贵广铁路隧道仰拱移动模架快速施工技术.

隧道快速施工新技术我推荐的您用了会最棒!铁路隧道施工中，仰拱施工无法即时跟进掌子面开挖进度，导致二衬等后续工序相应滞后,隧道施工无法在规定的安全距离范围内进行，这一直是铁路隧道施工最为棘手的难题之一。以前隧道工程施工存在“因加快仰拱进度，多设仰拱作业面同时施工的方案不能满足规范要求而经常停工的现象”，因仰拱施工进度无法在安全距离内与开挖进度保持一致，一直困扰着国内铁路隧道的总体施工，而由此带来距离超标也给施工人员造成了极大的安全隐患。中国铁路工程总公司所属中铁XX在贵广铁路XX隧道施工中，自主研发了“仰拱移动模架”，总结提炼出双线铁路隧道仰拱快速施工技术，并推出了相应的施工工法。而仰拱快速施工技术，改变了传统的隧道仰拱施工理念，只设置一个仰拱工作面，即实现每天浇筑一组仰拱及填充混凝土的目标，并根据开挖进度设置相应长度的模架来满足进度要求，彻底解决了仰拱进度落后于开挖并制约二衬等后续工序的隧道施工老难题。其中，快速施工设备由仰拱模架、中心水沟模架、端头梁、栈桥和行走设备五个部分组成。以端头梁为界，将仰拱填充施工分为两个工作区，即隧底开挖、出碴、清底以及初支和钢筋等为第一工作区，仰拱模板安装、拆除、混凝土浇筑、填充混凝土施工为第二工作区，二者以流水作业的方式组织施工。双线铁路隧道仰拱快速施工技术，改变了传统的仰拱施工工法，实现仰拱填充、仰拱、中心水沟一次性施作，在实际运用过程中存在以下几大优点：（1）大大缩短模板安装时间，前期使用小模板现场用锚固钢筋支撑和拼装，模板安装时间每8延米约需4小时，有的甚至达6小时以上。使用此简易模架后，模板安装时间在2小时内就可完成。使仰拱施工每循环时间缩短50%以上；（2）施工成本明显降低。前期使用的拼装小模板每8延米需要320Kg以上的钢筋来加固和支撑，需要10个专业模工4小时以上的工作时来完成安装工作，约需要1800元左右的费用。使用简易模架后，需要2小时机械台班，4个普工配合2小时，约需要1000元左右的费用，每8延米节省安装费用800元；（3）工程质量明显提高。小模板施工存在着板缝多，错台易超限，线条不直等情况，简易模架采用整体模板，模架刚度好，有效避免了上述问题，使仰拱混凝土达到了内实外美的效果。因此能加快仰拱施工进度、使安全步距达标，又能降低成本、保证质量的仰拱快速施工技术及配套设备应予推广使用。传统的隧道水沟电缆槽的施工是采用小块组合钢模分段施工，施工工序包括组装、加固、浇筑、拆卸、转场、清洁涂油，工序繁杂，循环时间长，加固支撑多，整体性差，外观质量难控制，作业面文明形象不好，模板工程施工成本高。为了提高模板整体性，简化施工工序，加快施工进度，保证结构外观质量，节约工程成本，中铁XX股份有限公司在新建贵广铁路XX隧道施工中，自主研发了“隧道水沟电缆槽施工移动模架”，总结提炼出隧道水沟电缆槽移动模架施工工法，该工法的优点有：（1）采用大块定型钢模，减少组装模板的工作量。（2）使用了定位卡固定模板，极大的消除了模板工人技能不熟悉对外观质量的不良影响，一般杂工即可。既保证结构外观质量，又便于施工组织。（3）通过模架把大块模板和定位系统组成一个整体，代替传统小钢模、方木撑零散拼装施工。还可通过机械牵引将移动模架整体移动至下一组，劳动强度低，速度快。（4）模架制作费用低，操作简单，施工作业面整洁、文明，施工效率高。（5）减少了传统方法中的临时支撑等材料，使用成本低。一是工效提高。每一模水沟电缆槽模板安装时间从6到10小时缩短到2小时以内，工效提高3至5倍。二是成本降低。过去每单侧10延米需要80千克以上的钢筋，6个专业模工6小时以上安装，成本约800元，现在3个普工2小时即完，成本约90元，每单边10延米仅安装费就节省约70元。隧道水沟电缆槽移动模架施工工法，基本结束了过去铁路隧道施工中小模板“东拼西凑”的时代，使隧道内所有的混凝土施工真正实现了机械化配套快速施工。值得推广使用。目录一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法二、隧道水沟电缆槽移动模架施工工法一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法•在当前隧道施工中，常因没有理想的配套设备和施工工艺，仰拱施工的质量和进度难以保障，成本也较高。进而影响了防水系统、二衬等后继工序的结构衔接质量和进度，隧道仰拱施工成为制约隧道快速施工的控制性工序。为了加快隧道仰拱及填充混凝土施工进度，保证安全、提高质量，降低工程成本，改善文明施工形象，本人推荐中铁XX贵广铁路工程指挥部联合相关单位进行技术攻关，设计开发的隧道仰拱快速施工设备及施工工法，本工法已通过现场实践，是已成熟的工法。1．前言一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法•2.1采用把一个仰拱作业面分为两个作业区进行流水作业方式进行施工，大大缩短了仰拱施工每循环的作业时间。2．工法特点图2-1快速施工设备一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法•2.2采用19m长的双车道分离式简易栈桥，移动方便，保证了仰拱混凝土施工中的洞内交通畅通。•2.3把仰拱模板设计为固定部分和活动部分，利用铰接组合，使仰拱模板安装、拆除能够简单快速地完成。•2.4采用端头梁来固定仰拱模架和中心水沟模架，同时在移动运载模架系统时，使模板系统形成为一个整体，定位准确，移动就位快捷。•2.5模板系统可以自行移动。利用栈桥为吊梁，以端头梁为依托，使模板系统在绞车的拉动下整体自行移动到下一工作区。2．工法特点一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法•本工法对双线隧道的仰拱施工具有普遍适用性。3.适用范围一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法•4.1把两个仰拱作业面利用长栈桥合为一个作业面进行流水作业，减少了仰拱施工段的总长度，有利于安全距离的实现。•4.2把仰拱模板填充混凝土以上的部分设计为固定部分。所以在填充混凝土施工时，固定部分不拆除，只需把填充混凝土面以下的仰拱模板转起来就可以浇筑填充。•4.3在端头梁上设置了模板系统的定位卡，使模板系统定位准确、快速、便捷。•4.4通过端头梁把模架式系统联系成一体后，利用与栈桥配套的轨道吊车在绞车的牵引下整体移动至下一工作区。4．工艺原理一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法•5.1施工工艺流程•施工过程一般包括：隧底开挖，出碴，清底（Ⅳ、Ⅴ级围岩等有初期支护和衬砌钢筋），模架系统移动、定位，浇筑仰拱混凝土，拆除仰拱模板的活动部分，浇筑填充混凝土，拆除中心水沟模板和仰拱模板的固定部分等，施工工艺流程见图1。5．施工工艺流程及操作要点一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法5．施工工艺流程及操作要点第一工作区第二工作区隧底开挖隧底出渣虚渣清理模架移动定位仰拱砼浇筑仰拱拆模填充砼浇筑完成仰拱填充两工作区工作流程图1施工工艺流程图一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法•5.2操作要点•5.2.1快速施工设备的制作要点•（1）仰拱模架：满足仰拱混凝土一次性整体浇筑完成的要求；•（2）中心水沟模架：满足填充施工中预留中心水沟的要求；•（3）端头梁：满足定位并固定仰拱模架、中心水沟模架，安设仰拱填充端头模板和中埋式止水带。同时，在隧底开挖出碴时，作为栈桥的临时支撑，满足混凝土罐车上栈桥浇筑仰拱混凝土的作业要求，是快速施工设备的核心部分。5．施工工艺流程及操作要点一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法•5.2.1快速施工设备的制作要点•（4）栈桥：满足在仰拱填充施工中洞内的交通要求，同时作为仰拱模架、中心水沟模架、端头梁整体移动的行走吊梁。•（5）走行设备：自制与栈桥配套的轨道吊车，配备2台8t的绞车为动力，以栈桥为吊梁，使模架系统向前移动。5．施工工艺流程及操作要点一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法•5.2.2快速施工设备各部分的设计•（1）仰拱模架：因仰拱中部弧形半径大，坡度比较平缓，可不设模板，混凝土通过自然摊铺的方法从中间向两边浇筑，混凝土浇至仰拱模板下沿时，混凝土改由仰拱两侧的顶部入模，使仰拱混凝土一次浇筑完成。经现场试验证明：混凝土坍落度在120～140mm的情况下，从仰拱与二衬边墙设计施工缝处向下设置3.0米长的弧形模板，即可很好的满足仰拱混凝土的施工要求（图5-1）。5．施工工艺流程及操作要点一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法•5.2.2快速施工设备各部分的设计5．施工工艺流程及操作要点图5-1仰拱模板示意图一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法•5.2.2快速施工设备各部分的设计•仰拱模架设计为左右两幅，分别由刚性骨架和模板组成。刚性骨架设置在仰拱外露部分（不被填充掩埋的部份），主要作用是固定、存放和移动模板，以及安设走行设备绞车，传递动力。模板采用大块组合钢模，每幅3块，模板间用枢纽连接，以翻折方式安装和拆除。每块长6m，宽0.8～1.2m，用10cm槽钢做加强肋，使模板具有足够的刚度，仅通过销钉固定模板两端就可完成模板固定，以简化模板加固措施。•（2）中心水沟模架：中心水沟模架采用模架、模板一体式设计，即用20cm工字钢为模架，在模架上有6mm钢板作面板和底板（图5-2）。5．施工工艺流程及操作要点一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法•5.2.2快速施工设备各部分的设计5．施工工艺流程及操作要点图5-2中心水沟模架图一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法•5.2.2快速施工设备各部分的设计•（3）端头梁：根据仰拱和填充混凝土的结构尺寸设计端头梁，以满足端头就位后，仰拱模架、中心水沟排架跟着就位的要求。梁底为弧形，与仰拱中埋式止水带位置一致，便于固定中埋式止水带。梁上边缘与填充混凝土面标高一致，可控制填充混凝土浇筑标高。在端头梁两端设立仰拱模架靠柱，定位仰拱模架。为适应隧底开挖清理后的地形情况，共设置8根可自由伸缩的支柱，梁部采用20cm工字钢制作，设计承载60t。•（4）栈桥：考虑洞内施工中设备配套情况，每幅栈桥采用两片分离式，每片重约10t，使用一台挖机即可完成栈桥的移动。为保持在仰拱混凝土施工时，洞内交通畅通，由4片梁组成两幅栈桥形成双车道。5．施工工艺流程及操作要点一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法•5.2.2快速施工设备各部分的设计•栈桥长19m，单片宽1.2m。在仰拱施工中，两端支撑长度各2.5m，有效工作长度约13m。其中，端头梁宽度1m，有效工作面长约12m，平均分为两个仰拱作业面。栈桥设计为双层结构，上层主要采用20cm工字钢，做成弧形，使桥面成为拱桥面；下层用36cm工字钢制作，上下两层之间每隔1m左右设一道联系横梁，使下层主梁受力荷载符合均布荷载模型，加强结构整体性和承载能力。•（5）走行设备：为使栈桥能够做为快速施工设备的吊梁，利用栈桥每片梁两边工字钢翼板作为轨道，配备一个轨道吊车，使之吊起端头梁，在绞车的拉动下，可以拉着仰拱模架、中心沟模架一起移动到下一工作面。轨道车采用20cm槽钢作为梁，每侧各设两个滑轮与栈桥的底层工字钢翼板咬合，确保走行顺畅。5．施工工艺流程及操作要点一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法•5.2.2快速施工设备各部分的设计•轨道吊车的吊运和卸货定位。吊运：因端头梁有可以伸缩的支柱，所以，把端头梁用拉杆与吊车连接拉紧后，收缩端头梁的支柱，就起吊了。仰拱模架、中心水沟模架一端在已施工的填充面上，安设轮子可滑行。另一端与端头梁连接，在绞车的拉动下使整体向前移动。卸载定位：模架移动到设计里程后，需要上下调整标高，左右调整平面位置。这时在栈桥上挂设手动葫芦，提升端头梁，轨道车松动拉杆就卸载了。通过手动葫芦先上下调整端头梁至设计标高，横向再用千斤顶左右调整端头梁设计平面位置，然后放下端头梁的支柱完成定位。5．施工工艺流程及操作要点一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法•5.2.2快速施工设备各部分的设计5．施工工艺流程及操作要点图5-3轨道吊车一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法•5.2.2现场施工要点•隧底开挖、出碴、清底（此步骤为第一工作区作业内容，可在后续第二工作区作业时同时进行）；•测量放样，确定端头梁位置；•栈桥就位，使栈桥与隧道中线平行；•用拉杆把端头梁与两边栈桥吊车连接拉紧后，收起端头梁的支柱，使模架系统处于悬吊状态；•启动电动绞车，拉动模架系统向前移动6m；•利用挂在栈桥上的两个手动葫芦吊住端