銀思程

（中鐵二十局集團(tuán)南方工程有限公司，廣東 廣州 511340）

1 工程概況

G345國道改擴(kuò)建QD-SG1標(biāo)段在江蘇省啟東市火車站站前廣場段設(shè)華石路處下穿隧道。下穿隧道采用標(biāo)準(zhǔn)的單箱雙室6車道，隧道寬度、高度設(shè)計(jì)分別為30.7 m、6.35 m，隧道主體結(jié)構(gòu)采用C40鋼筋混凝土矩形箱體結(jié)構(gòu)，建筑限界高度5.0 m。該隧道暗埋段臨近啟東市火車站站前廣場，距離人防地下室約138 m，隧道周邊無建筑物，在起點(diǎn)線路左側(cè)有5處居民房屋，距離隧道紅線38 m。該隧道共分43個(gè)節(jié)段，全長888 m，采用一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，平均時(shí)速為100 km/h。其中，暗埋段共有14個(gè)節(jié)段，暗埋段總長308 m，平均每個(gè)節(jié)段長22 m。

華石路隧道主體結(jié)構(gòu)施工工期僅有12個(gè)月，其中隧道暗埋段主體結(jié)構(gòu)可施工時(shí)間僅有4個(gè)月。在一年時(shí)間內(nèi)需完成隧道的基坑開挖及支護(hù)，主體結(jié)構(gòu)的鋼筋、混凝土、防水、模板、支架、基坑回填等不同工序的施工轉(zhuǎn)換。因此，該工程具有工期緊、任務(wù)重的特點(diǎn)。隧道毗鄰啟東火車站，周邊社會(huì)車輛及人員數(shù)量多，施工過程中易受周邊環(huán)境影響；前期施工暗埋段隧道時(shí)大型機(jī)械無法進(jìn)到基坑底作業(yè)，受現(xiàn)場條件限制，只能在線路左側(cè)設(shè)置單側(cè)便道，在狹長的作業(yè)區(qū)域內(nèi)需投入大量人力、施工機(jī)械，再加上工期緊，無法充分開展施工作業(yè)。隧道基坑開挖深度為 2.3～10.5 m，基坑寬度為 36.7～59.4 m，地下水位高程在0.6～1.0 m變化，基礎(chǔ)土質(zhì)多為粉質(zhì)性土，整體承載力差。在基坑內(nèi)各節(jié)段施工時(shí)，各工序之間交叉干擾作業(yè)多，具有安全管理難度大等特點(diǎn)。

2 模板臺(tái)車機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

暗埋段隧道施工模板臺(tái)車經(jīng)過荷載計(jì)算，采用的是重160 t、高 6.1 m、寬 13.8 m 的鋼模板臺(tái)車，主體由模板、臺(tái)架、平移機(jī)構(gòu)、門架和行走機(jī)構(gòu)組成，動(dòng)力推動(dòng)部分采用的是液壓系統(tǒng)，總體重力支撐靠千斤頂，控制中心由電氣控制系統(tǒng)組成。

模板部分：頂模板采用長度為6.9 m、寬度為3 m的鋼模板，鋼模板厚度設(shè)計(jì)為6 mm，頂部模板由3塊頂模組成。模板面板的兩端支撐在次愣上。次愣靠主楞進(jìn)行重力支撐。通過荷載計(jì)算，設(shè)計(jì)的臺(tái)車模板的強(qiáng)度、撓度等各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。

臺(tái)架部分：臺(tái)架由11架門梁、11根型鋼和11組桁架組成。臺(tái)架的主要作用是承重，來自自身重力和澆筑的混凝土的重力。其門梁用鋼板焊成“工”字形截面，焊接工人需持證上崗。焊接質(zhì)量均嚴(yán)加檢測，保證符合要求。橫梁設(shè)計(jì)采用350 H型鋼，桁架采用［10#組合焊接制成。

門架部分：包括下縱梁、立柱、橫梁和縱梁。所有的橫梁和柱子通過一根聯(lián)結(jié)梁和一根斜拉條連接固定，每一根都用螺釘固定在一起，是全橋式起重機(jī)的主要承載部件。門架下部的橫梁采用鋼板焊接而形成“工”字形橫斷面。為了提高門框?qū)炷恋膫?cè)向力，柱子和橫桿分別用“工”字形鋼板進(jìn)行加固。支架的支腳要有傾斜支撐以避免側(cè)傾。單個(gè)平臺(tái)承荷范圍經(jīng)過核算為76 m2。設(shè)計(jì)的梁、柱在強(qiáng)度、撓度等各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。

行走機(jī)構(gòu)：臺(tái)車的行走機(jī)構(gòu)是一個(gè)獨(dú)立的門洞，包括6個(gè)主動(dòng)裝置和6個(gè)隨動(dòng)裝置。該主動(dòng)裝置采用6個(gè)2.2 kW的同步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)擺線減速器，并用齒輪箱帶動(dòng)門架。通過電動(dòng)機(jī)的正、反向運(yùn)動(dòng)來控制臺(tái)車的前進(jìn)和后退運(yùn)動(dòng)；它起到行走作用，支持靠液壓頂桿和機(jī)械頂桿受力。

液壓系統(tǒng)：液壓系統(tǒng)主要是由10個(gè)豎向油缸和1套復(fù)雜的動(dòng)力泵站組成。側(cè)向模的豎直和脫下是用側(cè)向模具的伸長棒實(shí)現(xiàn)的；它既能支撐側(cè)板，又能承受側(cè)壁混凝土的應(yīng)力，在重要數(shù)據(jù)指標(biāo)上又能承受16 MPa的工作壓力和30 t的沖力。10個(gè)豎向油缸各由2個(gè)換向閥控制。每個(gè)豎向油缸的鎖定主要靠液壓鎖緊閥，這個(gè)閥門能對(duì)油缸起到保障作用，對(duì)臺(tái)車澆注時(shí)油缸的位置進(jìn)行控制。本項(xiàng)目的電機(jī)和液壓系統(tǒng)是從外部采購進(jìn)來的，進(jìn)廠后由監(jiān)理人員和甲方相關(guān)人員進(jìn)行了報(bào)驗(yàn)程序，隨后進(jìn)行了設(shè)備實(shí)驗(yàn)和壓力校驗(yàn)，對(duì)設(shè)備的安全性能、重要技術(shù)指標(biāo)和嚴(yán)密性泄漏方面等做了最終檢驗(yàn)。

支承千斤頂：支架千斤頂包括臺(tái)式千斤頂、側(cè)向千斤頂、門框千斤頂3個(gè)部分。橫向起重器用于支撐混凝土橫向壓強(qiáng)，調(diào)節(jié)側(cè)板的定位，架與支架下部的縱橫梁相連，支撐于軌道表面，起到承載平臺(tái)和混凝土作用，保證平臺(tái)車輛的穩(wěn)定。

電氣系統(tǒng)：電氣系統(tǒng)主要用于控制液壓系統(tǒng)油泵電機(jī)。通過控制器控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。在安全方面，電機(jī)同樣設(shè)置有保護(hù)功能，當(dāng)超過設(shè)計(jì)數(shù)值時(shí)，就會(huì)停止運(yùn)行。最好選擇裝有過載保護(hù)安全閥的系統(tǒng)。

3 下穿隧道支架設(shè)計(jì)方案

3.1 準(zhǔn)備工作

按照隧道主體工程的設(shè)計(jì)，暗埋區(qū)支架布置采取了帶螺紋的盤扣式鋼管滿堂支架［1］。支架搭設(shè)前，將盤扣支架底托放置于施工結(jié)束的底板混凝土上。注意在底托下部混凝土不平整的部位塞墊干硬砂漿或薄鋼板找平，在倒角處通過支墊楔形木塊、增設(shè)錨固筋固定。

在搭設(shè)支架前參照隧道暗埋段頂板底高程對(duì)支架高度進(jìn)行精確計(jì)算，保證支架搭設(shè)準(zhǔn)確度。材料進(jìn)場后，由工程部技術(shù)人員對(duì)支架的產(chǎn)品合格證、產(chǎn)品性能檢測報(bào)告及盤扣、鋼管、配件、加固件按照規(guī)范要求進(jìn)行檢查、驗(yàn)收，不合格的材料和配件不允許使用并要求退場。

3.2 測量放線

在底板混凝土澆筑完成且強(qiáng)度滿足要求后，對(duì)盤扣支架立桿位置進(jìn)行平面放樣，確定立桿平面位置，搭設(shè)前根據(jù)不同部位計(jì)算出各立桿、頂?shù)?、底托高度，編制各桿件配置表。按照預(yù)先確定的編號(hào)、尺寸、位置搭設(shè)。現(xiàn)場測量控制時(shí)根據(jù)隧道暗埋段橫向頂板厚度變化選定每4.8 m作為一個(gè)控制斷面，施工時(shí)提前掛線、做點(diǎn)標(biāo)識(shí)立桿預(yù)定位置。

3.3 支架布設(shè)

施工中，支架分段搭設(shè)，由短距離至長距離分層進(jìn)行。搭設(shè)順序?yàn)橄攘U，再橫桿，斜撐及時(shí)跟進(jìn)，每一層的橫桿的高度不超過1.5 m，施工時(shí)要根據(jù)場地標(biāo)高及平整度調(diào)整立桿和橫桿的垂直度和水平度，保證誤差在容許的范圍之內(nèi)［2］。搭設(shè)時(shí)，不匹配的托架和附件不可在相同的框架中混用。在支架布設(shè)方案中，該盤扣托架由標(biāo)準(zhǔn)的外徑為60 mm×3.2 mm 的桿組成，立桿頂部裝有“ U”形頂托，頂托上垂直裝配I10#“工”字鋼。將10 cm×10 cm的方木橫向安裝在“工”字鋼上，其間距為25 cm，并在水平方向鋪設(shè)2.5 cm厚的竹橡膠作為面板。頂模和側(cè)模采用大型鋼模板和木模相互組合，側(cè)模內(nèi)設(shè)三段止水拉桿，拉桿采用22 mm高強(qiáng)拉桿。支架布置為縱、橫間隔1 200 mm，橫向間隔1 500 mm。支架布置平面圖如圖1所示，側(cè)面圖如圖2所示?？v、橫向：在支架四周外立面向內(nèi)的第一跨每一層均設(shè)置豎向斜桿，在架體區(qū)域內(nèi)每隔4跨由底至頂縱、橫向均設(shè)置豎向斜桿。在架體頂部設(shè)置頂層水平斜桿或扣架鋼管水平剪刀撐。在支架頂部采用厚鋼管設(shè)置水平剪刀撐，每步采用轉(zhuǎn)向扣件與立桿扣接。

圖1 盤扣支架布置平面圖 （單位：cm）

圖2 支架布置側(cè)面圖 （單位：cm）

3.4 支架驗(yàn)收

為了保證水平桿的水平度，第一層支架用水管法調(diào)整水平桿位置盤扣的高度。同時(shí)，在第一層水平桿安裝結(jié)束時(shí)會(huì)同監(jiān)理和甲方人員檢查立桿底托是否存在松動(dòng)和懸空的現(xiàn)象，若存在異常，及時(shí)整改。支架搭設(shè)經(jīng)過預(yù)壓試驗(yàn)驗(yàn)收后，才可進(jìn)行模板安裝。支架預(yù)壓荷載采用對(duì)稱平衡同步卸載進(jìn)行一次性卸載。

支架搭設(shè)結(jié)束后，項(xiàng)目部先組織質(zhì)量、安全、技術(shù)各部門共同對(duì)支架進(jìn)行驗(yàn)收［3］。驗(yàn)收內(nèi)容包括底托、頂托、水平桿、立桿、自鎖銷等，逐項(xiàng)進(jìn)行驗(yàn)收，不可遺漏。驗(yàn)收合格后再向監(jiān)理單位報(bào)檢驗(yàn)收，待總監(jiān)辦驗(yàn)收合格后在支架上懸掛支架驗(yàn)收合格記錄牌。

4 模板安裝和混凝土澆筑

頂板底模采用竹膠板拼裝，在拼裝模板前先測量放樣，再將加工好的模板半成品原位進(jìn)行拼裝、修正。隧道頂板施工時(shí)模板分為底模、側(cè)模兩個(gè)部分。

4.1 底模安裝

支架預(yù)壓完成卸載后開始重新調(diào)校線型，清掃干凈后可安裝底模［4］。底模采用厚度為1.5 cm的竹膠板作為面板，模板底部用10 cm×10 cm方木作為橫向梁，間距為25 cm；方木下部、支架頂托上放置［10#“工”字鋼縱向梁，間距與立桿橫向間距相同；單塊竹膠板尺寸設(shè)計(jì)為 2.4 m×1.2 m×1.5 cm，按測量放線點(diǎn)進(jìn)行鋪裝，施工時(shí)模板拼縫應(yīng)順直、美觀，模板拼縫嚴(yán)密，拼縫≤2 mm，板與板接縫處用雙面膠進(jìn)行止?jié){處理，底模平整度應(yīng)滿足規(guī)范要求。

為方便在鋼筋綁扎完成后，澆筑混凝土前清洗鋼筋和模板，根據(jù)實(shí)際情況在底模上分別開2處10 cm×10 cm的泄水孔，沖洗后再用10 cm×10 cm的竹膠板封閉，竹膠板四周涂上玻璃膠，同時(shí)用木方對(duì)竹膠板進(jìn)行加固處理，避免澆筑混凝土?xí)r漏漿。

4.2 墻身模板加固

側(cè)墻外模板采用6 mm厚的大塊鋼模板，內(nèi)側(cè)模板采用15 mm厚的竹膠板，內(nèi)側(cè)模板內(nèi)楞采用豎向斷面尺寸為10 cm×10 cm、間距為30 cm的方木，外楞采用雙拼［10#槽鋼。外側(cè)模板2.25 m高度范圍內(nèi)水平方向上共設(shè)置3排止水拉桿，間距按80 cm×100 cm布置。

4.3 混凝土澆筑

隧道暗埋段頂板混凝土采用斜面分層整體推移的澆筑順序，各個(gè)節(jié)段施工時(shí)配備66 m汽車泵1臺(tái)、混凝土運(yùn)輸車6輛、70 mm插入式振搗棒4根、4 m長小型振動(dòng)梁1臺(tái)。自線路右側(cè)向左側(cè)、小里程方向大里程方向的順序呈“Z”形逐步連續(xù)推進(jìn)。豎向分3層澆筑，最后一層為20～30 cm。一層布料振搗結(jié)束后往前推進(jìn)4～6 m時(shí)再往回澆筑上一層，保證在下一層的初凝之前完成，振動(dòng)棒插入下一層不小于10 cm，確保上下層連成一個(gè)整體。在混凝土澆筑過程中安排作業(yè)人員觀測支架有無異常，如遇險(xiǎn)情及時(shí)停止混凝土澆筑，待加固穩(wěn)固后再繼續(xù)澆筑［5］。

5 核算結(jié)論

支架荷載計(jì)算具體參照《華石路隧道暗埋段頂板承插型盤扣支架自算書》，支架方案報(bào)咨詢單位核驗(yàn)后，方案可行。通過咨詢單位驗(yàn)算分析，采用計(jì)算機(jī)輔助軟件，根據(jù)荷載組合，采用空間體系，建立結(jié)構(gòu)模型，對(duì)立柱、梁、整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性3個(gè)方面進(jìn)行空間模板核驗(yàn)，最終得出結(jié)論。

按照技術(shù)規(guī)程，［10#“工”字鋼筋采用Q235，主梁的彎曲強(qiáng)度和主梁的抗剪承載力分別為215 MPa和125 MPa。立桿采用Q345A鋼，耐壓強(qiáng)度 305 MPa。按規(guī)定，在承載后發(fā)生彎曲的柱體，其彈性變形為對(duì)應(yīng)的技術(shù)跨度的1/400。

通過驗(yàn)算“工”字鋼最小正應(yīng)力為-152 MPa，最大正應(yīng)力為 160 MPa，小于215 MPa，最大剪應(yīng)力為 94 MPa＜125 MPa，滿足規(guī)范要求。最大撓度為2.62 mm，該數(shù)值小于1 200/400=3 mm，經(jīng)過比較，以上各方面均符合規(guī)范要求。

根據(jù)模型核算結(jié)果，立柱最大壓應(yīng)力為141 MPa，比較結(jié)果 141 MPa＜305 MPa；計(jì)算出來的最大撓度為2.42 mm，1 000/400=2.5 mm，比較結(jié)果 2.42 mm＜2.5 mm，滿足規(guī)范要求。采用同樣的核算方式進(jìn)行抗傾覆穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，本項(xiàng)目計(jì)算結(jié)果為 4.3，根據(jù)比較 4.3＞1.3，滿足“傾覆穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)不小于 1.3”［3］的要求。

6 結(jié)束語

華石路下穿隧道順利通車，大大改善城市整體面貌，提升了城市品位和城市承載力，充分發(fā)揮了當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步緩解了整個(gè)啟東市的交通壓力，為當(dāng)?shù)鼐用癯鲂袆?chuàng)造了便利，受到附近廣大市民的好評(píng)，也為車站服務(wù)提供了便利。本工程的模板臺(tái)車和支架搭設(shè)方案大大提高了工作效率和質(zhì)量，經(jīng)過驗(yàn)證，方案科學(xué)合理且安全可行，對(duì)其他公路下穿隧道工程起到很好的借鑒作用。