地震断裂带大断面特殊变形缝施工技术

王泱泱 卢 军

（北京市政路桥股份有限公司,北京 100068）

1 概述

目前我国对于特殊变形缝施工技术的研究多偏向于改良特殊变形缝设计,如李晓博等人（2020）提出取消特殊变形缝外环橡胶止水带,建议止水带设置外隔板和中隔板,板上设企口,引导止水带延板上企口开裂；[1]雷永生、邓国华（2012）研究了特殊变形缝渗水问题并提出从材料、增加中埋式止水带、改善注浆管等方面进行改进；[2]中国铁道设计研究总院有限公司（2019）发明涉及一种穿越活动断层的大变形隧道现浇钢筋混凝土结构施工方法[3]、中铁第一勘察设计院集团有限公司（2019）实用新型涉及一种应对活动断层错动的变形缝防水结构[4],均是对断裂带的结构形式进行设计。现有文献并未对特殊变形缝如何施工进行详细说明,施工过程中的难点尚待解决。

2 乌鲁木齐地铁1 号线10 标段工程概况

2.1 特殊变形缝设计概况

新疆乌鲁木齐市地铁1 号线10 标段工程小西沟站～铁路局站区间穿越九家湾断层,区间断层结构设防段总长116.4m（主控区长42m,影响区长72m,特殊变形缝宽0.15m）。结构设防主控区衬砌节段为6m,影响区衬砌节段为9m,设特殊变形缝共计32 道。每段隧道结构采用柔性接头连接,变形缝宽度为150 mm,变形缝两边各预留1.5 m 作为后浇带（图1,2）。

图1 小～铁区间隧道大断面平面图

2.2 传统施工方法

传统施工方法端模板固定在钢筋上,施工不便,特殊变形缝容易变形,尺寸无法准确保证。

隧道断面是不规则的圆形,特殊变形缝处更是突出结构面,传统变形缝施工过程中二衬模板稳定性差,浇筑困难。

图2 施工段落图

3 施工工艺优化点

3.1 槽钢单元可调轮廓结构

采用安装槽钢单元形成可调节轮廓的内撑结构,即可以临时支撑止水带,为止水带安装提供便利,又可以通过调节钢管丝头长度,从而调节变形缝的轮廓,满足设计尺寸要求,施工精度高。针对止水带重量大,利用手拉葫芦起重的作用,通过在已施工二衬中埋设支点,方便的解决止水带重量大的问题。安装方法见图3。

图3 特殊变形缝防水断面图

3.2 异形模板、异型模板支撑系统

端模板和混凝土浇筑模板及支撑系统进行专项设计,在地面进行试拼编号,然后下洞施工,保证施工能够顺利进行。

与现有技术相比,其有益效果是：解决了传统变形缝施工过程中二衬模板稳定性差,浇筑困难的问题。采用本异形模板支撑系统不仅操作简单,加快施工进度,而且由剪刀状斜向支撑配合纵向支撑杆和横向支撑杆形成的支撑系统,增加了拱架模板的稳定性,进而提高了由异形模板拼装而成的二衬模板的牢固性,使得浇筑更加方便,提高了变形缝施工效率。

4 主要操作要点

4.1 技术准备

施工前应对钢模板进行设计,钢板及异形模板、支撑系统首先加工1 套进行试拼,误差在允许范围内方允许批量生产。提前筹划端模及外层止水带进场,橡胶止水带运输到后浇带附近,隧道内空间狭小,使用1 根钢管套入预留二衬钢筋作为手拉葫芦支点,使用手拉葫芦起吊橡胶止水带安装就位。

4.2 槽钢拱架安装

采用槽钢制作可调节轮廓的内撑。在外环W 型止水带的两侧外壁上安装槽钢单元形成可调节轮廓的内撑结构,相邻槽钢单元之间应通过双向螺杆进行固定连接,槽钢单元的外侧壁应通过搭设斜杆进行固定,斜杆一端抵在已浇筑混凝土面上,另一端通过可调托撑与槽钢连接,斜杆环向等间距布置,斜杆通过与后浇带钢筋点焊连接,槽钢主要起到临时固定止水带,调节止水带外廓尺寸,固定端模板钢板的作用。

槽钢单元应根据隧道内径划分,可分为G-1、G-2、G-3、G-4、G-5,如图4。

图4 槽钢单元拼装图

4.3 异型模板安装

根据隧道弧形尺寸,异形模板可分为N1、N2、N3、N4、N5,如图5 所示,施工时安装相应编号的异形模板,异形模板必须按照设定好的编号拼装,尽量减小拼装间的缝隙,防止浇筑混凝土时漏浆。

图5 异形模板设计加工图

模板安装时应紧贴已浇注的混凝土面,减小砼面之间接缝错台,浇注砼前需要在特殊变形缝中预埋泡沫板,保证特殊变形缝间隙。支撑采用扣件脚手架安装支撑侧墙及拱部的模架,宜在已浇筑完的仰拱斜面处打设C32 钢筋,深20cm,并凿除一处小平面,钢筋与钢管焊接,防止钢管滑移,造成脚手架整体失稳。工字钢拱圈在异型模板斜面位置用两块钢板焊接一个倒“L”形,形成座板,为拱圈提供支撑平面,平面位置拱圈直接抵在异型模板外侧,特殊变形缝支撑加固断面图如图6 所示。

图6 特殊变形缝支撑加固断面图

特殊变形缝两侧由异形模板拼装而成的二衬模板上设置拱架模板,特殊变形缝两侧的二衬模板上沿着隧道开挖方向分别设置三道拱架模板,每道拱架模板的拱顶与底面之间设置有多根纵向支撑杆,且每道拱架模板相对面上还设置有多根横向支撑杆,纵向支撑杆与横向支撑杆通过加固结构连接,如图7。

图7 异形模板支撑系统的结构示意图

5 结论

本文以新疆乌鲁木齐市地铁1 号线10 标段工程为背景,在考虑断裂带特殊变形缝施工时的步序繁多、隧道中施工作业空间有限等特点,安装槽钢单元形成可调节轮廓的内撑结构、研制了端模板及异型模板支撑系统,实现了特殊变形缝两侧混凝土结构一次浇筑完成,将以上技术应运用穿越地震断裂带隧道施工中可解决特殊变形缝施工难点缩减施工周期提高施工质量,得出以下结论：

5.1 先在场地试拼模板及止水带,满足要求后进行现场施工,在隧道有限空间内,按照试拼顺序,向洞内下材料,组织施工并采用手拉葫芦安装单条重量大的止水带,可以有效加快施工进度,节约资源。

5.2 通过研制端模板以及异形模板、异型模板支撑系统,解决传统变形缝施工过程中二村模板稳定性差、浇筑困难的问题,增加了解决传统变形缝施工过程中二衬模板稳定性差、浇筑困难的问题,增加了拱架模板的稳定性,进而提高了由异形模板拼装而成的二衬模板的牢固性,使得浇筑更加方便,提高了变形缝施工效率。

5.3 采用槽钢单元形成可调节轮廓的内撑结构,临时固定止水带,调节止水带轮廓位置,并且端模板与槽钢固定连接,能够保证特殊变形缝轮廓和尺寸准确无误,操作简便,施工精度高。