童濤,劉春剛
(中交路橋南方工程有限公司,北京101100)
在復(fù)雜地形地質(zhì)條件下進(jìn)行隧道開挖時(shí),提升隧道進(jìn)、出洞的圍巖穩(wěn)定性,改善開挖輪廓線控制的準(zhǔn)確度,防止洞口塌陷、滑坡等工程事故的發(fā)生,通常,需要采用管棚施工技術(shù)進(jìn)行支護(hù)。
為提升洞口管棚的施工效率、改善現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量,一些學(xué)者和工程技術(shù)人員進(jìn)行了有針對(duì)性的研究,如薛俊斌[1]、李偉[2]、雷海強(qiáng)[3]、劉文彬等[4]、趙經(jīng)緯[5]、楊春[6]等從不同角度對(duì)隧道棚超前支護(hù)施工技術(shù)進(jìn)行研究;衡朝陽等[7]、杜姜[8]、陳曉東[9]、羅統(tǒng)明[10]、牛睿聰[11]、肖作明[12]深入研究了隧道管棚的設(shè)計(jì)理論及施工參數(shù);李華勇等[13]、李成明[14]、趙凌紅[15]開展了隧道管棚超前支護(hù)施工質(zhì)量控制及病害預(yù)防措施研究。
分析表明,現(xiàn)有研究成果雖可在適宜工況下取得較好的工程應(yīng)用效果,但研究的側(cè)重點(diǎn)主要集中在管棚結(jié)構(gòu)與洞口圍巖的整體性增強(qiáng)、超前導(dǎo)管的打設(shè)注漿等方面,針對(duì)明洞管棚澆筑施工結(jié)構(gòu)打設(shè)、鋼筋籠布設(shè)質(zhì)量提升等方面的研究成果相對(duì)較少,難以滿足工程實(shí)踐需要。同時(shí),現(xiàn)有工程措施和技術(shù)成果中,尚存在施工效率提升、支撐體系改善、施工工藝簡(jiǎn)化等問題亟需解決。鑒于此,為彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足,本文以工程為對(duì)象、工藝為核心,對(duì)節(jié)段拼裝式管棚澆筑施工技術(shù)進(jìn)行了研究。
模板支設(shè)一直是混凝土澆筑過程中的重要環(huán)節(jié),對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工效率和混凝土澆筑質(zhì)量影響顯著。對(duì)于隧道管棚工程,其模板結(jié)構(gòu)高度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、連接節(jié)點(diǎn)多,模板支撐體系的受力和穩(wěn)定性常難量化;同時(shí),受限于現(xiàn)場(chǎng)施工條件,模板構(gòu)件的空間位置難以控制,板塊間的連接強(qiáng)度不易保證,易出現(xiàn)拱圈部位漏漿、拱腳部位爆模等工程問題。
受控于混凝土配合比、模板支設(shè)質(zhì)量、混凝土養(yǎng)護(hù)施工質(zhì)量等因素影響,混凝土澆筑施工質(zhì)量常常是工程質(zhì)量控制的難點(diǎn)。相對(duì)于梁、板、柱的混凝土澆筑工程,管棚混凝土澆筑工程具有澆筑落差大、混凝土流動(dòng)性差、現(xiàn)場(chǎng)振搗密實(shí)難以控制等問題。
模板支撐體系的安裝定位不但會(huì)影響模板支設(shè)質(zhì)量,而且會(huì)對(duì)工程施工的安全性產(chǎn)生一定影響。對(duì)于隧道管棚工程,其支撐體系布設(shè)包括內(nèi)模內(nèi)支撐和外模外支撐2 部分,傳統(tǒng)依靠鋼管、與墊板組合的支撐體系,常常涉及節(jié)點(diǎn)快速連接、間隙快速消除、空間位置精確控制等問題。
基于現(xiàn)有研究成果中的不足和工程技術(shù)提升需要,結(jié)合隧道管棚混凝土澆筑的難點(diǎn)問題,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),隧道管棚澆筑施工結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。
圖1 隧道管棚澆筑施工結(jié)構(gòu)示意圖
1)在管棚的內(nèi)側(cè)設(shè)置內(nèi)側(cè)撐柱,并在內(nèi)側(cè)撐柱與地基土之間設(shè)置柱底承壓板,并通過內(nèi)柱限位槽限定內(nèi)側(cè)撐柱的位置;在內(nèi)側(cè)撐柱的頂端部設(shè)置平臺(tái)頂板,側(cè)壁面向內(nèi)側(cè)模板側(cè)設(shè)置側(cè)面撐桿;在平臺(tái)頂板與內(nèi)側(cè)模板之間設(shè)置支撐底板和頂面支撐桿;側(cè)面撐桿采用鋼管軋制而成,其長(zhǎng)度可調(diào),與內(nèi)側(cè)模板垂直相交,與內(nèi)側(cè)撐柱之間設(shè)置支撐轉(zhuǎn)動(dòng)鉸。
2)在管棚的外側(cè)設(shè)置外側(cè)撐柱,并在外側(cè)撐柱與地基土之間設(shè)置外柱承壓板;在外側(cè)撐柱的頂部設(shè)置外側(cè)橫梁;在外側(cè)撐柱和外側(cè)橫梁上均設(shè)置滑移箍板,并使滑移箍板與外撐橫桿和外撐立桿相連接;滑移箍板采用鋼板軋制而成,套于外側(cè)撐柱和外側(cè)橫梁上,并設(shè)置與外撐橫桿和外撐立桿相連的螺孔。
3)在外側(cè)模板上設(shè)置撐桿連接體、頂部灌注管和底部灌注管,并使撐桿連接體與外撐橫桿和外撐立桿相連;在內(nèi)側(cè)模板上設(shè)置第一鋼筋限位體和第二鋼筋限位體;第一鋼筋限位體和第二鋼筋限位體均采用長(zhǎng)度可調(diào)的螺桿與螺栓組成,其插入端分別與內(nèi)層鋼筋和外層鋼筋相接,混凝土初凝前取出第一鋼筋限位體和第二鋼筋限位體。
4)使外側(cè)模板的腳部與外模導(dǎo)墻相接;所述外模導(dǎo)墻采用混凝土澆筑或鋼板軋制成,其內(nèi)側(cè)弧度與外側(cè)模板相同。
1)研究結(jié)構(gòu)通過頂面支撐桿和側(cè)面支撐桿對(duì)內(nèi)側(cè)模板提供支撐,可大幅降低內(nèi)側(cè)模板空間位置定位難度,簡(jiǎn)化支撐體系的受力。
2)研究結(jié)構(gòu)在管棚外側(cè)設(shè)置外側(cè)撐柱和外側(cè)橫梁,并在外側(cè)撐柱和外側(cè)橫梁上分別設(shè)置滑移箍板,可滿足外撐橫桿和外撐立桿快速連接的需要;同時(shí),外撐結(jié)構(gòu)體系簡(jiǎn)單、受力明確,可有效降低結(jié)構(gòu)受力分析的難度。
3)研究結(jié)構(gòu)可通過內(nèi)側(cè)模板上的第一鋼筋限位體和第二鋼筋限位體對(duì)管棚內(nèi)部?jī)?nèi)層鋼筋和外層鋼筋進(jìn)行控位,可滿足管棚鋼筋位置準(zhǔn)確控制的要求,解決了鋼筋保護(hù)層厚度不足的問題。
4)研究結(jié)構(gòu)可通過外側(cè)模板上的頂部灌注管和底部灌注管同步對(duì)內(nèi)側(cè)模板與外側(cè)模板圍合而成的空腔內(nèi)灌注管棚混凝土,可有效降低混凝土現(xiàn)場(chǎng)灌注的難度,提高混凝土灌注質(zhì)量。
5)研究結(jié)構(gòu)在外側(cè)模板的底部設(shè)置外模導(dǎo)墻,可同步滿足外模輔助定位、澆筑結(jié)構(gòu)整體性增強(qiáng)的要求。
受外界環(huán)境因素和澆筑施工工藝及結(jié)構(gòu)的影響,隧道管棚的混凝土澆筑施工質(zhì)量一直是工程施工控制的難點(diǎn)。本文從施工效率提升、支撐體系改善、施工工藝簡(jiǎn)化等方面進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新,形成了節(jié)段拼裝式管棚澆筑施工技術(shù)。
對(duì)比現(xiàn)有工程施工結(jié)構(gòu),節(jié)段拼裝式管棚澆筑施工技術(shù)在降低模板支設(shè)難度、提高鋼筋籠定位精度、改善混凝土澆筑質(zhì)量、簡(jiǎn)化模板支設(shè)體系受力、提升施工結(jié)構(gòu)整體性等方面具有一定優(yōu)勢(shì),因地制宜地采用可取得良好的工程應(yīng)用效果。