公路隧道仰拱填充模板与移动栈桥工装优化

甘小江 ，廖华健 （中铁隧道局集团建设有限公司，广西 南宁 530003）

0 前言

当前，大多数隧道采用简易栈桥作为辅助工具进行仰拱施工，仰拱两侧弧形段模板就位采用挖机或装载机配合，模板定位精度差、易跑模，混凝土浇筑时，无法有效振捣，难以成型，质量无法控制。填充内双中心沟模板在栈桥正下方，模板安拆困难，效率低。为解决仰拱两侧弧形段的混凝土质量和成型，提高双中心沟模板安装、脱模的效率，在机械无法配合的情况下，利用栈桥跨度大、自行行走的特点，将中心沟、弧形模优化组合成整体，模板与栈桥有效联接，使在栈桥行走时同时将排水沟模板、仰拱一起前移，达到了整体自行快速前移、就位的目的，且不需要挖掘机等设备配合起吊、转移模板。本文依托芜黄高速公路特长隧道展开此项工艺工装优化。

1 工程概况

S11芜湖至黄山高速公路WHLJ-5标雾岭头隧道右线长5706m,左线长5682m，左右线间距为 23.0m～25.4m，洞身主要穿越中风化泥质粉砂岩，Ⅳ、Ⅴ级围岩占比99%，线路纵向单面坡-1.05%。隧道仰拱填充内设计双中心排水沟，左右排距隧道中心线均为1.5m，排水沟为底宽0.8m，顶宽1.1m的梯形断面[1]（见图1）。

图1 填充双中心沟结构图（cm）

2 工装优化原理与特点

2.1 工装优化原理

隧道仰拱自行式移动栈桥有效跨度24m，采用5t手动葫芦将填充内双中心沟的钢模板悬挂于栈桥纵梁下方，中心沟两侧模通过丝杆联结；在栈桥两外侧采用I14型钢焊接成悬臂支撑桁架，并用3t手动葫芦把仰拱弧形模悬挂于支撑桁架端部对应的弧形段位置处，由此两种模板与栈桥联成整体。栈桥前移时将中心沟模、仰拱弧形模同步前移，到位后通过手动葫芦快速下放模板安装、加固，形成前12m仰拱混凝土和后12m填充混凝土同时浇筑，提高了效率，并实现仰拱和填充分开浇筑工艺。

2.2 工装优化后特点

①整体快速前移、安装就位：将中心沟模板、弧形模与移动栈桥优化组合形成有效连接，使栈桥在行走时同时将排水沟模板、仰拱一起前移，达到了整体自行前移、快速就位的目的。

②降低劳动强度、降低工费：移动栈桥行走到位后，中心水沟模、弧形模也依次到位，无需人工将模板分开拆除、转移，降低劳动强度，减少劳动力。

③不需机械配合，节约设备成本：优化后利用自行式移动栈桥的结构特点，将模板整体同时前移，不再需要挖机或装载机配合吊装中心沟、仰拱模板，减少机械投入，节约设备成本。

④平行作业:优化后的整体式移动栈桥，利用自身有效长度，形成前一组浇筑仰拱混凝土，后一组同时浇筑填充混凝土，到达仰拱、填充平行作业，且满足仰拱与填充分开浇筑工艺要求，提高施工效率。

图2 仰拱填充施工流程图

3 工艺操作要点

3.1 工艺流程

施工工艺流程：施工准备→测量放样→移动栈桥行走→双水沟模板、端头模就位安装→仰拱弧形模、端头模就位安装→模板校核→前组仰拱、后组填充混凝土浇筑→拆模→养护。

图3 自带仰拱弧形模移动栈桥

①在仰拱两侧弧形段增设弧形模板，根据施工图圆弧尺寸加工钢模，弧长1.15m，每侧弧形模分两节，每节长6m，共12m，两节间通过螺栓连接；在栈桥两侧采用I14型钢制作成悬臂桁架，上横梁型钢一端焊接在栈桥上，另一端延伸至与仰拱弧形模相对应位置，横梁下方设I14型钢的斜撑，以增强横梁的水平和刚度。在横梁上悬挂3t的手动葫芦起吊弧形模，每侧6个葫芦。

②根据填充内双中心水沟的结构尺寸制作钢模，每排中心沟分两节，每节6m，共12m，中心沟两侧模板采用丝杆进行连接，通过丝杆调节宽度。在栈桥下纵梁上按前后两处焊接挂设手动葫芦的“耳杂”吊环件，每排中心排水沟采用4个5t葫芦悬挂钢模板。

图4 自带填充中心沟钢模移动栈桥

图5 填充关模整体效果图

图6 仰拱弧形模安装图

图7 仰拱及填充同时浇筑示意图

效益对比表 表1

③移动栈桥行走时，携带双中心沟模板、两侧弧形模同时前移至就位处。测量组放出填充端头里程线和模板定位线，利用移动栈桥自行液压系统和纵梁下的手动葫芦链进行调节，使双中心沟模板就位，并调节横向连接丝杆，使水沟上下口距离符合设计要求的梯形断面。双水沟模板调整加固完成后，安装填充端头的钢模及侧沟边模。随后安装前一模的仰拱弧形模，首先根据放样结果安装底部的支撑定位22mm钢筋，再通过手动葫芦将弧形模放到支撑钢筋[2]，并加固，以防弧形模跑模、上浮，报验合格后浇筑混凝土，形成前方浇筑仰拱混凝土，后方同时浇筑填充混凝土，提高整体施工效率。

④脱模：拆模时松动水沟横向丝杆将中心沟模内收即可完成脱模；弧形模通过悬臂桁架上的手动葫芦吊起脱模，达到快速脱模目的。

4 效益分析

4.1 经济效益

雾岭头隧道仰拱及填充模板与移动栈桥经优化为一体化施工后，与传统施工工艺相比，经济性体现如下。

①减少挖掘机配合调运双排水：沟和仰拱边模关模人员从6人减少至2人，每模仰拱和填充关模时间节约12h。按照工费、油耗、维修费用计算：6500元（人/月）×24月（工期）×6人+13L/h（挖机每h耗油量）×2h（工时）×6.4元/L（油费单价）×2台×228次+6.6万元（木材）=107.8万元。优化改造成本投入：2万元/座（改造投入设备、材料、人工）×2座=4万元，本隧道预计节约工费成本73万元。

②每循环12m的仰拱填充用时由4天缩短至2天（不含混凝土养生时间）。

4.2 社会效益

图8 填充梯形排水沟成型

图9 仰拱成型效果图

优化成果投入使用后，大大提升了施工效率，降低劳动强度，提高了施工工艺标准化水平和混凝土质量，受到了业主、质监局、监理、设计等相关方的一致好评，并作为样板在芜黄项目全线范围内加以推广。

4.3 环境效益

将仰拱弧形模、双中心沟模板与移动栈桥优化组合形成整体后，不需要挖机、装载机等设备配合，减少了挖掘机或装载机使用排放尾气造成的洞内空气污染，改善了洞内施工环境。

5 结语

S11芜黄高速公路雾岭头隧道针对特长隧道在仰拱填充内设计双中心排水沟的特点，将移动栈桥、中心沟模、弧形模进行了工艺工装优化组合，在投入使用后，仰拱填充左线已施工1130m，右线已施工660m，在施工效率、工艺标准化、质量控制、机械化配套使用等方面均取得了良好的效果和效益，具有很好的借鉴和推广作用。