隧道仰拱移动模架施工工艺doc.docx
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隧道仰拱移动模架施工工艺doc
隧道仰拱移动模架施工工艺
1前言
为使在隧道作业安全步距达标的前提下加快仰拱施工进度、保证质量，根据中铁二局在贵广铁路研制开发的隧道仰拱施工配套设备——仰拱移动模架体系及其施工技术，结合杭黄Ⅶ标隧道特点予以推广应用。
见图1。
图1移动模架施工效果图
2工艺特点
一、操作简单，能较好地控制工程质量。
二、改善洞内交通条件,可流水作业,成本低。
三、标准化作业程度高。
3适用范围
能广泛的适用于高速铁路双线隧道仰拱等结构的施工。
4施工原理
仰拱移动模架体系主要由五部分组成：
仰拱模架及模板、中心沟模架及模板、端头梁、栈桥和走形系统。
以端头梁为界，移动模架把仰拱作业面分为两个工作区，即隧道开挖、出碴、清底、支护及钢筋安装等为第一工作区；仰拱、中心水沟模板安装及拆除，止水带、泄水盲管等的安装、固定，仰拱混凝土浇筑，填充混凝土浇筑为第二工作区。
二者以流水作业的方式组织施工。
见图2。
图2移动模架效果图
5施工工艺
5.1施工工艺流程
采用两个工作区流水作业，流程图见图3、4所示。
图3工艺流程示意图
图4隧道仰拱移动模架施工工艺流程图
5.2隧道仰拱移动模架体系
5.2.1移动模架组成部件主要作用
一、仰拱模架及模板
满足仰拱混凝土一次性整体浇筑完成的要求。
二、中心沟模架及模板
满足填充施工中预留中心水沟的要求。
三、端头梁
满足定位并固定仰拱模架、中心沟模架，安设仰拱填充端头模板和中埋式止水带，在浇注混凝土时与栈桥分离，使栈桥在重车走行时由于振动而不影响混凝土质量，同时在隧底开挖出碴时，连接栈桥并作为栈桥的临时支撑。
四、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、中心沟模架、端头梁整体移动的行走吊梁。
五、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。
5.2.2移动模架移动模架各部分的设计
CRECGG-1型隧道仰拱移动模架整体结构见图5。
图5CRECGG-1型隧道仰拱移动模架示意图
一、仰拱模架及模板
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3.5米长的弧形模板，即可很好的满足仰拱混凝土的施工要求，见图6。
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（不被填充掩埋的部分），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2～3块，模板间用枢纽连接，以翻折方式安装和拆除。
每块长6m，宽1.1～1.2m，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。
二、中心沟模架及模板
中心沟模架采用模架、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，见图7。
图7中心沟模架示意图
三、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、中心沟模架跟着就位的要求。
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10根可自由伸缩的支柱，梁部采用20cm工字钢制作，设计承载60t。
四、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，使用一台挖机可完成栈桥的移动。
为保证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。
栈桥长18～19m，单片宽1.0～1.2m。
在仰拱施工中，两端支撑长度各1.0～2.5m，有效工作面长度约13～16m。
其中，端头梁宽度1m，最小工作面长约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。
五、走行设备
为使栈桥能够做为快速施工法的吊梁，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，见图8，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。
图8轨道吊车示意图
轨道吊车的吊运和卸载定位。
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可以起吊。
仰拱模架、中心沟模架一端放在已施工的填充面上，安设滑动小车。
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，轨道车松动拉杆卸载。
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。
4.3施工步骤
一、隧底开挖、出碴、清底、初期支护、安装仰拱钢筋。
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。
二、模架定位
1）栈桥就位，使栈桥与隧道中线平行；
2）测量放样，确定端头梁位置；
3）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；
4）启动电动绞车，拉动模架系统向前移动6m；
5）利用挂在栈桥上的两个手动葫芦吊住端头梁两端，轨道吊车卸载；
6）松开轨道吊车与端梁之间的拉杆，用手动葫芦上下调整端头梁标高至设计位置；
7）用千斤顶横向调整端头梁至设计平面位置；
8）放下端头梁支柱，使端头梁固定；
9）仰拱排架一端靠紧端头梁上的端头立柱，另一端利用仰拱接茬钢筋和绞车自重固定；
10）用绞车拉住翻折的仰拱模板，人工配合放下仰拱模板至预先布设销钉上，固定模板；
11）撑开中心沟模架，一端在端头梁上定位，另一端在已施作混凝土上定位。
三、止水带及钢筋的安装
仰拱钢筋施做时，全部采用“钢筋定位卡”来辅助钢筋施工,以此来控制钢筋的间距及保护层厚度；钢筋定位采用角钢（63×40×6）制成“钢筋定位卡”。
（如图所示）
尺寸：
每个卡空间距20cm，每个卡口大小3cm×3cm。
图9钢筋定位卡示意图
图10钢筋定位卡效果图
仰拱边墙中埋式止水带施工时,纵向中埋式止水带设置在仰拱矮边墙1/3位置处，前后分别卡在两个角钢（63×40×6）中，并在每1m处设置一个“U”型卡，“U”型卡底部采用螺杆固定，角钢两端头分别置于已施工混凝土表面上及仰拱端头模上，并分别采用钢筋固定牢固（如下图所示）。
图11止水带固定示意图
仰拱端头中埋式止水带施工时，端头采用移动模架钢模，将中埋式止水带规范埋设。
（如图所示）
图11仰拱端头中埋式止水带安装示意图
图12仰拱端头中埋式止水带安装效果图
四、浇筑仰拱混凝土
中部无模板部分混凝土通过自然摊铺的方式，从仰供中部开始纵向摊铺，再向左右两边同时浇筑，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，使仰拱混凝土不留施工缝，一次浇筑完成。
五、仰拱模板拆除
利用绞车和滑轮拉起模板翻折到模架上。
六、浇筑填充混凝土
仰拱模板拆除后浇筑填充混凝土。
中心沟脱模后，将模架整体移到下一作业区继续施工下一段仰拱。
5机械设备
主要机械设备配备见表1。
表1主要机械设备配备表
序号
机械名称
型号
单位
数量
备注
1
移动模架
自制
套
1
6m长
2
电动卷扬机
11Kw
台
1
拖动模架
3
混凝土搅拌运输车
台
2
8m3
6劳动力组织
施工劳动力组织见表2。
表2人员配置及职责分工
序号
人员
人数
工作职责
1
技术人员
1
负责施工技术指导
2
试验工程师
1
负责混凝土质量检查
3
质检工程师
1
负责施工质量控制
4
普通工人
5
负责现场施工
合计
8
7质量控制措施
一、移动模架、模板的刚度必须满足设计要求，防止结构变形。
二、严格落实测量复核制，确保测量放线准确无误。
三、必须对模板进行清洁并均匀涂抹专用脱模剂。
四、浇筑结构前，严格落实“自检、互检、交检”三检制度，确保结构尺寸、防水板、止水带、排水盲管等预埋件设置等准确无误，并固定牢固。
五、保证混凝土原材料质量，同时严格按照施工配合比拌制混凝土，加强施工过程中混凝土的捣固和分层浇筑的厚度控制。
六、加强混凝土养护工作，制作同条件养护试件，试压强度符合拆模强度值后，确定拆模时间。
8安全措施
施工中，严格遵照隧道或地下工程相关规范、规程关于安全方面的规定，确保施工安全。
同时，重点注意以下几点：
一、模架拼装过程中，应将行走滑轮制动，防止模架自然溜滑失控。
二、重型材料移动，如大型模板等尽量采用机械，避免使用人工搬运；凡多人一起搬动大件材料，必须统一指挥，防止重物落地砸伤人员事故。
三、丝杆、螺帽的调整应使用扳手等专用工具，严禁赤手操作，以免伤手。
9应用及效果分析
一、循环时间
根据近期仰拱施工情况，综合考虑洞内施工干扰，每循环按6延米进行计算，仰拱从开挖到混凝土浇筑完成，共需要约48小时，即3延米/天。
因移动栈桥长18m，仰拱施工分为二个区域（开挖、初支及混凝土浇筑）进行流水施工，仰拱各工序施工时间初步分析如表3，有待在施工实践中不断改进完善。
表3循环时间初步分析表
序号
工序名称
所用时间（t）
备注
1
仰拱开挖
12
2
拱架安装
6
3
喷混凝土施工
3
4
钢筋安装
8
5
模板台车走行到位
1
6
浇筑仰拱混凝土
2
7
初凝时间
2
8
浇筑仰拱填充混凝土
2
二、工程质量
仰拱移动模架采用端头梁定位固定，整体模板，模架刚度好，容易加固，有效减少了施工板缝、错台和线条不直等情况，大大提高了仰拱与边墙交界区域混凝土质量。
三、施工组织和工序分区、标准化作业和安全文明施工
模架法施工工艺只需保留一个仰拱作业面，减少了工序分区间的相互干扰，减小了掌子面与二衬之间的作业面数量和总长度，利于二衬及时跟进，保障了隧道施工安全；双车道栈桥保持了洞内开挖出碴作业的交通畅通，文明施工和标准化作业水平显著提高。
四、施工照片如图。
图13中心水沟模板
图14仰拱模板
图15仰拱移动模架施工
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