简易支撑体系在多断面隧道二次衬砌施工中的运用

陈元发，李炜，孙怿飏

（1重庆继兴工程监理有限公司重庆4000152重庆市南岸区城乡建委重庆400060）

简易支撑体系在多断面隧道二次衬砌施工中的运用

陈元发1，李炜2，孙怿飏2

（1重庆继兴工程监理有限公司重庆4000152重庆市南岸区城乡建委重庆400060）

本文以重庆市轨道交通三号线工贸站及相邻区间工程为例，简要探讨同一个工程面对断面形式多、长度短的隧道，在隧道施工中应用有工字钢组成的简易支撑系统与定型模板组成的模板体系，在保证隧道二次衬砌施工质量的同时，加大材料的利用率，降低施工成本的有关技术问题。

定型模板；分析；施工控制

1 前言

因城市地铁及轻轨功能的不同，一个暗挖隧道车站往往设计断面多种多样，若采用全自动液压台车进行隧道的二衬施工，则材料使用率低下，施工成本急增。为解决此类问题，本文以重庆市轨道交通三号线工贸站及相邻区间工程为例，就采用简易支撑体系在多断面隧道二次衬砌施工中的技术运用，作如下说明。

重庆市轨道交通三号线工贸站及相邻区间工程由工贸站及区间隧道组成，其中工贸站由工贸站暗挖隧道、出入口、通道组成，开挖拱形断面达12种之多。针对其拱形断面多这一特征，在其通道之一的活塞风井隧道的施工中，我们利用了型钢简易台架与定型模板组合的二次模板体系，因定型模板及型钢可多次利用，可以降低施工成本及达到二次衬砌混凝土施工的要求。在实际操作中，利用这一技术，在施工质量和降低成本方面，取得了很好的效果。

2 模板体系组成

2.1 模板

因断面形式多样，为保证模板可多次重复利用，该工程选用1500×200×55及750×200×55两种定型模板，采用错缝拼接形成拱形隧道模板体系。

根据隧道二次衬砌断面内弧长，确定每圈的模板数量。为了保证模板拼接牢靠，模板拼装时由隧道一侧底部沿顺时针或者逆时针向另一侧拼装，模板与模板的连接处采用海绵双面胶使模板拼缝密实，防止漏浆造成二次完成面效果不佳。同时模板与模板之间利用U型扣可靠连接。当隧道有较大坡度时应由底部向上部浇筑，这样就可以利用下部浇筑完成的抵消部分下滑力，以稳固模板体系，每次浇筑长度6m～9m为宜。

2.2 支撑体系

重庆市轨道交通三号线工贸站及相邻区间工程活塞风井隧道开挖断面92.7m2，二次衬砌厚度65cm，通过计算确定采用I18工字钢@0.9m间距，作为拱形模板支撑体系（计算思路详见下节）。拱脚利用I18工字钢作为横向支撑，将整个拱架体系形成封闭体系，中部按照间距1m架设横向支撑，纵向采用I18工字钢相连，详见图1模板体系图。

图1 模板体系图

I18工字钢之间利用螺栓通过预先焊接的连接板相连，提高施工进度控制，同时模板与工字钢之间利用L型拉钩连接。

3 模板体系结构设计

因模板系统结构复杂，在其工作期间受到的荷载种类多，如板面自重、衬砌混凝土荷载、允许超挖部分回填荷载、振捣荷载、混凝土入模板冲击力荷载等等，传统的计算方法复杂，随着有限元技术的不断进步，模拟分析技术越发成熟，该工程模板体系采用有限元分析原理，把模板体系按照梁壳模型，模板采用Shell9壳单元，工字钢采用Beam189单元。

以下为荷载的施加和荷载分析：

简易模板体系计算荷载时主要考虑模板台车工作时的混凝土压力、模板自重及振捣荷载等。其他混凝土入模冲击力、流体静压力等组成与其相比影响很小，可忽略不计。

在混凝土未产生初凝的情况下，台车模板所承受的荷载可以按照流体静压力计算，计算公式如下：

P=Xh

其中X为钢筋混凝土比重，取2500kg/m3；混凝土计算灌注高度h分为以下三种工况：

一是灌注模板中下部混凝土时的荷载包括：浇筑混凝土时混凝土产生的横向水平力及向上的浮力。

二是灌注中部混凝土时的荷载：当灌注中部混凝土时，新浇筑的混凝土对模板的压力为流体静压力，有横向水平力及向上的浮力；此阶段第一阶段浇筑的混凝土刚初凝，不考虑上一阶段混凝土产生的静压力，同时也不考虑该部分对下部模板的支撑约束作用。

三是灌注拱部时荷载：当混凝土浇筑高度达到模板顶部高度时，考虑新浇筑混凝土对模板的流体静压力，由横向水平力和向下的压力组成；此时第一阶段灌注的混凝土已完成终凝，已具备了支撑体系荷载的强度。第二阶段浇筑的混凝土刚初凝，不考虑上阶段混凝土产生的静压力，同时也不考虑该部分对下部模板的支撑约束作用。

通过以上三种工况分析，找出主要不利弯矩、剪力组合，以此确定出型钢的型号、间距。

4 结论

本文设计的模板体系不仅能保证混凝土浇筑成型的质量，而且在拥有多个隧道断面的同一个工程中，加大了模板周转，提高了材料的利用率，同液压式定型台车相比，大大降低了工程成本。该方法尤其对于小段面、断面形式多、长度短的隧道更显示出其优越性，在对重庆市轨道交通三号线工贸站及相邻区间工程多断面隧道的施工实践中，取得了很好的效果。根据本次施工的经验，我们还发现，在利用简易支撑体系进行隧道二次衬砌施工时，应注重以下几方面：

（1）浇筑时应保证两侧同时浇筑，两侧的浇筑高差不大于50cm。

（2）在浇筑过程中，为保证浇筑的安全性，浇筑混凝土的速度应予以控制，避免一次浇筑过高，造成模板变形。

（3）定型模板应错缝相接，并利用海绵双面胶将模板接缝处密封，以保证浇筑完成后的效果。

[1]彭卫平，王佳．彭水电站引水隧道定型模板设计与施工[J]．建筑技术，2006，(8)．

[2]赵付安，贺振通．隧道衬砌模板台车的结构有限元分析[J]．山西建筑，2008，(11)．

[3]徐爱英．牛旭．隧道衬砌台车有限元结构仿真及优化设计[J]．塔里木大学学报，2009，(3)．

责任编辑：余咏梅

浅谈如何预防框架、排架及短肢剪力墙填充墙的裂缝问题

随着时代的发展，高层建筑越来越多，框架、排架及短肢剪力墙在建筑设计中应用广泛，建筑墙体使用的轻质材料也是品种繁多。

然而随新型材料的使用，轻质材料墙体与混凝土框架柱、墙、梁交接处的内外墙抹灰层，随季节温度的变化而产生横向、竖向裂缝或是不规则拉裂，这样不但影响建筑工程的外观质量，严重的下雨时还渗漏，影响使用功能，而且增加了维修工作量，浪费材料，严重的还引起用户投诉，给社会与企业都带来不良影响。这也是困扰建筑业最常见的一种质量通病。

近年来，我们针对框架、排架及短肢剪力墙承重结构中的钢筋混凝土材料与围护墙体轻质砌块材料随温度变化系数不一样进行研究，最后采用了弹性交接这一方式，使其在随季节温度变化而产生的变形得到防治。通过多栋框架、排架及短肢剪力墙的施工应用，这一现象得到了明显的治理。具体做法如下：

(1)在砌墙前，先把墙体的平面与垂直轴线放好；墙体拉筋用建筑结构胶把筋植好；或是把墙体拉筋与预埋钢板焊接好；并经检验合格。

(2)把30～40 mm厚，密度为25 kg·m的聚氯乙烯泡沫塑料板，用聚合物砂浆粘贴在有轻质砌体墙交接处的混凝土柱、墙、梁上，其宽度与所砌墙同宽。

(3)待其粘结强度上来后，进行轻质墙体的砌筑，砌体与聚氯乙烯泡沫塑料板相交处，应用砌体砂浆紧贴牢固。

(4)抹灰前，在混凝土柱、墙、梁与轻质墙交接处用每边搭接宽不少于150 mm的钢丝网钉牢；或是在抹灰时，用不少于300 mm宽的防碱玻纤网格布直接镶入抹灰层中，两边各压入宽不少于150mm，最好是用聚合物粘结砂浆。

（摘自：《建筑工人》）

Application of Simple Support System in the Secondary Lining of Multi-section Tunnel

With Gongmao Stop,one stop of the third line in Chongqing rail transit and adjacent interval engineering as an example,this thesis briefly investigates two aspects under the condition of in the same short tunnel with on the form of multi-section.One is the application of a composed of simple I-shaped beam support system consisting of template and template system in the construction.The other is some technological problems of lowering the cost and increasing the utilization of materials.

shaped template;analysis;construction control

U455.4

A

1671-9107（2010）09-060-02

10.3969／j.issn.1671-9107.2010.9.060

2010-7-16

陈元发（1965-），男，工程师，主要从事路桥、隧道监理工作。