铁路客运专线隧道仰拱施工工法

中铁十九局集团第三工程有限公司 田大伟 葛育松 梁岩 张国辉

坪土隧道设计有仰拱，采用仰拱与铺底先行于衬砌的施工方案，仰拱先行，再施工拱圈，以利于衬砌结构的整体受力，并起到早闭合、防塌方作用。整幅仰拱施工，势必影响到车辆的运行，为此采取防干扰简易平台（简易仰拱栈桥）做为过渡通道，以保证掌子面正常施工。采用机械化配套快速施工技术，无轨运输，开挖先行，仰拱及回填紧跟，以确保基底不受破坏。

1 工程概况

坪土隧道位于广东省韶关市境内，隧道进口里程DK1904+649，出口里程DK1908+556，隧道全长1907m，隧道洞身最大埋深约115m。该隧道主要以灰岩夹泥质灰岩为主，节理发育岩体较破碎，隧道围岩主要有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级，受断层的影响。岩溶发育，易造成大规模涌泥、涌水和突水。 2 工法特点

（1）施工工艺完善、简便，可操作性强。

（2）每板仰拱端部采用定型钢模板能保证中埋式止水带位置准确、线形顺畅，仰拱顶部采用自制顶模板能保证线形顺畅，施工质量能够得到很好的控制，满足设计及验收标准的要求。

（3）采用多套仰拱栈桥多开工作面能使进度大大加快。

3 适用范围

本方法适用于仰拱初期支护、仰拱衬砌、仰拱填充整幅施工作业。 4 施工工艺

仰拱与隧底填充砼同时施工（隧底填充砼在仰拱砼达到初凝后进行回填）并超前二次衬砌，仰拱灌注一次成型，不留纵向施工缝。

施工作业总体的施工步骤：栈桥架设→隧底底板开挖及清理→架立钢拱架→仰拱喷射砼→砼养护→绑扎衬砌钢筋→立模、安设止水带→浇注衬砌砼→砼养护→中心水沟支座架设→中心水沟固定→立仰拱填充模板→仰拱填充混凝土施工→砼养护 4.1 栈桥施工

根据我工区的实际特点，与开挖面的设备配置和施工进度要求相适应，投入适量的栈桥。

仰拱衬砌及回填采用简易栈桥方案，栈桥主梁用4块Ⅰ28a型钢拼装而成，桥面满铺6mm的防滑板，腹部满铺10mm的钢板，每组栈桥有两块桥面板组成，栈桥主梁长14m,宽1.3m。 桥面支撑采用砼支座支撑，支座在开挖底板处每间隔９.9m灌注一组，支座规格为1.5*1.6m并预先灌注成形，支座顶部标高以回填砼表面高上30cm。不影响车辆在支座间的正常运行。

为了增加横梁与支座连接的稳定性，在砼支座灌注时顶部预埋吊环，通过吊环与砼支座连接成一个整体，也方便砼支座吊装。

仰拱栈桥施工平面位置见下图 栈桥下坡段施工见下图

栈桥面板型式如下图。

支座施工：砼支座规格为1.5*1.6m，在栈桥铺设前采用定型钢模板进行预制，砼支座达到设计强度后吊装就位铺设横梁及桥面板，支座形式见下图。

本施工作业优点：

首先砼支座可预先灌注，支座砼灌注时标号比仰拱砼的标号提高一个等级，则支座达到设计强度的时间可缩短，便于提高衬砌速度，减少栈桥数量；

第二、通过砼支座使栈桥的受力横梁与支座的预埋钢筋吊环联接，可增加整个栈桥的稳定性；

第三、便于提高仰拱的衬砌速度。

4.2仰拱衬砌顶模施工

仰拱衬砌采用I10a型钢弯制弧形骨架，拱架通过钢筋支架固定，模板采用30*150cm模板，由安装在模板表面的固定件与拱架进行固定（见附图）。

4.3 仰拱衬砌及填充端模施工方案

仰拱衬砌及填充端模采用δ4mm厚钢板为面板，筋板采用δ4mm*4cm扁钢。仰拱衬砌中埋止水带处筋板采用δ4mm*200mm的钢板。（见附图）。

4.4 中心水沟施工

隧道内设置有中心水沟，水沟规格为内径40cm壁厚4cm的钢筋混凝土排水管，为了确保施工质量，在仰拱砼及回填砼施工前首先对中心水沟进行固定。固定方式：在隧道中部底板位置预先灌注砼支座（如下图），支座规格为30×30cm ，支座顶部预埋排水管固定件，对排水管进行固定。

水沟根据设计规格提前在洞外进行预制或有生产能力的厂家购买。 4.5 技术要求及质量标准

1、混凝土浇筑前的检查

（1）必须高度重视检查工作，按照有关规定和检查表进行工序检查。检查人员应高度负责，重点检查以下几项：要检查模板支撑，模板堵漏质量，钢筋绑扎及保护层的设置，预埋件，预留孔洞位置的准确性，模内有无杂物；检查无误后，需用水冲洗后，始准浇注；亦要检查振捣人员分工定位情况。

（2）浇筑前基础处理

将基础上松动的岩块及杂物、泥块清除干净，并采取防、排水措施，按有关规定填写检查记录。对干燥的非黏性土基面，应用水湿润；对未风化的岩石，应用水清洗，但其表面不得积水。

（3）垫块

构件侧面及底面的垫块应至少为4个/m2,绑扎钢筋和垫块的铁丝头不得伸入保护层内。不得使用砂浆垫块，应使用同等级砼垫块。

2、混凝土浇筑

（1）分层浇筑及施工缝处理 混凝土应分层浇筑，厚度见下表: 混凝土的浇筑厚度 振 捣 方 法 插入式振动 无筋或配筋稀疏的结构 表面振动 配筋密列的结构 附着式振动 浇筑层厚度（cm） 振捣器作用长度的1.25倍 25 15 30 浇筑时不得随意留施工缝，当允许间歇时间超时应按施工缝处理。

（2）砼振捣

捣固人员须经培训后上岗，要定人、定位、定责任，分工明确，尤其是钢筋密布部位、端模、拐（死）角及新旧砼连接部位指定专人进行捣固，操作人员要固定，做好操作要求交底工作。以插入式振捣为主，根据需要选择是否用辅以附着式振捣。插入式振捣器移动间距不能大于作用半径的1.5倍，且插入下层砼深度为50-100mm,与侧模间距为50-100mm。每一振点振捣时间宜为20-30秒，振捣到砼表面出现灰浆和光泽使砼达到均匀为止，防止过振或漏振，抽出振捣棒时要缓慢些，不得留有孔隙。不得用振捣棒放在拌和物内平托和驱赶混凝土，也不得碰撞模板、钢筋及预埋件。

（3）砼养护

砼浇终凝后2小时洒水自然养护，保持砼表面湿润。拆模后应对砼表面洒水养护，养护时间由工地试验室书面通知。

（4）混凝土拆模

①折模及凿毛处理必须等主管工程师同意方可进行。

②侧模应在砼强度达到2.5MPa以上,且其表面及楞角不因拆模而受时方可拆除. （5）施工后检验

①用肉眼或放大镜观察实体结构表面是否存在非外力裂缝。 如存在最大宽度不得大于0.2mm，预应力混凝土结构不得出现结构性裂缝。

②无破损检测、钻芯取样实测电通量、抗冻性检测要符合设计要求。 5 机具设备（见下表） 序号 机具名称 1 14米仰拱栈桥 2 混凝土拌合站 3 混凝土输送泵 4 装载机 5 混凝土搅拌运输车 6 变压器 型号 自制 HZS75 HBT60型 CLG856 HNJ5254 8m3 S9-500kVA 数量 3套 1套 1台 1台 2台 1台 7 8 插入式振捣器 附着式振捣器 作业内容 NH50 HZ22-9 20台 10台 人数 1名 4名 8名 12名 2名 1名 1名 6 劳动组织（见下表） 序分工 号 1 队长 2 司机 3 混凝土组 4 拆立模组 5 6 7 养护组 试验员 技术员 负责施工质量与现场的协调管理 负责机械的操作、维修和保养 负责混凝土的搅拌、运输和现场灌注 负责拆立模板、整平及刷油安装挡头板与止水带 负责砼养护 负责混凝土的检测 负责施工资料的填写和现场检测、测量 7 施工注意问题 7.1 浇筑混凝土

1) 炎热气候的砼施工,在浇注前砼温度不宜超过30℃；同时控制混凝土入模前模板和钢筋的温度以及附近的局部气温不超过5~30℃。

2) 在相对温度较小、风度较大时可采用洒水、喷雾、挡风避免砼表面暴露面积过大。 3) 新浇砼与邻接的已硬化混凝土或岩土介质间的温差不得大于15℃。

4) 当自由倾落高度大于2m时，应通过串筒溜槽等设施辅助下落。

5) 施工缝平面应与结构轴线相垂直，施工缝处理应埋入接茬钢筋，并使其体积外露一半左右，接茬钢筋应用直径16mm以上的螺纹钢筋 ，上下长度都不得小于30d ，与结构物表面净距定为6cm，相互间距不大于20cm。

6) 振捣完成后，要及时整修、抹平混凝土裸露面，待定浆后再抹一遍并压光或拉毛。抹面时严禁洒水，并应防止过度操作影响表层砼质量。

7.2 运输安全

采用无轨运输方案的隧道，隧道内空间狭窄、作业面小，运输量大、车辆频繁通过栈桥，为保证安全，必须制定一套调度、信号、避让、洞内物料存放等制度。 7.3 成品保护

在仰拱砼施工完毕后，待强度达到100%后方可行车。应避免重型车辆对砼碾压破坏，可在砼表面覆盖一层隔离物，在搬运钢筋过程中应注意砼棱角的保护，严禁破坏成品砼。