吳太升 陳思帆

摘要：社會經(jīng)濟的快速發(fā)展與城鎮(zhèn)化進程的不斷加快促進了城際鐵路的發(fā)展，隧道工程是城際鐵路工程的關(guān)鍵構(gòu)成部分。在鐵路隧道工程中應(yīng)用傳統(tǒng)的施工技術(shù)會影響到施工效果，而應(yīng)用高支模施工技術(shù)可以保障施工安全性，提高施工質(zhì)量。應(yīng)用高支模施工技術(shù)時需要做好盾構(gòu)井設(shè)計與明挖隧道設(shè)計工作，提升工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：高支模施工技術(shù);城際鐵路;鐵路隧道

前言：

我國技術(shù)水平不斷提升，建筑工程中的新技術(shù)不斷涌現(xiàn)出來。高支模施工技術(shù)就是新型施工技術(shù)，被廣泛應(yīng)用在房屋建筑、橋梁建筑等工程施工中。但是，高支模施工的安全系數(shù)較低，需提高技術(shù)水平、做好安全防控工作。

1.高支模施工技術(shù)與鐵路隧道工程概述

1.1高支模施工技術(shù)

高支模指的是高度大、跨度大或承載力大的支撐性模板體系，例如混凝土構(gòu)建模板支撐高度大于8m或跨度大于18m或施工總載荷大于15kN/m2的模板支撐體系【1】。應(yīng)用高支模施工技術(shù)可以提升建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減少材料的消耗，所以備受施工單位的青睞。但是，高支模施工較為復(fù)雜，很容易造成安全問題，例如會出現(xiàn)由模架體系倒塌造成的人員傷亡。而這是由多種因素造成的，例如施工單位管理力度小、施工人員技術(shù)水平低、安全技術(shù)交底流于形式、政府監(jiān)管不到位等、未按照相關(guān)標準進行操作等。這就要求施工單位增強安全意識，科學(xué)開展高支模施工工作，保障施工安全性。

1.2鐵路隧道工程

鐵路隧道指的是修建在地下或水下并鋪設(shè)鐵路供機車車輛同行的建筑物。根據(jù)鐵路隧道的所在位置可以將其分為山嶺隧道、水下隧道以及城市隧道等類型，需嚴格按照施工規(guī)范進行施工。

2.城際鐵路隧道工程概況

高支模施工技術(shù)在城際鐵路隧道工程中發(fā)揮著重要作用，因此本文將以新鄭機場至鄭州南站城際鐵路隧道工程為例分析高支模施工技術(shù)在鐵路隧道工程中的應(yīng)用。新鄭機場至鄭州南站城際鐵路隧道工程是連接新鄭機場與鄭州南站這兩大交通樞紐的關(guān)鍵，在建設(shè)過程中中鐵十六局一直堅持“責(zé)任重于能力，意志創(chuàng)造奇跡”的企業(yè)核心精神，科學(xué)開展管理工作、精心開展組織工作，不斷提高施工質(zhì)量【2】。在鐵路隧道工程中，施工單位應(yīng)用了高支模施工技術(shù)。例如，某一區(qū)間線路的全長是7.397km，其中明挖隧道工程應(yīng)用了高支模施工技術(shù)。

3.城際鐵路隧道工程中模板與支撐體系的設(shè)計

3.1盾構(gòu)井設(shè)計

3.1.1優(yōu)化主體結(jié)構(gòu)形式

隧道工程盾構(gòu)井的主體結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了鋼筋混凝土井壁與環(huán)框梁的結(jié)合，其中包括始發(fā)井與接收井。始發(fā)井的高度是29.3m、外輪廓尺寸是19*21.3m，而接收井的高度是25m、外輪廓尺寸是18*21.3m。盾構(gòu)井的井壁厚度是0.8m-1m，而底板厚度是1.4m。

3.1.2優(yōu)化模板支架設(shè)計

在進行模板搭設(shè)之前，施工人員需要掌握具體的搭設(shè)流程。首先，需要做好立桿定位放線工作，并將墊板鋪設(shè)好。其次，需要按照要求放置立桿、掃地桿、縱向與橫向水平桿。此外，需要根據(jù)相關(guān)標準設(shè)置剪刀撐、方木與模板，并進行驗收。明確模板搭設(shè)流程之后，施工人員應(yīng)科學(xué)選擇盾構(gòu)井結(jié)構(gòu)模板。盾構(gòu)井主要采用單側(cè)支模，支架的形式是四周對稱。在施工過程中，所有的柱、井壁、梁、板等結(jié)構(gòu)都應(yīng)用厚度為15mm的竹膠板，并將模板的尺寸控制在1220mm*2440mm。結(jié)構(gòu)當中的主龍骨采用的是方木，尺寸是100*120mm，方木之間的間距是600mm，而次龍骨采用的方木尺寸是80*80mm，方木之間的間距是250mm【3】。支架采用的是碗扣式腳手架，需要按照要求設(shè)置支架的厚度。此外，需要計算模板的各種參數(shù)。需要計算的參數(shù)有支架的側(cè)壓力、模板的承載力、穩(wěn)定性與撓度。

①支架側(cè)壓力。從實際情況來看，混凝土的澆筑高度越高，其作用在模板上的側(cè)壓力就越大，當澆筑高度達到某一臨界值時，其作用在模板上的側(cè)壓力不會再增加，而此時的側(cè)壓力就是最大的?？梢愿鶕?jù)這一公式進行計算：F=0.22yct0β1β2（1）

F=ycH??????????? （2）

這兩個公式當中的F指的是混凝土作用在模板上的最大側(cè)壓力，單位是kN/m2;yc指的是混凝土的重力密度，單位是kN/m3;t0指的是混凝土的初凝時間，單位是h;β1指的是混凝土中外加劑的影響修正系數(shù);β2指的是混凝土的坍落度影響系數(shù);V指的是混凝土的澆速度，假設(shè)為2m/h;H指的是混凝土澆筑的高度，單位是m，假設(shè)為11.124m。

因此，根據(jù)公式（1）可以計算出混凝土作用在模板上的最大側(cè)壓力是51.07kN/m2，根據(jù)公式（2）可以計算出混凝土作用在模板上的最大側(cè)壓力是278.1kN/m2。一般情況下，需要將計算出的較小值當作模板側(cè)壓力的標準值。明確模板側(cè)壓力的標準值之后，需要綜合分析混凝土的水平荷載，即2kN/m2，假設(shè)荷載的分項系數(shù)是1.2與1.4，因此模板的總荷載設(shè)計值是q=51.07*1.2+2*1.4=64.08kN/m2【4】。

②模板的承載力計算。由于模板采用的是厚度為15mm的竹膠板，所以將跨距設(shè)為l=250mm，那么模板上的線荷載是：

q=Fl=64.08N/mm

M=0.107ql2=4.29*105N·mm

W=bh2/6=3.75*104mm3

O=M/W=11.44N/mm2

模板上的線荷載小于13N/mm2，因此，模板的強度符合要求。

③模板的穩(wěn)定性計算。需要根據(jù)模板當中主龍骨與次龍骨的跨距以及支架的水平與垂直間距進行計算。同時，支撐桿的有效面積用A表示，設(shè)為489mm2。而N=23.07，kN=23070N。

鋼管的回轉(zhuǎn)半徑用i表示，且i=d/4=15.78mm。

鋼管的計算長度用l0表示，l0=900mm。

鋼管的細長比用 λ表示， λ=l/i=76.05。

而穩(wěn)定系數(shù)是φ ，φ =0.714。

所以，o=N/φ A0=66.08N/mm2。

66.08N/mm2<205N/mm2，因此模板的穩(wěn)定性符合要求。

④模板的撓度計算。在計算模板的撓度時需要利用標準負荷，且不考慮振動荷載的影響。模板的截面慣性距是：

I=bh3/12=2.81*105mm4

荷載組合的標準值是：??????? F=51.07kN/m2

模板上的線荷載是：????????? q=Fl=51.07N/mm

W=0.64ql4/100EI=0.79

模板的撓度也符合需求。

3.2明挖隧道設(shè)計

在明挖隧道工程中，施工人員需要做好底板施工、仰拱填充等方面的工作。在底板施工中，不需要設(shè)置模板，需要利用快易收口網(wǎng)進行分塊澆筑。在仰拱填充中，需要等到仰拱混凝土的強度達到要求后，在混凝土上進行立模施工，填充一些混凝土。在填充混凝土之前，施工人員需要全面清理仰拱的表面，之后再進行混凝土澆筑。

結(jié)語：

從穩(wěn)定性、強度以及撓度等角度來看，高支模施工技術(shù)都符合鐵路隧道工程施工的要求。因此，鐵路隧道工程施工單位應(yīng)高度重視高支模施工技術(shù)，科學(xué)開展盾構(gòu)井設(shè)計與明挖隧道設(shè)計工作，加強相關(guān)參數(shù)的計算，增強施工的安全性、可靠性與經(jīng)濟性。

參考文獻：

[1]馬剛.高支模施工技術(shù)在鐵路土建工程中的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2020（09）：195-197.

[2]易璐.試論高支模施工技術(shù)在廠房施工中的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2021（24）：159-161+164.

[3]楊可.排澇站主廠房梁板工程高支模施工技術(shù)分析[J].黑龍江水利科技，2021，49（11）：199-202.

[4]葉永豐.基于自研計算軟件的地鐵車輛段大跨度高支模施工研究[J].鐵道建筑技術(shù)，2021（11）：181-185.

作者介紹：

吳太升（1993.8.27），性別：男;籍貫：成都;民族：漢;學(xué)歷：本科、學(xué)士;職稱：助理工程師;研究方向：地下工程，水工環(huán);

陳思帆（1994.7.16），性別：男;籍貫：成都;民族：漢;學(xué)歷：本科、學(xué)士;職稱：助理工程師;研究方向：材料科學(xué)、水工環(huán);