浅谈高速铁路隧道仰拱全模施工应用

浅谈高速铁路隧道仰拱全模施工应用

王伟

中铁隧道股份有限公司河南郑州450001

摘要：随着社会的发展，我国的铁路交通事业发展迅速，高速铁路建设越来越多。高速铁路建设的质量保证成为大家关心的重点，为贯彻执行“以工装保工艺，以工艺保质量，以质量保安全。”保证工程施工质量。山西某铁路先期1标某隧道进口工区，对隧道仰拱全模混凝土施工质量保证措施进行了研究，对传统的工装工艺进行了改造革新。

关键词：铁路隧道；仰拱全模；混凝土施工；

引言

高速铁路隧道衬砌施工对质量要求较高，目前现有的隧道衬砌施工技术措施大多停留在以往的施工工法上，施工中劳动强大大，模板定位不准确，施工时间长费时费工，施工质量和施工安全得不到有效的控制存在很多弊端。为改善这一现状，通过科学的方法改进工装工艺有效的保证施工质量。

1．铁路隧道仰拱

隧道仰拱是为改善上部支护结构受力条件而设置在隧道底部的反向拱形结构，是隧道结构的主要组成部分之一，它一方面要将隧道上部的地层压力通过隧道边墙结构或将路面上的荷载有效的传递到地下，而且还有效的抵抗隧道下部地层传来的反力。

2．施工中常见问题

以往隧道仰拱混凝土施工，多采用弧形半模拼接施工方法进行施工，施工过程时间长，安全隐患较多，施工安全和质量得不到有效的控制。常见主要存在以下几个问题：

①模板安装定位准确性差，没有可靠的保障措施；

②模板加固措施相对简易，混凝土浇筑过程中存在“涨模、跑模”隐患；

③人工作业时间长，劳动强度大，存在安全隐患；

④混凝土浇筑时间长，易造成分层，混凝土施工质量得不到有效保障；

⑤止水带等预埋件定位不准确，过程中容易发生扭曲变形错位等现象；

⑥模板间施工缝错台多，缺少好的规避方法；

3．问题产生原因分析

以IV级围堰衬砌施工为例。仰拱混凝土每组施工长度为11.9m(含模板搭接10cm)。以往的施工方法是钢筋施工工序完成后，在钢筋上直接进行人工仰拱模板安装，仰拱底板上方不设置模板，反向起拱段部位采用小块弧形模板拼接方式，每块弧形模板一般长度2.0m，

仰拱钢筋施工时预留支撑模板的定位钢筋上，仰拱弧形模板安装其上，模板与结构钢筋之间使用每平米不少4块同混凝土标号的垫块将模板与结构钢筋分隔开。弧形模板每间隔1m使用拉筋与结构钢筋进行对拉连接，防止模板下滑发生位移变化，整个过程主要依靠人工进行施做。钢筋材质特性拉伸性好、弯折性差，弧形模板在钢筋上对钢筋形成受压，过程中受压部位会因为材料抗拉不抗压的特性发生徐变。混凝土浇筑过程中集中自行的混凝土对钢筋会产生冲击，一定程度上使钢筋发生形变，模板固定于钢筋上就无法得到有效的位移偏差控制，会伴随着钢筋的形变产生不规则的位移变化。模板之间的连接螺栓因模板的不规则变化受力发生改变，直接导致了错台的产生。由于仰拱弧形下部没有设置模板混凝土浇筑过程中，操作人员需要站在绑扎好的水平分布钢筋上进行浇捣作业，过程中容易发生被绊倒，存在很大的施工安全隐患。下部的混凝土因为没有模板在浇筑到特定位置后需要等待混凝土形成自稳性，方能进行上方弧形段的浇筑，整个浇筑过程十分缓慢，施工人员疲惫作业，振捣质量不能有效保障，操作稍有不慎还会出现施工冷缝造成质量事故。

仰拱钢筋绑扎（图片取自网络）

仰拱边基上的防排水止水带、接茬钢筋等预留预埋件的安装过程中多数定位方式是参照定位好的仰拱模板进行定位并且预留预埋件的加固定位措施是与模板进行固定连接，因为模板是小块拼装组成就需要反复拆卸定位使用的卡具等措施，期间产生的偏差效果叠加是导致安装不准确的直接原因。

4．问题解决措施

通过长时间的施工观察和数据统计分析得出，产生上述问题的原因是模板没有一种有效可靠的定位、安装、固定保证措施，人工作业偏差大，准确性没有保障导致而成。解决好模板安装固定就可以有效的控制问题的发生消除隐患。针对这个问题大胆的提出仰拱栈桥全模一体式的设想，摒弃将模板安装在结构钢筋上的思路另寻出路，将模板与栈桥链接组成一个稳定的整体，脱离结构钢筋排除掉产生问题的本源从根本上改变。

仰拱栈桥全模俯视图

仰拱栈桥全模一体化是将仰拱半模拼接组装施工方式改为仰拱全模吊装施工方式，腹模和弧形模组装成一块整体通过4台升降油缸实现上下升降，16台伸缩油缸实现模板的曲张伸展，并通过反向千斤顶配合栈桥自重进行支撑控制，解决混凝土外溢上浮。经过大量实践和施工数据的记录分析改进后的仰拱栈桥全模工装将以往的人工安装模板环节改为通过液压系统实现机械化自动安装解决了人工安装劳动强度大的问题，同时因为是机械化固定与钢筋彻底分隔开，使定位的准确性有了可靠的技术保障措施；将以往的集中自卸混凝土浇筑改为分窗泵送方式，在仰拱全模上进行“开窗振捣”整个过程连续浇筑，解决了浇筑时间长人员疲劳振捣质量无法保障的问题同时因为是全模作业，工作平台安全平稳可靠消除了施工安全隐患；将预留预埋设置与仰拱的弧形模板进行永久固定连接安装，实现一次性模板和预埋预留件同步定位，解决了人工定位不准确且费时费力的问题。

仰拱栈桥全模图1

仰拱栈桥全模浇筑效果图1

仰拱栈桥全模组合钢端模拆模图

此项工装改进相对以往的施工方法施工安全、施工质量、施工工效有了明显提升，施工劳动力少投入½，整体施工工时节约⅓，。项目一直使用、改进、推广此项工装技术，解决过程中出现的问题，在实践中不断完工装。本着科学就是生产力，科学改变生产力的原则，在1代半自动化仰拱栈桥全模工装基础上向全自动化方向继续研发。

结语

高速铁路隧道施工是一项较为复杂且系统的工作，其中仰拱施工是二衬施工的关键，因此须掌握相关的施工技术和施工控制要点，运用科学的方法不断的改进工装，从而在确保施工质量的同时，提高施工安全性和工效。

参考文献

[1]高速铁路施工技术（隧道工程分册）中国铁路出版社2013（11）.

[2]范国铭.高速铁路隧道施工技术及控制要点分析[J].民营科技，2015（07）：154.

[3]王泰钧.高速铁路隧道施工关键技术研究[J].交通世界，2017（4）：150~151.

[4]山西某铁路设计图纸及相关国家行业规范.