隧道大管棚导向墙施工方法比较

杨伦

（中铁大桥局第五工程有限公司，江西，九江，332001）

隧道大管棚导向墙施工方法比较

杨伦

（中铁大桥局第五工程有限公司，江西，九江，332001）

隧道施工中超前预支护大管棚导向墙不同施工方法及比较。

隧道；导向墙；施工方法

一、工程概况

1、赣闽隧道工程概况

赣闽隧道（赣境）进口设计里程DK136+134-DK136+685，全长551米。地表0.5-3m深度范围内为粉质黏土，硬塑σO=180kPa；粉质黏土以下地质为变质砂岩夹炭质板岩，局部炭质页岩，岩性变化为全风化-弱风化，全风化σO=250kPa；强风化σO=400kPa；弱风化σO= 600kPa。

2、叶坪隧道工程概况

叶坪隧道起始里程DK130+805，终止里程为DK134+390，全长3585m。隧道为时速200km/h客货共线双线铁路隧道，隧道内线间距为4.50m。本隧道设计为1.16%上坡。本段开挖断面岩性根据设计文件为变质砂岩夹炭质板岩，岩石破碎。其通过地层岩性为全风化～弱风化变质砂岩夹炭质板岩，局部炭质页岩砂砾岩。

二、施工方法

1、赣闽隧道（赣境）进口导向墙施工方法

（1）施工准备

施工场地原地貌为山林地区，树木和杂草十分茂盛，所以施工前首先对施工场地进行平整，主要采用人工配合机械进行表面植被和浮土的清理，场地的平整。并由测量组使用GPS放样出开挖截止线，并用石灰洒出开挖截止线。

（2）施工工序流程

平整场地→测量放样→断面开挖→套拱支架制作和安装→支架两端底脚砼浇注→喷支架砼→套拱、导向管安装→导向墙模板安装→导向墙砼浇注

（3）施工方法

①平整场地：采用人工将施工场地周围内植被和浮土清除，机械进行场地平整。

②测量放样：测量组使用GPS将开挖起截止线各控制点放出，同时在各控制点处打下木桩，并使用石灰将开挖起截止线洒出。

③断面开挖：采用一台PC220挖掘机进行断面开挖，开挖过程中使用一台ZL 50装载机配合清理弃碴，开挖过程中严格控制开挖线，严禁超挖及超出截止线。

④套拱支架制作和安装：套拱支架使用冷弯机分两段制作，套拱支架弯曲半径为7200mm、单根弯曲角度为60º，两段套拱支架采用连接板螺栓连接。安装过程中首先由测量组放出两底角和拱顶控制点，然后由吊机配合人工进行支架拼装。

⑤浇注支架两端底脚砼（见图 1）：浇注底脚砼时必须严格控制浇注速度，分层振捣密实，在各转角处必须确保振捣到位，以确保浇注质量和外观。

图1

⑥喷支架砼：喷射砼采用干喷机进行施工，喷射砼前首先在套拱中绑扎一层钢筋网片（见图 2），然后采用对称喷射至下而上施工，喷射厚度以将钢筋网片覆盖为宜。

图2

⑦套拱、导向管安装：测量组使用GPS放出拱脚以及拱顶控制点，然后使用吊机将单片型钢起吊到位，并使用螺栓将两片型钢连接牢靠。待连接完成后测量组进行复测各控制点标高和里程，并将设计标高和里程进行核对，拱顶标高由设计标高加预留沉降量两部分组成，预留沉降量以围岩等级以及洞口地质情况综合决定。由于本施工点围堰级别为Ⅴb且松散，综合分析后确定预留量为 30cm。安装导向管前首先根据大管棚施工参考图计算出各导向管的三维坐标，测量组根据参数在套拱上放样出导向管位置，并在控制点上焊接长10cm钢筋头作为定位钢筋。导向管角度调整好后，将其焊接牢靠在定位钢筋上。

⑧导向墙模板安装：模板加固钢筋按1m的间距焊接牢靠在套拱支架之上，模板采用胶合板制作，单块模板宽度为 1m，长度及外轮廓线由套拱曲线决定，模板制作由两端向中间现场逐块制作安装。外侧模设两条钢筋背带和一条方木背带，背带间距为 30cm，钢筋背带与固定钢筋焊接牢靠。顶模只安装两端底角2m长范围内的模板，其余部分待浇注砼时进行分段安装。

⑨导向墙砼浇注：砼浇注采用装载机和挖掘机配合施工。砼对称浇注单边长度达1-1.5m后，将浇注完成部分顶模进行安装，并将该段背带同固定钢筋焊接起来。按此施工方法循环进行施工，直至浇注完成。在浇注过程中严格控制浇注速度，以防止由于浇注砼太快溢出或是爆模。振动棒震动过程中不得长时间贴模振动，在侧模处只需将振动棒插入砼内快速拖动振捣，靠墙一侧必须充分振捣。

2、叶坪隧道进口导向墙施工方法

（1）施工准备

该施工场地原地貌为山林地区，地表树木较多，杂草茂盛，所以首先对施工场地进行平整，主要采用人工清除地表植被和浮土，并由机械刨除树桩、树根。待场地清理完毕后由测量组使用GPS放出截止线各控制点，同时用石灰洒出开挖截止线。

（2）施工工序

平整场地→测量放样→断面开挖→套拱支架以及套拱制作→套拱支架、套拱以及导向管安装→导向墙模板安装→导向墙砼浇注

（3）施工方法

①平整场地：采用人工将施工场地周围植被和浮土清除。

②测量放样：由测量组使用GPS将开挖截止线各控制点放出，同时在各控制点处打下木桩，并使用石灰将轮廓线画出。

③断面开挖：采用一台 220挖掘机进行断面开挖，过程中使用一台50装载机配合清理弃碴，开挖过程中严格控制开挖线，严禁超挖及超出截止线。

④套拱支架以及套拱制作：套拱支架以及套拱使用冷弯机分三段制作，单段套拱弯曲角度为60º，两两间采用螺栓连接。单品套拱制作完成后进行预拼装，拼装完成后对存在的问题进行修改。

⑤套拱支架、套拱以及导向管安装：首先由测量组使用GPS放出套拱支架和套拱各控制点（拱脚控制点和拱顶控制点）。套拱支架安装完成后对支架进行加固及每间隔两米设置一道钢管支架，单道支架由三根Φ50钢管并排组成。套拱安装首先由吊机将两侧单片型钢分别起吊到位后，再将第三片起吊。起吊完成后用螺栓将型钢两两连接牢靠。拼装完成后测量组进行复测型钢顶面中心标高和里程，并与设计标高和里程进行核对，拱顶标高由设计标高加预留沉降量两部分组成，预留沉降量由围岩等级以及洞口地质情况决定。安装导向管前首先根据大管棚参图计算出各导向管的三维坐标，测量组根据各参数在套拱上放出控制点，导向管根据控制点调好角度后焊接在套拱上。

⑥导向墙模板安装：模板加固钢筋按2m的间距焊接牢靠在套拱支架之上，模板使用宽20cm长100cm厚5cm木板。外侧模设两条背带，其间距为 50cm，且与固定钢筋焊接牢靠。侧模沿套拱轮廓线逐块拼装，并固定牢靠在背带上。

⑦导向墙砼浇注：导向墙砼采用天泵对称浇注，每浇注完成2-3m便将浇注完成部分顶模安装并加固，以此循环施工直至浇注完成。在浇注过程中严格控制浇注速度，振动棒震动过程中不得长时间贴模振动，在侧模处只需将振动棒插入砼内快速拖动振捣，但在靠墙一侧振捣时必须充分振捣。由于是天泵浇注冲击力比较大，严禁正对侧模冲击浇注。以防止砼由于浇注太快溢出或是爆模。

三、施工方法综合对比

1、力学性能对比采用迈达斯建模计算，模型结构参照设计图纸制作。设置参数如下：设计荷载为混凝土自重：23 KN/M；（由于砼自重并非完成作用在套拱或套拱支架上）

材料特性：I18型钢参数；

边界条件：固定端（无位移和转角）。赣闽隧道套拱支架模型：

叶坪隧道进口套拱支架模型：

建模计算得：

赣闽隧道套拱支架内应力 δmax = 13.1 MPa ；

赣闽隧道套拱支架变形量 Δ = 50.311mm ；

叶坪隧道进口套拱支架内应力 δmax = 12.3 MPa ；

叶坪隧道进口套拱支架变形量 Δ = 46.211mm ；

计算所得数据如下：

赣闽隧道套拱支架内应力 δmax = 13.1 MPa ；

叶坪隧道进口套拱支架内应力 δmax = 12.3 MPa ；

赣闽隧道套拱支架变形量 Δ = 50.311mm ；

叶坪隧道进口套拱支架变形量 Δ = 46.211mm ；

以上数据均满足设计图纸以及相关规范的要求。

2、经济性对比

由现场实际材料、机械和人工使用量统计得出，赣闽隧道导向墙更为经济.

四、总结

经过以上对比分析后我们首先可以得出以下结论：

1、赣闽隧道（赣境）进口导向墙施工方法较叶坪隧道进口导向墙施工方法工序较多，施工时间更长。

2、两隧道在施工费用方面通过定额得出赣闽隧道（赣境）进口导向墙施工较叶坪隧道进口导向墙施工少投入，更为经济。

3、两导向墙支架在力学分析上可以看到，虽然结构形式有所不同，加固方法有所区别，但是两结构稳定性和安全性基本是相同的。

导向墙的施工可能有很多种方法，也存在很多比以上两种施工方法在结构上更为安全的，在费用上更为节省的，在外观上更为美观的。但在对比完两中方法后，建议当在工期允许的情况下使用赣闽隧道（赣境）进口导向墙施工方法进行指导施工。此方法可以在满足施工要求的前提下，减少施工费用的投入，从而提高工程的经济效益。

[1]《赣州至龙岩铁路扩能改造工程赣闽隧道设计图》图号：赣龙扩施（隧）-37

[2]《赣州至龙岩铁路扩能改造工程叶坪隧道设计图》图号：赣龙扩施（隧）-36

[3]《铁路隧道工程施工技术指南》TZ204-2008

TU148

1674-3954（2011）03-0318-02

杨伦,(1981-)男,安徽省合肥市人,助理工程师