大断面拱涵施工技术

段利宾

大断面拱涵施工技术

段利宾

摘 要：大断面拱涵由于适用的局限性，在铁路施工过程中使用较少。结合宝兰客运专线兰州铁路枢纽工程高矢拱涵的施工地理特点和工期要求，通过加工专用的内、外模走行台车，较好地解决施工中的问题，既节约成本又提高施工进度，对类似工程具有一定的借鉴作用。

关键词：拱涵；大断面；走行台车；成本；施工进度

0 引言

目前国内的涵洞多以盖板涵、箱型涵居多，拱涵特别是较长的大断面拱涵相对较少。随着铁路的快速发展，在遇到河流地段峡谷相对较小，但需跨越宽度又较大时，大断面拱涵比桥梁施工更实用、更节省成本。以宝兰客运专线1-9．0m高矢拱涵为例，对施工技术及工艺进行改进，提高施工效率、节约施工成本。

1 概况

新建铁路宝兰客运专线兰州铁路枢纽工程DCSK4+024（1-9．0m）高矢拱涵位于存车场范围内，该拱涵位于兰州市七里河区范坪村境内，为跨越小金沟排洪而设，该涵采用1孔9m钢筋混凝土拱涵设计，涵内净宽9m，净高8．1m，全长546m，基础位于砂质黄土层，出入口采用M10浆砌片石铺砌。

2 设计方案比选

方案1：采用传统施工工艺，满堂支架+木模板拼装施工。该方案在涵洞施工方案中较为常见，但对于较长的大断面拱涵所需的材料及劳动力投入较大，且施工周期较长。

方案2：内模采用定制钢模板台车，外模采用钢模或木模拼装施工。该方案与隧道工程明洞施工相似，技术方案也较为成熟，按常规施工该方案可行度较高。

方案3：拱涵内模及外模均采用专门定制的钢模台车进行施工，并配备自行行走系统。该方案虽然在目前施工中采用较少但施工效率最高，且投入也较小，特别是模板、支架的投入费用大大降低，同时节省满堂支架施工及模板拼装施工的时间，施工效率得到很大提升。

3 施工方案及工艺

综合考虑施工安全、质量、工期、成本等因素，结合本工程的施工特点，可以看出方案3效果最为可行，具有相对安全可靠、操作简单、施工效率较高、节约成本等优点，能很好满足现场施工需要。

3.1 台车构造及体系

台车主要由内模、外模、端模、液压/丝杠系统、支撑系统、行走系统、轨道等组成（见图1），台车高度10．98m，净宽4m。

3.2 基础施工

基础采用C40钢筋混凝土，呈凹字形，两端高4．0m，中间2．5m。基础施工完后当混凝土强度达到要求时进行台车拼装施工。

3.3 台车拼装

根据现场实际条件，台车拼装采用25t吊车，人工倒链、装载机配合。外模台车拼装于拱涵基础外侧的行走轨道上，轨道长度12．5m/单元。按照铁路轨道标准，单元连接处采用鱼尾板相连。外模门架采用双层横梁，同时增设4件纵向防滑装置，在纵向上将整套模板与门架牢牢连接成整体，通过纵向防滑限位装置固定在门架横梁上，顶部模板只能随上纵梁左右平移，不出现前倾或后倾现象，这样模板才不会出现“跑模”。同时，为了保证模板两个端头的强度，门架的纵向长度与模板总长一致，从而避免模板在使用时不会出现典型的喇叭口。台车内模原理与外模相似，内模台车顶部不设置伸缩系统，下部设置横向伸缩系统保证快速拆模。台车内外模直接拼装于拱涵基础上，拼装完成后对各部位及细节处进行检查、打磨，并涂刷脱模剂。

图1 拱形台车正视图

3.4 涵身施工

拱涵内模台车拼装完成后进行钢筋绑扎，钢筋绑扎按照设计图纸要求进行施工。施工完成经检验合格后将外模台车通过轨道及行走系统将外模台车移动至准确位置。内模、外模台车固定，安装堵头板模板及伸缩缝材料，检验合格后进行混凝土浇筑施工。拱涵顶部预留楔口，其宽度为30cm，拱圈强度达到70%以上时方可进行合拢。内模台车为一个整体结构（见图2），外模台车模板为两块分离式模板结构（见图3），安装完成后外模顶部预留1．5m混凝土浇筑及伸缩口，保证混凝土浇筑施工及前期的混凝土本身变形。

3.5 拆模与养护

涵身浇筑完24h后涵身新浇混凝土强度能达到5MPa，可拆除外模；新浇涵身混凝土3d强度能达到70%，可拆除内模。内模拆模时支撑和液压系统同时收缩使台车与混凝土脱离，再通过台车行走系统移动至下一单元拱涵施工。外模拆模时通过提升模板使之与混凝土脱离，通过行走系统移动至下一施工单元，进行打磨、涂刷脱模剂，准备下一施工单元的施工，拆模完成后的混凝土及时进行覆盖、养护。

图2 台车内模现场

图3 台车外模现场

3.6 施工安全及实用性分析

拱涵台车的应用比常规施工具有更高的安全性和实用性，大大节约了拉动力和材料的浪费，使拱涵施工向“工厂化”迈进了一步。最重要的是台车只通过人工操作行走系统进行控制，省略常规施工中搭设脚手架、拼装模板等需较大劳动力的工序，避免高空作业等施工发生。同时该台车的应用更加灵活和多变，为加快施工进度可通过增加内模台车的数量和钢筋绑扎劳动力来满足紧张的工期要求，外模台车仅需钢筋绑扎完成后浇筑混凝土和等待拆模的时间。施工控制灵活、简单，能够满足不同工期和条件下的要求，值得在施工中多推广和应用。

4 结束语

1-9．0m高矢拱涵施工从2013年8月开始进行第1节拱圈施工，截至2013年12月全部浇筑完成。投入内模台车4台，外模台车2台，比原先常规方案计划工期提前4个月以上，并很好地节约了施工成本。通过我国建筑行业近几十年的发展历程可以看出，建筑业的施工逐渐向自动化、机械化的方向迅速发展。该案例的成功应用也正符合这样的发展规律。

段利宾：中铁二十一局集团有限公司兰州枢纽项目部，工程师，甘肃 兰州，730000

责任编辑 苑晓蒙

中图分类号：U445

文献标识码：A

文章编号：1672-061X（2015）05-0042-02