节段拼装式管棚浇筑施工技术研究

童涛，刘春刚

（中交路桥南方工程有限公司，北京101100）

1 引言

在复杂地形地质条件下进行隧道开挖时，提升隧道进、出洞的围岩稳定性，改善开挖轮廓线控制的准确度，防止洞口塌陷、滑坡等工程事故的发生，通常，需要采用管棚施工技术进行支护。

为提升洞口管棚的施工效率、改善现场施工质量，一些学者和工程技术人员进行了有针对性的研究，如薛俊斌[1]、李伟[2]、雷海强[3]、刘文彬等[4]、赵经纬[5]、杨春[6]等从不同角度对隧道棚超前支护施工技术进行研究；衡朝阳等[7]、杜姜[8]、陈晓东[9]、罗统明[10]、牛睿聪[11]、肖作明[12]深入研究了隧道管棚的设计理论及施工参数；李华勇等[13]、李成明[14]、赵凌红[15]开展了隧道管棚超前支护施工质量控制及病害预防措施研究。

分析表明，现有研究成果虽可在适宜工况下取得较好的工程应用效果，但研究的侧重点主要集中在管棚结构与洞口围岩的整体性增强、超前导管的打设注浆等方面，针对明洞管棚浇筑施工结构打设、钢筋笼布设质量提升等方面的研究成果相对较少，难以满足工程实践需要。同时，现有工程措施和技术成果中，尚存在施工效率提升、支撑体系改善、施工工艺简化等问题亟需解决。鉴于此，为弥补现有技术的不足，本文以工程为对象、工艺为核心，对节段拼装式管棚浇筑施工技术进行了研究。

2 管棚浇筑施工难点分析

2.1 模板安装定位难度大

模板支设一直是混凝土浇筑过程中的重要环节，对现场施工效率和混凝土浇筑质量影响显著。对于隧道管棚工程，其模板结构高度大、结构复杂、连接节点多，模板支撑体系的受力和稳定性常难量化；同时，受限于现场施工条件，模板构件的空间位置难以控制，板块间的连接强度不易保证，易出现拱圈部位漏浆、拱脚部位爆模等工程问题。

2.2 混凝土浇筑质量难以控制

受控于混凝土配合比、模板支设质量、混凝土养护施工质量等因素影响，混凝土浇筑施工质量常常是工程质量控制的难点。相对于梁、板、柱的混凝土浇筑工程，管棚混凝土浇筑工程具有浇筑落差大、混凝土流动性差、现场振捣密实难以控制等问题。

2.3 支撑体系安装布设难

模板支撑体系的安装定位不但会影响模板支设质量，而且会对工程施工的安全性产生一定影响。对于隧道管棚工程，其支撑体系布设包括内模内支撑和外模外支撑2 部分，传统依靠钢管、与垫板组合的支撑体系，常常涉及节点快速连接、间隙快速消除、空间位置精确控制等问题。

3 施工结构改善设计

基于现有研究成果中的不足和工程技术提升需要，结合隧道管棚混凝土浇筑的难点问题，对现场施工结构进行优化设计，隧道管棚浇筑施工结构示意图见图1。

图1 隧道管棚浇筑施工结构示意图

1）在管棚的内侧设置内侧撑柱，并在内侧撑柱与地基土之间设置柱底承压板，并通过内柱限位槽限定内侧撑柱的位置；在内侧撑柱的顶端部设置平台顶板，侧壁面向内侧模板侧设置侧面撑杆；在平台顶板与内侧模板之间设置支撑底板和顶面支撑杆；侧面撑杆采用钢管轧制而成，其长度可调，与内侧模板垂直相交，与内侧撑柱之间设置支撑转动铰。

2）在管棚的外侧设置外侧撑柱，并在外侧撑柱与地基土之间设置外柱承压板；在外侧撑柱的顶部设置外侧横梁；在外侧撑柱和外侧横梁上均设置滑移箍板，并使滑移箍板与外撑横杆和外撑立杆相连接；滑移箍板采用钢板轧制而成，套于外侧撑柱和外侧横梁上，并设置与外撑横杆和外撑立杆相连的螺孔。

3）在外侧模板上设置撑杆连接体、顶部灌注管和底部灌注管，并使撑杆连接体与外撑横杆和外撑立杆相连；在内侧模板上设置第一钢筋限位体和第二钢筋限位体；第一钢筋限位体和第二钢筋限位体均采用长度可调的螺杆与螺栓组成，其插入端分别与内层钢筋和外层钢筋相接，混凝土初凝前取出第一钢筋限位体和第二钢筋限位体。

4）使外侧模板的脚部与外模导墙相接；所述外模导墙采用混凝土浇筑或钢板轧制成，其内侧弧度与外侧模板相同。

4 结构特点分析

1）研究结构通过顶面支撑杆和侧面支撑杆对内侧模板提供支撑，可大幅降低内侧模板空间位置定位难度，简化支撑体系的受力。

2）研究结构在管棚外侧设置外侧撑柱和外侧横梁，并在外侧撑柱和外侧横梁上分别设置滑移箍板，可满足外撑横杆和外撑立杆快速连接的需要；同时，外撑结构体系简单、受力明确，可有效降低结构受力分析的难度。

3）研究结构可通过内侧模板上的第一钢筋限位体和第二钢筋限位体对管棚内部内层钢筋和外层钢筋进行控位，可满足管棚钢筋位置准确控制的要求，解决了钢筋保护层厚度不足的问题。

4）研究结构可通过外侧模板上的顶部灌注管和底部灌注管同步对内侧模板与外侧模板围合而成的空腔内灌注管棚混凝土，可有效降低混凝土现场灌注的难度，提高混凝土灌注质量。

5）研究结构在外侧模板的底部设置外模导墙，可同步满足外模辅助定位、浇筑结构整体性增强的要求。

5 结语

受外界环境因素和浇筑施工工艺及结构的影响，隧道管棚的混凝土浇筑施工质量一直是工程施工控制的难点。本文从施工效率提升、支撑体系改善、施工工艺简化等方面进行技术创新，形成了节段拼装式管棚浇筑施工技术。

对比现有工程施工结构，节段拼装式管棚浇筑施工技术在降低模板支设难度、提高钢筋笼定位精度、改善混凝土浇筑质量、简化模板支设体系受力、提升施工结构整体性等方面具有一定优势，因地制宜地采用可取得良好的工程应用效果。