自行式弧形钢模系统在客运专线隧道仰拱施工中的应用

自行式弧形钢模系统在客运专线隧道仰拱施工中的应用

王东强

甘肃信达建设工程咨询有限公司甘肃兰州730000

摘要：近年来，随着国家基础设施建设的大力推进和中长期铁路网规划的进一步实施，高速铁路大断面隧道施工项目日益增多。隧道施工过程中，仰拱线形控制成为一大难题，仰拱线形控制对隧道衬砌整体受力分布及后期工序的施工有着很大的影响。宝兰客运专线在建设过程中采用定型弧形钢模施工技术，很好地解决了仰拱线形控制难度大的问题，减少了仰拱浇筑过程中砼的超方，降低了施工成本，为后续隧道项目仰拱浇筑提供了很好的解决方案。

关键词：隧道；仰拱；弧形钢模；线形控制

一、背景

随着国家西部大开发战略的逐步实施和国家八纵八横高速铁路网的完善，出现了一大批铁路隧道项目。在大断面隧道项目增多的同时，工程质量控制的难题不断地涌现。为了完美的诠释工程设计的原始意图，使工程质量得到有效控制，工程师们通过深入研究和现场实践，摸索出了一套套的工程难题的解决方案。大断面隧道设计时考虑到衬砌受力的合理性，隧道底部多采用仰拱结构形式（围岩等级较低的隧道或小断面隧道多采用底板结构形式）（见附图1），仰拱的弧形结构能够很好的适应结构的受力，但施工时线形控制存在很大的困难，工程师在实际施工中常采用传统拼装模板拼出仰拱弧形轮廓，或直接采用高标号混凝土将仰拱与后续的填充层一起浇筑，这样虽然增加了仰拱的实际厚度，但在拱脚处衬砌厚度存在突变，容易产生应力集中，不利于结构的受力。为了完美解决这一问题，经过无数次的实践总结，宝兰客运专线的建设者们研制出自行式弧形钢模系统（见附图2），用他们的智慧开辟出了一条新的道路。

附图1不同等级围岩隧道衬砌结构形式

附图2自行式弧形钢模系统示意图

二、隧道仰拱施工工艺流程及操作特点

1、施工工艺流程

2、各工序操作要点

（1）仰拱开挖及清底

开挖前先使用全站仪进行测量放线，标记出仰拱外轮廓线。采用挖掘机进行仰拱开挖，必要时采用爆破开挖，机械及爆破开挖应控制在衬砌轮廓线以内10cm处，剩余部分采用人工方式开挖并清除底部虚渣。

（2）钢筋安装

钢筋在洞外下料加工，各型号钢筋要严格按照设计文件要求安装并绑扎，钢筋定位及间距要准确，误差控制在规范规定的范围内，保证钢筋的最佳受力位置及最小保护层厚度。钢筋的搭接必须符合《铁路混凝土工程施工质量验收标准》关于钢筋连接的要求，保证钢筋的受力。

（3）自行式弧形模板系统就位

接长弧形钢模走行系统下的钢轨，安装好连接螺栓。安装轨道限位器，保证模板系统行走安全。启动走行系统电机，使模板系统缓慢行走至预定位置，锁定并设置好限位装置。自行式弧形钢模系统使用整体模板的重量对抗混凝土产生的浮力，在模板就位后须对钢模进行稍微固定，防止错位。安装好端模板及防水设施后，进行混凝土浇筑。

（4）仰拱混凝土浇筑

混凝土浇筑前须检测塌落度、含气量、泌水率等和易性指标，符合要求后使用溜模将砼溜放至模板空间进行浇筑，严禁从高空直接倾倒入模，浇筑时使用振捣棒充分振捣。

（5）填充层混凝土浇筑

拆除并吊起模板，经充分养护，当仰拱混凝土强度达到设计要求后，安装中心水沟钢筋及模板，浇筑仰拱填充层混凝土。进入下道循环工序。

三、传统拼装模板与自行式弧形钢模系统对比

以往隧道仰拱施工中，多采用小型拼装模板进行仰拱浇筑，在实际工程施工质量控制过程中存在诸多不足之处，工程建设者们总结以往经验，摸索研制出了自行式弧形钢模系统，有针对性地解决了隧道仰拱施工中存在的突出问题，为后续同类项目的施工提供了参考。下面是传统拼装模板与自行式弧形钢模系统的主要优缺点对比

传统拼装模板

优点：制作成本小，维护保养及重复利用率高；模板的适用环境广泛，可用于多种结构形式的混凝土浇筑。

缺点：模板拼装繁琐，耗时较多，不利于仰拱快速施工；模板固定难度较大，难以保证仰拱线性，且容易跑模。

自行式弧形钢模

优点：能够很好地控制仰拱线性，保证结构受力的有效性；可快速进行模板拆除及移动就位，有利于仰拱快速施工；

缺点：可重复利用率较低；仅能用于特定结构类型的混凝土构建浇筑，针对不同尺寸结构构件浇筑时，可调性较差；系统自重较大，组装及日常维护成本较高。

四、结语

自行式弧形钢模系统的应用不仅解决了传统拼装模板固定难度大、拼装过程繁琐复杂、容易跑模的问题，解决了隧道仰拱施工线形控制的难题，还大大缩短了工序循环作业时间，提高了工作效率，降低了工程成本，为同类型隧道仰拱施工积累了实践经验。