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        黃土隧道大挖方段明洞拱墻襯砌快速施工技術研究

        2020-01-05 15:06:40張海成
        鐵道建筑技術 2020年1期
        關鍵詞:混凝土施工

        張海成

        (中鐵二十二局集團第四工程有限公司 天津 301700)

        1 工程概況

        銀西鐵路寧縣一號隧道位于甘肅省慶陽市寧縣新寧鎮(zhèn)境內,出口位于黃土塬邊緩坡坡腳。隧道經過的地層為第四系全系統(tǒng)滑塌錯落堆積層、洪積層,上、中更新統(tǒng)風積黃土,白堊系下統(tǒng)礫巖、砂巖及泥巖。

        DK198+325~DK198+500段線路原設計為路塹,路塹開挖和邊坡防護工程量較大,土質松散且為偏壓狀態(tài),安全隱患較大。為徹底消除安全隱患,保護周邊環(huán)境,此處路塹變更為路塹式明洞,拱墻襯砌結構采用厚90 cm的鋼筋混凝土結構,兩側采用土石進行回填[1]。

        2 拱墻襯砌施工方案

        傳統(tǒng)的明洞拱墻襯砌施工方法多采用定位襯砌臺車后再綁扎鋼筋,外模采用小型鋼模板或小木板與鋼筋連接加固,形成包裹混凝土的封閉空間。此種方法的模板施工時間長、耗損多、且混凝土外觀質量無法保證,進而影響防水施工。

        結合寧縣一號隧道出口段新增明洞的現(xiàn)場實際情況,明洞拱墻鋼筋安裝采用鋼筋綁扎臺車,內模采用12.2 m長的全斷面整體液壓自動行走鋼模臺車,外模板采用整體鋼模板,形成前端鋼筋綁扎,中間襯砌臺車定位、后部鋼外模整體拆模前移的平行交叉作業(yè)模式[2]。

        3 拱墻襯砌施工關鍵技術

        本段深挖路塹式明洞采用多作業(yè)面連續(xù)施工,由于施工任務大量集中,對現(xiàn)場和實體質量的把控是一項重點內容。因此,在施工過程當中對如下主要工序進行嚴格控制。

        3.1 土方開挖與邊坡防護

        3.1.1 土方開挖

        土方選擇枯雨期施工,由明暗交界段向外開挖,施工中按照“由上至下、分級開挖、邊挖邊防”的基本原則施作。土方開挖前先施作邊仰坡臨時截水溝,以截排地表水,截水天溝距邊仰坡開挖邊緣不小于2 m,排水溝與現(xiàn)有排水系統(tǒng)相銜接,土方全部采用運輸車運輸至線路以外。

        開挖前測量放樣,確定地面高程、開挖斷面、開挖深度等參數(shù)。土方全斷面逐層開挖,采用人工配合機械開挖,過程中邊挖邊測標高,避免超挖,距離基底20~30 cm厚度土方采用人工開挖,以防基礎的受損。對機械難以開挖的范圍,采用人工開挖。開挖完成后,對基底進行承載力檢測,對承載力不滿足要求的采取相應措施,對地基進行加固處理。為了避免地基承載力受到影響,施工中加強做好防排水工作,嚴禁地基受水浸泡。

        3.1.2 臨時邊坡防護

        由于明洞基槽是明洞的重要部位,加之邊坡將長時間暴露,因此邊坡防護是整個明洞施工的關鍵控制點,必須采用邊開挖邊防護方式。明洞拱墻位置的臨時邊坡坡度為1∶0.5,其余邊坡為1∶1,邊坡間設置3 m邊坡平臺,1∶0.5邊坡采用錨網(wǎng)噴防護,網(wǎng)噴C25混凝土厚度10 cm,錨桿為長度3 m直徑22 mm砂漿錨桿,鋼筋網(wǎng)為φ8規(guī)格25 cm×25 cm網(wǎng)格,錨桿采用梅花形布置,間距為1.5 m×1.5 m。其余邊坡采用骨架護坡防護,開挖防護過程中嚴格遵守“從上到下,挖一層,及時防護一層”原則進行施工,且邊坡裸露面不得長時間放置[3]。

        3.2 拱墻襯砌施工

        3.2.1 模板拼裝

        (1)內模板拼裝

        內側模板半徑結合設計比隧道襯砌凈空大5 cm,預防二次襯砌由于隧道沉降變形侵入隧道凈空。在模板拼裝時,打磨修整工作必須到位,保證模板拼裝穩(wěn)固牢靠,接縫嚴密,不漏漿。為了施工方便,模板臺車兩側安裝梯道、扶手及操作平臺。另外為了臺車就位穩(wěn)固,車輪附近安裝剎車裝置,確保施工安全。

        (2)外模板拼裝

        外模板采用分塊式鋼模板拼裝結構,外模主要由面板、縱向桁架、橫向桁架、縱檁等構成,面板采用厚度8 mm的Q235鋼板,縱向桁架采用10 cm×15 cm的型鋼,在面板背部沿隧道環(huán)向布置,間距25 cm,與面板焊接。橫向桁梁采用間距為1.5 m的16工字鋼,與縱向桁梁焊接??v檁采用 20工字鋼,間距2 m設置一根,縱檁與橫向桁梁焊接。外模板拱部為半圓拱,下部為直立式結構,底部采用頂桿將模板底部與矮邊墻緊密連接,模板頂部為2 m寬的開口,兩塊半圓拱模板頂部之間采用對拉絲桿栓接。

        模板預留工作窗口,兩側對稱呈梅花形布置,每側設置3排,共22個窗口,模板底邊向上2 m處設置第1排,向上3 m設置第2排,再向上2 m設置第3排工作窗口。

        窗口尺寸50 cm×50 cm,頂部中心預留φ150孔(帶模注漿用)[4]。

        (3)端頭模板安裝

        襯砌端頭拱墻全環(huán)中埋式止水帶采用截面呈“L”型定制的端頭弧形鋼模板進行固定。端頭模板由內、外弧形鋼板組成,分成若干節(jié)段,節(jié)段間采用鋼管插銷式連接,拼接嚴密、支撐牢固。內弧鋼板采用高強度螺栓與臺車主模板連接,外弧鋼板與外側鋼模板連接,與內弧鋼板采用鋼管插銷式連接。

        3.2.2 襯砌鋼筋綁扎

        鋼筋在加工棚內加工完成,采用人工配合機械將鋼筋運至施工現(xiàn)場,在施工現(xiàn)場安裝。襯砌鋼筋綁扎時利用鋼筋綁扎臺車定位支撐,鋼筋綁扎臺車采用型鋼支架組拼而成,底部為膠輪行走結構,可以自由移動,臺車頂面設置鋼筋卡具,以保證鋼筋安裝間距要求。綁扎鋼筋時設置結構架立筋,增加結構的穩(wěn)定性。鋼筋內外層間距根據(jù)鋼筋卡具定位,預防侵占凈空。綁扎過程中嚴格控制鋼筋間距、搭接長度、連接質量及保護層厚度;為更好地控制鋼筋保護層,襯砌鋼筋設置數(shù)目每平米不少于4個墊塊[5]。

        接觸網(wǎng)預埋槽道在鋼筋綁扎中安裝預埋,其里程、偏距、間距等參數(shù)應嚴格控制。安裝前使用卡具固定,定位準確牢固并與襯砌內側主筋可靠連接,防止混凝土澆筑過程中所預埋的槽道移位。

        3.2.3 混凝土施工

        (1)混凝土澆筑

        模板定位完成、封頭模安裝好,預埋件安裝到位后,方可進行混凝土施工?;炷劣晒捃囘\輸,泵送入模,從最底層工作窗口開始澆筑,自下而上,從已澆筑段接頭處向未澆筑方向。充分利用臺車上、中、下三層窗口,分層對稱澆筑混凝土,分層厚度不得大于40 cm,澆筑過程中采用逐窗澆筑系統(tǒng)將混凝土輸送入模,混凝土澆筑時的自由傾落高度不能超過2 m,臺車前后不超過0.6 m,左右兩側高差不超過0.5 m,要連續(xù)澆筑,間歇超過1.5 h時,按施工縫處理。澆筑到快要平齊工作窗口時,關閉此處澆筑窗口,從上一排窗口澆筑,以此類推,最后在頂部開口處封頂收面。澆筑混凝土過程中,混凝土輸送泵操作手應控制好澆筑速度,以防由于速度過快、沖擊力大而使模板受到泵管撞擊,致使模板移位[6];另外在澆筑過程中,左右側對稱同步澆筑,兩側混凝土澆筑面高差嚴格控制在0.5 m以內,防止模板臺車因偏壓而移位?;炷帘3制鋭蛸|性,做到不分層、不離析、不漏漿。

        (2)混凝土振搗

        在澆筑混凝土時,振搗采用插入式振搗棒、附著式振動器振搗,振搗完畢后,振動棒應豎向緩慢拔出,不得在澆筑窗口內平拖,以保證混凝土質量。

        邊墻處澆筑混凝土每層厚度不得大于50 cm,振搗采用插入式振搗棒,振搗宜豎向快插慢拔,振搗時間宜為20~30 s。邊墻兩端處采用附著式振動器振搗,時間宜為10 s?;炷帘砻娉势教挂恢?、泛漿、不再冒氣泡時宜停止振搗;起拱線以上部位澆筑,每層厚度控制在40~50 cm范圍內,嚴格遵循“分層連續(xù)澆筑,分層振搗”的原則,振搗采用拱部附著式振搗器振搗,振搗時間宜為10 s[7]。

        澆筑振搗過程中安排專人觀察模板臺車加固構件、預埋槽道及其他預埋件情況,當發(fā)現(xiàn)有松動、移位、變形跡象時,應及時采取相應加固措施[8],以便得到有效的控制。

        3.2.4 脫模、養(yǎng)護

        混凝土強度達到設計要求后開始脫模,外模板脫模時,先拆除封端模板和矮邊墻底部外模頂桿;半圓形模板頂部向伸長的方向間隔調節(jié)對拉栓接的絲桿,使模板與混凝土分離;緩慢拆下對拉栓接絲桿,用吊車將鋼模板吊移[9]。脫模后及時進行養(yǎng)生。外側采用土工布覆蓋灑水濕潤養(yǎng)生,內側采用霧炮機將水霧均勻噴灑至混凝土面進行養(yǎng)生,養(yǎng)護時間不小于14 d。

        3.2.5 明洞防水及回填

        (1)防排水施工

        明洞襯砌外模板拆除,且拱墻混凝土強度達到要求后,應及時施作防排水層。明洞襯砌外沿鋪設防水板、土工布和膨潤土防水毯,防水板應向隧道內延伸不小于0.5 m,并與暗洞防水板連接。鋪設基面應平整、圓順、無漏水現(xiàn)象,防水板鋪設松弛度要適宜,防水板搭接采用熱熔爬焊機雙焊縫焊接,單道縫寬不小于15 mm,搭接寬度不小于150 mm,焊接應牢固,不得有燒焦、破損、滲漏現(xiàn)象。防水板及土工布下端鋪至縱向盲管底部位置,縱向盲管高度側設碎石反濾層作為排水體,通過PVC泄水管將洞外積水引入側溝內排出。拱腳處設置縱向排水管、三七灰土封閉層和碎石反濾層??v向排水管與橫向排水管及暗洞中的縱向排水管連接。縱向排水盲溝坡度與線路縱坡一致,盲溝底標高為軌面標高向下0.2 m[10]。

        (2)明洞回填

        為防止?jié)仓瓿珊蟮拿鞫撮L時間暴露,在襯砌澆筑及防水等工序完成后及時回填明洞?;靥顑蓚葧r,土石應均勻對稱,并分層夯實,其兩側回填高差應小于0.5 m,避免側墻受到偏壓而影響墻身結構。夯實過程中,人工夯實每層不得大于0.2 m,機械夯實每層不得大于0.3 m,回填夯實時安排專人指揮施工,防止防水層受到損傷。回填至拱頂后橫向全寬填筑,分層回填并夯實,嚴禁機械任意拋填。

        4 拱墻襯砌施工技術控制要點

        (1)堅持平行流水作業(yè)模式,按照前端鋼筋綁扎、中間襯砌臺車定位、后部外模整體拆模前移的施工組織方式平行交叉作業(yè)。

        (2)合理設置邊坡防護及防排水系統(tǒng),施工期間始終保持良好排水狀態(tài),避免積水影響施工。

        (3)外側鋼模板拼縫處錯臺處理時,應對模板板塊拼縫焊接,并將焊縫打磨平整,形成整體式大模板。千斤頂調整模板高程時,動作應同步、均衡。

        (4)混凝土澆筑時,嚴格執(zhí)行分窗逐層澆筑法,由下向上澆筑,并振搗密實,注意鋼筋定位及鋼筋保護層墊塊強度和數(shù)量,另外保證預埋件平面位置和數(shù)量的準確性。

        (5)施工期間設專人用儀器結合施工進度隨時觀察模板的撓度變形情況,并做好記錄,如發(fā)現(xiàn)異常,及時分析原因,采取措施。

        (6)拆模時襯砌臺車及外側鋼模板均應緩慢前移,防止刮傷刮壞明洞襯砌表面。拆模后及時采用土工布覆蓋混凝土灑水濕潤養(yǎng)護。

        (7)襯砌防水板施工時,應清理明洞外面外漏鋼筋,防止外漏鋼筋損壞防水板。另外,明洞夯填時小心施工,防止防水板和土工布受到損壞[11-12]。

        5 結束語

        寧縣一號隧道出口明洞采用此種平行交叉作業(yè)模式后施工進度明顯加快,襯砌混凝土內外表面平整、光潔。在確保工程安全質量的前提情況下,合理組織施工順序、優(yōu)化資源配置及施工方案,能明顯提高施工效率,縮短工期,節(jié)約成本,可為今后類似項目施工提供豐富經驗借鑒。

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