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1、 明洞、棚洞施工工艺工法QB/ZTYJGYGF-SD-0203-2011分公司 任晓锋 欧 琼1 前言1.1工艺工法概况明洞是隧道工程遵循“无洞门”设计理念和“早进晚出”的设计思想，或路基工程过崩塌落石段，本着尽量减少隧道或路基防护结构建设对周围环境的破坏，体现环保，并能充分发挥设计创造力，以达到景与观、天与地、力与美的合谐统一而用明挖法修建的洞口段隧道或路基防护结构。1.2工艺工法原理明洞有多种形式，采用最多的是拱式明洞（习惯简称明洞）和棚式明洞（习惯简称棚洞）。拱式明洞结构形式与一般隧道基本相似，也是由拱圈、边墙和仰拱或铺底组成；棚洞是框架结构，顶上不是拱圈而是梁板，墙一般为重力式墩台结构
2、，抵抗山体的侧向压力。2 工艺工法特点明、棚洞施工不同于一般隧道，因为它不是在地层先挖出坑道，然后修建结构物的，而是要在地面路堑上或敞口基坑，先修筑结构物，然后再回填覆盖土石。因此，明、棚洞施工分三步，第一步明挖明、棚洞路堑或基坑，核心是边、仰坡分级支护；第二步是模筑明、棚洞结构，重点是基础处理；第三步是明、棚洞结构顶回填，关键是结构外附加防水层施工。3 适用围本工艺工法适用于铁路、公路隧道明洞及棚洞的施工。3.1 明洞当隧道口地形或地质条件难用暗挖法修建隧道时，如洞口附近埋深很浅，施工时不能保证上方覆盖层的稳定；或是深路堑、高边坡上有较多的崩塌落石，以致对行车有威胁，常需修筑拱式明洞防护。拱
3、式明洞结构坚固，可以抵抗较大的推力，适用围较广。3.2 棚洞棚洞为板、墙结构，基础必须放置在稳固的基岩上。4 主要引用标准4.1铁路隧道施工规（TB 10204）、新建铁路工程测量规（TB 10101）、铁路隧道监控量测技术规程（铁建设2009138号，TB 10121）、高速铁路隧道工程施工技术指南（铁建设2010241号）、高速铁路隧道工程施工质量验收标准（TB 10753，J 1149）、高速铁路工程测量规（铁建设2009196号，TB 10601）、公路隧道施工技术规（JTG F60）。4.2设计图纸、合同文件。5 施工方法5.1明洞施工工艺概述一般情况下，明洞施工都采用拱墙整体灌筑法
4、，模板台车作模，外模采用一定规格的钢模或木模。5.2棚洞施工工艺概述棚洞的结构形式较多，常用的平顶斜腿方柱轻型刚架式棚洞结构形式较为美观。此以其为例，叙述棚洞的施工工艺。该类棚洞的主要承载结构为棚洞结构墙及下部基础、横梁及平顶板、外方柱及柱基础。结构墙及下部基础一般采用纵向一定间距的排桩柱与立面上布设的多道纵向系梁形成框架，框格间模筑立板剪力墙，墙后回填圬工或隔水层。横梁采用“T”梁或矩形梁，可现浇，也可预制吊装，每道梁间水平面上布设的多道纵向系梁形成框架；平顶板采用现浇钢筋砼。外斜腿方柱基础一般采用扩大基础，必要时纵向地基梁，斜腿方柱就地模筑，必要时在立面上设多道纵向系梁。6 工艺流程及操作
5、要点6.1明洞施工工艺流程及操作要点6.1.1施工工艺流程图图1 明洞施工工艺图施工准备侧壁基础开挖净空检查及测量放样基坑检查安装边墙基础模板仰拱及边墙基础钢筋安装钢筋检查浇筑仰拱及边墙基础混凝土水沟及电缆边墙施工填充混凝土浇筑台车定位拱墙钢筋安装帽檐模板安装钢筋检查外模安装浇筑拱墙衬砌混凝土拆模养护防水层施做明洞回填YNNY不合格合格不合格合格6.1.2操作要点1施工准备、侧壁及基础开挖1)衬砌模板台车现场组装、验收已完成。2)明洞施工应按设计要求，对地层进行预加固，然后分层开挖和支护，边、仰坡分层施做防护。3)栈桥已加工完成。4)基础地层为土质时，采用人工配合挖掘机开挖，当洞口基础需爆破开
6、挖时，应采取控制爆破技术。开挖过程中基坑上方利用栈桥架空，保证洞外交通畅通。2净空检查及测量放样洞口拉槽宽度应满足明洞外侧宽度和明洞外模安装、加固等施工空间需求，拉槽槽底高程应考虑施工便道接引方便和洞外车辆行走面的顺接，洞口明洞拉槽完成后，技术人员按设计图纸测量出仰拱开挖深度、两侧边墙开挖的边线、洞口里程横向法线等。3基坑检查施工人员按测量交底要求进行明洞仰拱及边墙基础的开挖，开挖至设计深度后，技术人员检查基坑宽度、标高、地基承载力是否满足设计要求。4安装边墙基础模板明洞两侧矮边墙采用组合钢模，模型应安装在明洞边墙基础边线上，严禁侵限安装。5仰拱及边墙基础钢筋安装、钢筋检查仰拱及边墙钢筋为双层
7、钢筋，仰拱钢筋安装前应采取措施控制好上下层钢筋网间层距以及纵环向钢筋间距，底板或仰拱横向和纵向施工缝止水带在底板或仰拱钢筋完成后，利用止水带钢筋卡将止水带水平安装在底板或仰拱上下层钢筋中间。6浇筑仰拱及边墙基础混凝土钢筋及模板经现场监理检查同意后，方可进行仰拱及边墙混凝土浇筑，混凝土在洞外拌合站集中拌和，砼罐车运输，底板或仰拱上方采用自制栈桥架空，作为洞行车通道，混凝土利用梭槽入模，插入式振捣器捣固。浇注混凝土从仰拱（底板）中心向两侧对称进行，整体浇筑，一次成型。7水沟及电缆边墙施工明洞两侧水沟及电缆槽边墙在模板台车就位前施工，水沟及电缆槽边墙施工高度应结合模板台车设计综合考虑后确定。8填充混
8、凝土施工填充混凝土浇筑工艺同仰拱混凝土浇筑工艺，在混凝土捣固时，应特别注意保持横向排水管、过轨管线正确位置，防止预埋管破损造成堵塞。9台车定位根据明洞设计长度、洞门设计型式、模板台车设计长度、衬砌外观质量确定明洞施工段数和施工顺序，一般明洞整段施工安排在洞口，不足整模施工的衬砌段设置在洞，模板台车就位的施工顺序如下：1)测量工程师和隧道工程师共同进行中线、高程、横向法线测量放样。2)根据中线和标高铺设衬砌台车轨道，要求使用标准枕木和鱼尾板；轨距与台车轮距一致，左右轨面高差10mm。起动电动机使衬砌台车就位。涂刷脱模剂。3)起动衬砌台车液压系统，根据测量资料使钢模定位，保证钢模衬砌台车中线与隧道
9、中线一致，拱墙模板成型后固定，测量复核无误。10拱墙钢筋安装及检查台车精确定位后，明洞拱墙钢筋在台车面板上进行安装，先安装层钢筋，再安装外层钢筋；并报监理检查验收。11外模帽檐模板安装模型安装接缝应严密、支撑牢固，特别是在圆心高度围应加强支撑，防止因捣固混凝土及混凝土挤压而造成模型移动变形。12浇筑拱墙混凝土明洞拱墙模型及钢筋经检查合格后方可浇筑拱墙混凝土，混凝土采用拌合站集中拌合，混凝土运输车运输，混凝土输送泵泵送入模，插入式振捣器分层振捣，对称入模，整体浇筑，不留施工缝。13拆模养护混凝土浇筑完毕后拆模及养护时间均应符合验标要求。外模采用人工配合吊车，自上而下拆除。14防水层施做外模拆除后
10、，对防水层施做基层进行找平处理，按照明洞设计防水层类型施做防水层。15回填土明洞回填应在明洞外防水层施做完成且混凝土强度达到设计强度后进行，侧墙回填应两侧对称进行。土质地层，应将墙背坡面挖成台阶状，用片石分层码砌，缝隙用碎石堵塞密实。拱部回填应两侧分层夯实，每层厚度不大于0.3m，两侧回填土面的高差不得大于0.5m。回填与拱顶齐平后，再分层满铺填筑至设计高程。采用机械回填时，应在人工夯填超过拱顶1.0m以上后进行。拱顶需做黏土隔水层时，隔水层应与边仰坡搭界平顺、封闭紧密，防止地表水下渗。6.2棚洞施工工艺流程及操作要点6.2.1棚洞施工工艺流程图施工准备山体内侧开挖边坡顶天沟、截水沟并砌筑山体
11、内侧土石方开挖山体内侧开挖边坡支护墙、基础施工加固墙、柱及系梁施工棚洞内墙外及顶回填棚洞内墙外及顶防水施工棚洞顶板模筑横梁及纵系梁框架施工图2 棚洞施工工艺流程图6.2.2棚洞施工操作要点1施工准备棚洞施工准备包括“三通一平”准备，机械设备准备、施工技术准备和场区现场准备等。棚洞所需准备机械设备主要是梁、柱、墙模板及钢管支架。若棚洞横梁采用预制后吊装，需要准备预制场地、预制龙门吊设备和吊装起吊设备。2山体侧开挖边坡顶天沟、截水沟并砌筑按照设计要求，对山体侧边坡顶天沟、截水沟进行测量放线，采用人工配合挖掘机开挖；及时进行砌筑。3山体侧土石方开挖1)棚洞土石方开挖一般都是切削横向陡坡，开挖前必须对
12、坡顶坍落、滑石进行严格检查和防护，开挖过程中密切监测坡顶情况防止出现安全事故。2)机械化开挖棚洞土石方，同样严格遵循机械操作规程，特别注意停靠在基底相当稳定的半坡原状土或基岩上，严防机械随滑或侧翻。4山体侧开挖边坡支护土石方开挖自上而下分段分层开挖，随挖随进行锚、网、喷支护施工。5墙、基础施工加固1)棚洞墙一般可分为重力式墙、拉锚式墙和重力、拉锚结合式墙，拉锚式墙适用于棚洞侧坡较陡，坡面稳定而坚实，且外墙不受侧向压力情况。反之，则用重力式墙或重力、拉锚结合式墙。2)重力式墙基础一般采用扩大条形基础。为抵抗山体侧压力，基础开挖成向山体侧反坡，钢筋砼重力式墙的外侧一般设计有趾脚，条件可能，一般修成
13、衡重式结构。3)重力、拉锚结合式墙适用于棚洞侧坡面稳定而坚实，不但利用重力式墙来抵抗山体侧压力，还在棚洞分段、分层土石方开挖后的坡面上施工锚杆，并把锚杆头锚入墙，以提高墙抵抗山体侧压力的功能。4)拉锚式墙常采用桩柱板墙结构。顺作法施工是在土石方开挖出来后，在墙位置跳槽开挖人工挖孔桩，后再模筑纵向承台，继而进行带肋板墙结构和拉锚体系施工。逆作法施工时，先在坡面跳槽施工人工挖孔桩、柱，再纵向分段、竖向分层开挖土石方、施工柱的拉锚体系和柱相互间的纵向系梁及立面剪力墙。6墙、柱及系梁施工棚洞外墙一般不受侧压力，只承受棚洞顶覆土及坡顶局部坍石的竖向荷载，结构设计一般力求简洁。传统设计为立方柱或斜腿方柱，
14、柱基础一般采用扩大基础，必要时纵向地基梁，方柱就地模筑，必要时在立面上设多道纵向系梁。为达到与周边环境的协调，柱间或装饰成彩玻璃幕墙，镂空出别致的侧窗，或留空装点垂吊花卉、植物等。7横梁及纵系梁框架施工棚洞墙、柱施工完后，进行横梁及纵系梁施工；主要采用支架法施工。8棚洞顶板模筑1)棚洞梁板是在墙和外墙（或柱）施工好后才开始进行，棚洞梁板侧一般都设拉锚体系锚固在坡体。棚洞横梁根据具体情况或采用预制后吊装，或与棚洞顶板及纵向系梁联合现浇。棚洞纵向系梁与顶板一般都是采用现浇施工。若棚洞横梁采用预制后吊装，则纵向系梁与顶板可采用吊模法施工。2)若棚洞横梁与棚洞顶板及纵向系梁联合现浇，可把施工缝留设在、
15、外墙上。模板支架要严格按高支模设计检算，确保安全；梁模板下支架应根据具体情况适当加密。3)为防止地下水被堵塞在棚洞上而诱发其它不良地质灾害，顶板钢筋砼浇注顶面宜留出不小于坡面排水最小坡度2%的横坡。棚洞顶部填土横坡坡角宜选择为土、石的休止角，便于滚滑下来的松散岩土体自由滚滑出棚洞。9棚洞墙外及顶防水施工墙、顶板施工完成后，进行防水层施工，按照设计要求施工。10棚洞墙外及顶回填棚洞回填应在外防水层施做完成且混凝土强度达到设计强度后进行，侧墙回填应按设计要求施工。土质地层，应将墙背坡面挖成台阶状，用片石分层码砌，缝隙用碎石堵塞密实。顶板回填应分层夯实，每层厚度不大于0.3m，分层满铺填筑至设计高程。采用机械回填时，应在人工夯填超过拱顶1.0m以上后进行。拱顶需做黏土隔水层时，隔水层应与边仰坡搭界
