仰拱移动模架快速施工工艺在隧道中的应用

刘凡亮，王 勇

(1.中铁二局第四工程有限公司，四川青白江610306;2.中铁二局股份有限公司，四川成都610031)

随着对铁路隧道衬砌的安全性、耐久性、防水性要求越来越高，隧道仰拱要求全幅施工，不留纵向施工缝。但目前国内隧道施工中，由于缺少理想的施工技术和配套设备，仰拱施工的进度和质量往往难以满足要求。仰拱施工的滞后还会影响防水系统、二衬等后继工序的进度，仰拱成为隧道整体施工进度中的控制性工序。为满足这些要求，长大铁路隧道仰拱一般采用仰拱栈桥施工。近年来随着施工机械化的发展，仰拱移动模架快速施工工艺将会取代传统仰拱施工工艺，以满足更高的施工要求［2］。本文以成渝客专缙云山隧道仰拱施工为例，介绍仰拱快速施工技术和配套施工设备的推广与应用。

1 工程概况

缙云山隧道位于重庆市境内壁山～九龙坡区段，起讫里程为DK275+355～DK278+530，中心里程 DK276+942.5，全长3 175 m。隧区属丘陵地貌，丘槽相间，地形波状起伏，地面高层327～637 m，相对高差20～100 m，自然横坡5°～30°，局部较陡，达 70°，最大埋深约 300 m。

隧道地处剥蚀低山地貌，地形受构造控制，山脉走向与温塘峡背斜岩层走向一致。隧道地处剥蚀低山地貌，地形受构造控制。隧区位于新华夏系四川沉降带川东褶皱带中，隧区主体构造为温塘峡背斜。

隧道地表水主要为水库水、沟水、坡面暂时性流水，流量受季节影响明显;地下水为孔隙水和基岩裂隙水，地下水主要以下降泉的形式在冲沟、低洼的地方排泄于地表，流量随季节而变化。泥岩、页岩中裂隙水含量微弱，砂岩中相对较大。隧道涌水量:一般情况5 000 m3/d，雨季7 500 m3/d。

所属地区为弱地震区，地震动峰值加速度为0.05 g，地震动反应谱特征周期为0.35 s。

2 仰拱快速施工设备的组成及功能

高速铁路双线隧道仰拱快速施工设备主要由五部分组成:仰拱模架、中心沟模架、端头梁、栈桥和走行系统。以端头梁为界，移动框架把仰拱作业面分为两个工作区，第一工作区为隧底开挖、出碴、清底;第二工作区为仰拱模板安装、拆除和混凝土浇筑。二者以流水作业的方式组织施工。根据隧道工程实际情况，每个工作区设计为6 m长，以满足施工进度要求。

2.1 仰拱模架

仰拱模架设计为左右两幅，分别由刚性骨架和模板组成(图1)。刚性骨架设置在仰拱不被填充掩埋的外露部份，主要作用是固定、存放和移动模板，以及安设走行设备，传递动力。模板采用大块组合钢模，每幅3块，模板间用枢纽连接，以翻折方式安装和拆除。模板每块长6 m，宽1.1～1.2 m，用10 cm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。

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侧浇筑，混凝土浇至仰拱模板下沿时，改由仰拱两侧的顶部入模，使仰拱混凝土一次浇筑完成［3］。经现场试验证明:混凝土坍落度在120～140 mm的情况下，从仰拱与二衬边墙设计施工缝处向下设置3.0 m长的弧形模板，即能很好地满足仰拱混凝土一次整体浇筑的施工要求。

图1 仰拱模板示意

2.2 中心沟模架

中心沟模架采用模架、模板一体式设计，采用20 cm工字钢为模架，在模架上固定6 mm厚钢板作面板和底板，满足填充施工中预留中心水沟的要求(图2)。

2.3 端头梁

根据仰拱和填充混凝土的结构尺寸设计端头梁，端头梁就位后，仰拱模架、中心沟模架随之就位。端头梁底与仰拱中埋式止水带位置一致，设计为弧形，便于固定中埋式止水带。端头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，用以定位仰拱模架。梁部采用20 cm工字钢制作，设计承载60 t。为适应隧底开挖清理后的地形情况，端头梁共设置10根可调整高度、自由伸缩的支柱(图3)。同时，在隧底开挖出碴时，作为栈桥的临时支撑，满足混凝土罐车上栈桥浇筑仰拱混凝土的作业要求，是快速施工设备的核心部分［1］。

图2 中心水沟模架示意

图3 端头梁示意

2.4 栈桥

考虑洞内施工双车道通行要求，采用4片分离式型钢梁组成两幅栈桥。栈桥设计为双层结构，上层主要采用20 cm工字钢，做成弧形，使桥面成为拱桥面［4］;下层用36 cm工字钢制作，上下两层之间每隔1 m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(图4)。栈桥长20 m，单片宽1.2 m，重约10 t，使用一台挖机可完成栈桥的移动。

图4 栈桥示意

在仰拱施工中，栈桥两端支撑长度和仰拱开挖斜坡共长7 m，有效工作长度约13 m。其中，端头梁宽度1 m，把有效工作长度平均划分为6 m长的两个作业区。

2.5 走行设备

以栈桥为移动吊梁，利用栈桥梁片下层工字钢翼板为轨道，配备一个轨道吊车，使之能吊起端头梁(图5)。走行设备为与栈桥配套的自制轨道吊车，配套2台8 t的绞车为动力，在绞车的拉动下，端头梁、仰拱模架、中心沟模架沿栈桥整体移动到下一工作面［1］。轨道吊车采用20 cm槽钢作梁，每侧各设两个滑轮与栈桥的底层工字钢翼板咬合，以栈桥为吊梁，可使模架系统整体移动，确保走行顺畅。

图5 轨道吊车示意

轨道吊车的吊运和卸货定位。因端头梁有可以伸缩的支柱，用拉杆把端头梁与吊车连接拉紧后，收缩端头梁的支柱，即可起吊。仰拱模架和中心沟模架的一端安设有滚行轮，可在已施工的填充面上移行。另一端与端头梁连接，在绞车的拉动下整体向前移动。模架系统整体移动到指定里程后，需要上下调整标高，左右调整平面位置。在栈桥上挂设手动葫芦，提升端头梁，松动轨道车拉杆卸载。通过手动葫芦先上下调整端头梁至设计标高，再用千斤顶横向调整端头梁至设计平面位置，然后放下端头梁的支柱完成定位。

早期中立评估制度是在美国特定的时代背景和诉讼体制下产生的，照搬移植并不一定可取，但是，通过对民事审前程序在定位、主体、价值和效力上的改造，以发挥其二元性价值(即诉讼准备和纠纷解决的双重价值)则对我国的民事审前程序改革极具借鉴意义。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

利用仰拱快速施工设备提供的系统功能，通过合理安排施工工序，形成仰拱快速施工技术工法。两个工作区流水作业，流程如图6所示。

图6 仰拱快速施工作业流程

3.2 操作要点

仰拱快速施工设备施工工序及操作要点如表1所示。

表1 仰拱快速施工工序及操作要点

4 施工注意事项及安全措施

(1)安装端头梁时要检查端头梁支柱受力是否正常。

(2)行走设备移动前须保证栈桥轨道上无障碍物，设备行走过程中，注重保持两部绞车行走一致，以防止在行走过程中偏移。

(3)仰拱应及时施作，与开挖面的距离不宜超过衬砌浇筑段长度的3倍。

(4)仰拱施工前必须清除隧底虚碴、淤泥和杂物，超挖部分应采用同级混凝土回填。

(5)仰拱混凝土应整体浇筑一次成型。填充混凝土应在仰拱混凝土终凝后浇筑，填充混凝土强度达到5 MPa后允许行人通过，达到设计强度的100%后允许车辆通行。

(7)根据设计要求，施工缝处钢筋应断开，并要注意与拱墙衬砌施工缝处于同一竖直面上。

(8)模架拆卸、安装过程中，应将行走滑轮制动，防止模架自然溜滑失控。

(9)定期对设备进行保养和维护，特别是绞车牵引钢丝绳和栈桥的状态要重点检查。

5 结束语

成渝铁路客运专线自从引进铁路双线隧道仰拱快速施工技术和配套设备后，经过一段时间的实践和摸索，改变了传统的隧道施工组织模式，使仰拱施工循环时间缩短为传统施工循环时间的1/3～1/2，使仰拱施工月进度保持在120 m，具有显著的社会效益和经济效益。

［1］张勇，王云波，刘仁智，等.隧道仰拱快速施工技术及配套设备的开发与应用研究［C］∥2011年中铁二局隧道施工技术交流会论文集，2011

［2］马艳卫.液压移动式仰拱栈桥在隧道仰拱施工中的应用［J］.山西建筑，2011(1)

［3］江怀瑞.仰拱施工工艺在隧道施工中的应用［J］.建筑工程，2006(7)

［4］靳跃进.铁路隧道仰拱施工控制［J］.山西建筑，2009(2)