張國浩，吳曉龍

(中交二航局第四工程有限公司，安徽 蕪湖 241000)

明挖隧道主要適用于淺埋隧道施工，通過基坑開挖為隧道襯砌提供作業(yè)空間，在襯砌施工完成后再進行回填成型。對于明挖法施工隧道而言，襯砌施工是隧道施工質量控制的關鍵環(huán)節(jié)，也是明挖隧道質量較難管控的環(huán)節(jié)和質量控制的要點。如何提高明挖隧道襯砌混凝土的施工質量，是明挖隧道需要解決的關鍵技術之一。

明挖隧道混凝土襯砌施工采用由下到上的施工方法，先進行仰拱與填充施工，后進行側墻與頂板施工。側墻與頂板施工均采用傳統(tǒng)的混凝土澆筑工藝——單點澆筑工藝，即單側混凝土通過一臺混凝土泵送車通過反復移動布料點的方式完成混凝土澆筑。這種澆筑方法需要在澆筑過程中反復移動澆筑點，施工效率較低，且在施工過程中混凝土澆筑不連續(xù)，要求混凝土塌落度較高，工作時間久。故在施工過程中易造成襯砌混凝土出現(xiàn)人字坡、施工冷縫等常見質量缺陷，甚至影響其局部強度。

如何提高襯砌混凝土的澆筑質量是明挖隧道施工研究的主要問題之一。針對這一技術難題，該文提出一種多點布料對稱澆筑施工方法，以提高隧道襯砌混凝土的施工質量和施工效率，實現(xiàn)明挖隧道襯砌施工的技術進步。

1 依托工程概況

以京雄鐵路機場2號線隧道工程為依托，研究一種多點對稱布料分層澆筑施工方法。機場2號隧道是京雄城際鐵路的重要組成部分，北接北京大興機場地下站，南穿永定河南大堤后露出地面，路線全長8.34 km。隧道最大埋深28.64 m，隧道設計為單洞雙線形式，雙線之間間距為5 m，洞門采用柱式洞門。路線大部分區(qū)段主體結構斷面形式為拱形明洞結構，明挖隧道的標準斷面形式如圖1所示，襯砌隧道總高度為12.83 m，洞趾隧道總寬度為19.90 m，兩側洞趾寬度各2 m。

圖1 京雄鐵路2號線隧道標準斷面圖(單位：cm)

機場2號隧道主要采用放坡明挖法施工，基坑深度為12.6～32.3 m，地質主要為砂層、粉土、粉質黏土互層，最深處地下水位為拱頂以上4～5 m。襯砌混凝土主要采用襯砌臺車法施工，部分區(qū)段采用移動支架法施工。臺車法施工時，首先進行仰拱施工，待仰拱填充施作完成后，利用多功能作業(yè)臺架人工鋪設防水板、綁扎鋼筋。拱部襯砌采用液壓整體式襯砌臺車進行一次性整體灌注施工。襯砌臺車長度為9.1 m，采用定型鋼支撐液壓臺車結構?；炷敛捎冒韬驼炯邪韬停炷吝\輸車運至現(xiàn)場，泵送入模。在混凝土養(yǎng)護達到設計強度并完成防水施工后再進行對稱回填。

2 多點對稱布料澆筑施工方法

2.1 施工方法

多點對稱布料施工的工作原理如圖2所示，利用布置在襯砌頂部的中央集料槽作為混凝土布料的自動分配系統(tǒng)，實現(xiàn)混凝土澆筑的多點同步布料。

圖2 分層對稱多點澆筑側墻示意

該澆筑系統(tǒng)由中央集料槽與澆筑滑槽組成，中央集料槽設置在襯砌頂部模板上方，通過中央集料槽的布料分配，使得混凝土對稱流向兩側澆筑滑槽。實現(xiàn)襯砌兩側澆筑對稱性的控制，確保兩側澆筑對稱。在混凝土澆筑施工時，混凝土通過泵送設備泵送至頂部中央集料斗，后經(jīng)過集料斗，由滑槽、漏斗和串筒流入襯砌臺車各布料點，實現(xiàn)多點布料。澆筑過程中通過對中央集料槽出口位置澆筑閥門的控制可以靈活調整混凝土在各分配滑槽的布料速度。

混凝土澆筑滑槽下方與模板頂部預留的澆筑孔相連接，在混凝土澆筑到對應澆筑孔高度時可將該澆筑孔以下的滑槽拆除，直接將澆筑滑槽與澆筑漏斗安裝在該位置的澆筑孔內。采用這種方法完成襯砌頂板的混凝土對稱澆筑，如圖3所示。

圖3 分層對稱多點澆筑頂板示意

2.2 主要施工設備

多點分層對稱澆筑布料系統(tǒng)主要由中央集料槽、澆筑滑槽、澆筑漏斗及澆筑串筒組成。系統(tǒng)組件構造均較為簡單，可現(xiàn)場加工制造組拼后使用。

中央集料槽由角鋼與鋼板焊接制造成型，見圖4，集料槽底部應設置不小于45°的斜坡。兩側各設置4～6個混凝土出料口。底板與多個混凝土滑槽相連接，每個滑槽與集料斗連接處設置一控制閥板，可通過調節(jié)閥板控制各滑槽混凝土的布料速度。

圖4 中央集料槽示意圖

滑槽可用薄鋼板彎折成型，并在外側設置加勁肋以保證滑槽剛度，但需要控制滑槽的總重量，便于施工時移運便利。滑槽可采用長度為1.5、2.0 m的標準節(jié)拼接而成，滑槽布置時可根據(jù)布料口的位置，靈活調整長度。在兩端設置掛鉤式連接構造，便于快速連接與拆除，制造完成后應進行試拼裝檢驗，拼接時按照頂層在上的原則進行接頭連接。

每個滑槽下端與一個集料漏斗相連接，混凝土經(jīng)滑槽輸送到達集料漏斗，經(jīng)集料漏斗進入混凝土串筒或澆筑布料點。兩側側墻混凝土澆筑應及時調整串筒長度，控制混凝土自由下落的高度，避免混凝土下落過程中出現(xiàn)離析，影響混凝土質量。

2.3 施工特點與優(yōu)勢

采用多點分層對稱布料澆筑工藝的特點是施工布料控制操作簡單，布料均勻可控。無需頻繁更換澆筑點，混凝土只需要集中泵送至中央集料槽，利用滑槽自動均勻分配混凝土，實現(xiàn)多點同步澆筑?；炷凛斔椭连F(xiàn)場，同一層混凝土兩側多點同時布料，每罐混凝土澆筑時間較短，坍落度損失較小，基本可實現(xiàn)混凝土的連續(xù)澆筑。

這種施工方式可降低對混凝土塌落度的要求，有利于提高混凝土質量，能夠避免混凝土離析，減少施工冷縫等質量缺陷，也可提高混凝土的密實性。同時，這種施工工藝縮短了混凝土的泵送時間，提高施工效率，單罐混凝土的澆筑時間可縮短20%以上。此外，這種施工工藝可改善施工條件，將澆筑施工布料由模板內調整到模板外側，人員無需長時間在模板內實施混凝土澆筑工作。混凝土的澆筑實現(xiàn)半自動化，降低了勞動強度。相較于傳統(tǒng)兩側分別布料施工工藝而言，襯砌兩側澆筑的對稱，澆筑速度相同，混凝土施加在襯砌臺車上的側向壓力基本對稱。因此襯砌臺車的受力更加均勻，避免了由于不對稱荷載導致臺車受力過大甚至發(fā)生橫向移位的可能。

多點分層對稱澆筑施工方法除了在施工效率、施工質量方面的優(yōu)勢外，尚有明顯的環(huán)保優(yōu)勢。該澆筑方式在施工過程中現(xiàn)場無混凝土掉落，施工作業(yè)面整潔，無澆筑廢料，對環(huán)境污染小，且能夠降低泵送車和運輸罐車的工作時間，降低能耗。

3 標準化工藝與質量控制要點

3.1 標準化施工工藝

采用分層多點對稱布料施工的標準化工藝在原有襯砌混凝土澆筑工藝的基礎上結合多點布料的要求，可按照如圖5所示的標準化工藝進行襯砌的側墻與頂板混凝土施工。主要分為準備階段、澆筑階段和養(yǎng)護階段，具體可分為14個操作步驟。

仰拱施工完成后方可進行襯砌施工。先在側墻外側完成側墻防水施工與側墻鋼筋安裝，后調整襯砌臺車就位，可以臺車作為頂板鋼筋綁扎平臺，完成頂板鋼筋安裝。在側墻鋼筋與頂板鋼筋綁扎完成，并檢驗合格后可進行頂板蓋模安裝、調整與固定。蓋模安裝由側墻向拱頂?shù)捻樞虬惭b，安裝時應重點控制模板外側的保護層厚度。

圖5 襯砌混凝土施工標準工藝流程

頂板安裝就位后安裝分層多點布料系統(tǒng)，首先將中央集料槽安放于頂模板中央，再由頂板與側墻交界處向中央集料槽依次安放滑槽，安裝就位的滑槽通過強力磁鐵與頂模板臨時固定?；凵隙伺c中央集料槽的出料口利用掛鉤可靠連接，滑槽下方與側墻頂部安裝集料漏斗和串筒連接，形成多點、同步布料系統(tǒng)。布料系統(tǒng)安裝就位后需要對各連接位置的可靠性進行檢查，確?；炷翝仓^程中布料系統(tǒng)的穩(wěn)定。

在澆筑時，混凝土通過泵送車連續(xù)泵送至中央集料槽中，利用布料系統(tǒng)實現(xiàn)對混凝土分流。澆筑過程中可通過插板閥控制滑槽的開閉，達到混凝土兩側對稱分層澆筑的目的?；炷恋臐仓窂饺鐖D6所示。先澆筑側墻，后澆筑頂板，依次分層澆筑。澆筑過程中只需觀察人員對各布料槽布料速度的觀察與調整，實現(xiàn)各點均勻布料。在兩側側墻混凝土澆筑時應及時調整串筒長度，控制混凝土自由下落的高度。在每層混凝土澆筑過程中，先采用插入式振搗器振搗，再啟動附著式振搗器振搗，鋼筋混凝土主要采用插入式振搗器振搗。

圖6 布料過程示意圖

側墻澆筑完成后拆除側墻集料漏斗和串筒，移動集料漏斗直接插入頂板蓋模澆筑孔，并調整滑槽的角度逐層澆筑頂板混凝土。頂板混凝土澆筑至澆筑口后及時封堵該層澆筑口，改由上層澆注口澆筑。封堵后的澆筑孔采用浸水土工布覆蓋，以防表面局部失水影響混凝土質量。

混凝土澆筑至頂板墩頂位置后，頂板最后一層澆筑可直接利用混凝土泵送車沿著縱向由一側向另一側緩慢澆筑。澆筑完成后封蓋最后一塊頂模?；炷翝仓瓿珊髴獙⒉剂舷到y(tǒng)移運至固定區(qū)域進行清洗，對清洗廢水做好處理，避免造成環(huán)境污染。

3.2 質量控制要點

在布料施工前，應對每環(huán)隧道輪廓斷面進行測量，并計算出混凝土數(shù)量，為混凝土澆筑提供數(shù)量標準。施工過程中對實際施工數(shù)量進行校核，以對其漲模、密實度提供總體參考，作為澆筑宏觀質量的控制依據(jù)。

澆筑過程中應根據(jù)澆筑進度及時調整串筒和滑槽的總長度，確?；炷翝沧⒌淖杂上侣涓叨炔淮笥? m，防止自由下落高度過大導致混凝土離析，影響混凝土質量。

混凝土振搗可采用插入式振搗器配合附著式振搗器振搗施工。對于插入式振搗器應控制振搗速度，以“快插慢拔”為原則，不得在混凝土澆筑倉內平拖振搗棒。同時對主要埋件位置應進行標記，避免振搗棒接觸模板、防水板及重要埋件?；炷帘砻娣簼{、無顯著下沉、無冒泡現(xiàn)象時即可結束振搗。附著式振搗器的啟動順序應從下至上，依次啟振。每次振搗時間為8～10 s，振搗3～4次為宜。

混凝土澆筑完成后及時做好養(yǎng)護，對于布料口位置、澆筑開口封堵位置，應采用土工布覆蓋，并灑水養(yǎng)護，確保混凝土表面濕潤。模板及胎車拆除后，應做好拆模后混凝土的養(yǎng)護工作，避免混凝土由于失水開裂。如果屬于冬季施工，則需指定冬季施工專項方案做好防風與保溫措施。

4 結語

針對傳統(tǒng)明挖隧道襯砌施工混凝土易出現(xiàn)分層等質量控制難題，通過對隧道襯砌分層對稱澆筑工藝的研究，提出了一種基于移動滑槽的分層對稱澆筑布料系統(tǒng)。該施工方法操作簡便，降低了作業(yè)工人的勞動強度，基本實現(xiàn)了連續(xù)澆筑，提高了混凝土的澆筑質量，同時改善了明挖隧道澆筑施工作業(yè)環(huán)境。通過自動布料系統(tǒng)控制混凝土澆筑同步、對稱、連續(xù)，避免施工間斷形成施工冷縫，確保混凝土強度均勻可靠。兩側對稱施工，優(yōu)化了襯砌臺車的受力，避免了臺車變形或移位導致襯砌外形尺寸偏差過大。這種施工方法具有施工效率高、質量易控制、經(jīng)濟環(huán)保等優(yōu)勢，可在明挖隧道混凝土澆筑施工中推廣應用。