TZ214—2005,客運(yùn)專線鐵路隧道工程施工技術(shù)指南[S].

[4] 鐵道部第二工程局.鐵路工程施工技術(shù)手冊(cè)[M].北京:中國鐵道出版社,1999.

[5] 關(guān)寶樹.隧道工程施工要點(diǎn)集[M].北京:人民交通出版社,2003.