隧道仰拱模架工艺分析

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1、1 仰拱快速施工设备的设计 1.1设计慨况快速施工设备主要由五部分组成：仰拱模架、中 心沟模架、端头梁、栈桥和走行设备。以端头梁为界，快速施工技术把仰拱填充施工分 为两个工作区，即隧底开挖、出碴、清底、初支和钢 筋制安等工序为第一工作区，仰拱模板安装、拆除和 混凝土浇筑为第二工作区，二者以流水作业的方式组 织施工。每个工作面设计为6延米，以满足月进尺180m 的进度要求。1.2 快速施工设备各部分主要作用v1.2.1、端头梁v 满足定位并固定和协助移动仰拱模架、中心沟模架， 安设仰拱填充端头模板和中埋式止水带的要求。同时，在 隧底开挖出碴时，作为栈桥的临时支撑，满足混凝土罐车 上栈桥浇筑仰拱混

2、凝土的作业要求，是快速施工法的核心 部分。v1.2.2、仰拱模架v采用折叠式模板，满足仰拱混凝土一次性整体浇筑完成 的要求，安装、拆模快捷，便于存放和不影响填充混凝 土施工。v1.2.3、中心沟模架v满足填充施工中预留中心水沟的要求，安装快捷，减少仰拱 与填充的工序衔接时间。v1.2.4、栈桥v满足在仰拱填充施工中洞内的交通要求，便于利用现有设备 移动。同时作为仰拱模架、中心沟模架、端头梁整体移动的 行走吊梁。v1.2.5、走行设备：v自制与栈桥配套的轨道吊车，把端头梁和模板系统一端悬吊 在栈桥下，在模板系统另一端安设轮子在填充混凝土面滑行 。配备2台8t的绞车为动力，以栈桥为吊梁，牵引模架系

3、统 向前移动。模板系统移动示意图1.3 结构设计 3.3.1仰拱模架：因仰拱中部弧形半 径大，坡度比较平缓，可不设模板 ，混凝土通过自然摊铺的方法从中 间向两边浇筑，混凝土浇至仰拱模 板下沿时，混凝土改由仰拱两侧的 顶部入模，使仰拱混凝土一次浇筑 完成。经现场试验证明：混凝土坍 落度在120140mm的情况下，从仰 拱与二衬边墙设计施工缝处向下设 置3.0米长的弧形模板，即可很好的 满足仰拱混凝土的施工要求。 模板采用大块组合钢模，每幅3块，模板间用枢纽连接 ，以翻折方式安装和拆除。每块长6m，宽1.11.2m， 用10cm槽钢做加强肋，使模板具有足够的刚度，仅通过 销钉固定模板两端就可完成模

4、板固定，以简化模板加固 措施。 1.3 2中心沟模架 中心沟模架采用模架、模板一体式设计，即用20cm工字 钢为模架，在模架上用6mm钢板作面板和底板。1.3.3端头梁 根据仰拱和填充混凝土的结构尺寸设计端头梁，以满 足端头就位后，仰拱模架、中心沟排架跟着就位的要 求。梁底为弧形，与仰拱中埋式止水带位置一致，便 于固定中埋式止水带。梁上边缘与填充混凝土面标高 一致，可控制填充混凝土浇筑标高。在端头梁两端设 立仰拱模架靠柱，定位仰拱模架。为适应隧底开挖清理后的地形情况，共 设置812根可自由 伸缩的支柱，梁部采 用20cm工字钢制作， 设计承载60t。1.3.4栈桥n考虑洞内施工中设备配套情况，

5、每幅栈桥采用两片分离式 ，每片重约10t，使一台挖机可完成栈桥的移动。为保持 在仰拱混凝土施工时，洞内交通畅通，由4片梁组成两幅 栈桥形成双车道。n栈桥长20m，单片宽1.2m。在仰拱施工中，两端支撑长度 和抑拱开挖斜坡长共7m，有效工作长度约13m。其中，端 头梁宽度1m，把工作长度平均分为两个仰拱作业区。栈桥 设计为双层结构，上层主要采用20cm工字钢，做成弧形， 使桥面成为拱桥面；下层用36cm工字钢制作，上下两层之 间每隔1m左右设一道联系横梁，使下层主梁受力荷载符合 均布荷载模型，加强结构整体性和承载能力。1.3.5走行设备：n为使栈桥能够做为快速施工法的吊梁，利用栈桥每片梁两 边工

6、字钢翼板作为轨道，配备一个轨道吊车，使之吊起端 头梁，在绞车的拉动下，可以拉着仰拱模架、中心沟模架 一起移动到下一工作面。轨道车采用20cm槽钢作为梁，每 侧各设两个滑轮与栈桥的底层工字钢翼板咬合，确保走行 顺畅。轨道吊车1.3.6轨道吊车的吊运和卸货定位 吊运：因端头梁有可以伸缩的支柱，所以，把端头梁用拉 杆与吊车连接拉紧后，收缩端头梁的支柱，就起吊了。仰 拱模架、中心沟模架一端在已施工的填充面上，安设轮子 可滑行。另一端与端头梁连接，在绞车的拉动下使整体向 前移动。 卸载定位：模架移动到设计里程后，需要上下调整标高，左右调整平面位置。这时在栈桥上挂设手动葫芦，提升端头梁，轨道车松动拉杆就卸

7、载了。通过手动葫芦先上下调整端头梁至设计标高，横向再用千斤顶左右调整端头梁设计平面位置，然后放下端头梁的支柱完成定位。2仰拱快速施工技术的施工过程 2.1 快 速 施 工 法 流 程 图第一工作区第二工作区隧底开挖隧底出碴虚碴清理模架定位仰拱砼浇筑仰拱拆模填充砼浇筑完成仰拱填充两工作区工作流程 2.2 快速施工法施工步骤如下： l隧底开挖、出碴、清底（此步骤为第一工作区作业内容， 可在后续第二工作区作业时同时进行）； l测量放样，确定端头梁位置； l栈桥就位，使栈桥与隧道中线平行； l用拉杆把端头梁与两边栈桥吊车连接拉紧后，收起端头梁 的支柱，使模架系统处于悬吊状态； l启动电动绞车，拉动模架

8、系统向前移动6m； l利用挂在栈桥上的两个手动葫芦吊住端头梁两端，轨道吊 车卸载； l松开轨道吊车与端梁之间的拉杆，用手动葫芦上下调整端 头梁标高至设计位置； l用千斤顶横向调整端头梁至设计平面位置； l放下端头梁支柱，使端头梁固定；l仰拱排架一端靠紧端头梁上的端头立柱，另一端利 用仰拱接茬钢筋和绞车自重固定； l用绞车拉住翻折的仰拱模板，人工配合放下仰拱模 板至预先布设销钉上，固定模板； l撑开中心沟模架，一端在端头梁上定位，另一端在 已施作混凝土上定位； l安设仰拱填充端头木板和止水带等防排水系统； l浇筑仰拱混凝土：中部无模板部分混凝土通过自然 摊铺的方式，从仰供中部开始纵向摊铺，再向左

9、右 两边同时浇筑，混凝土浇至仰拱模板下沿时，混凝 土改由仰拱两侧的顶部入模，使仰拱混凝土不留施 工缝，一次浇筑完成； l仰拱模板拆除：利用绞车和滑轮拉起模板翻折到模 架上； l浇筑填充混凝； l中心沟脱模后，快速施工法整体移到下一作业区。l仰拱排架一端靠紧端头梁上的端头立柱，另一端利 用仰拱接茬钢筋和绞车自重固定； l用绞车拉住翻折的仰拱模板，人工配合放下仰拱模 板至预先布设销钉上，固定模板； l撑开中心沟模架，一端在端头梁上定位，另一端在 已施作混凝土上定位； l安设仰拱填充端头木板和止水带等防排水系统； l浇筑仰拱混凝土：中部无模板部分混凝土通过自然 摊铺的方式，从仰供中部开始纵向摊铺，再

10、向左右 两边同时浇筑，混凝土浇至仰拱模板下沿时，混凝 土改由仰拱两侧的顶部入模，使仰拱混凝土不留施 工缝，一次浇筑完成； l仰拱模板拆除：利用绞车和滑轮拉起模板翻折到模 架上； l浇筑填充混凝； l中心沟脱模后，快速施工法整体移到下一作业区。3 快速施工技术的使用效果3.1 每循环时间由原来的58小时缩短为19小时，使循环时间大大缩 短项项目现现有模式快速施工法备备注隧底开挖（小时）12与混凝土工序平行作业隧底出碴（小时）2与混凝土工序平行作业虚碴清理（小时）4与混凝土工序平行作业仰拱模版安装（小时）43仰拱混凝土浇筑（小时）63等强时间 （小时）42中心沟模版安装1与仰拱模板同时完成填充混凝

11、土浇筑11等强移动栈桥 施工下一模2410合计（小时）5819仰拱填充施工工序时间对照表 3.2 施工成本大幅降低 前期使用的拼装小模板，每8延米需要320kg以上 的钢筋来加固和支撑，需要10个专业木工4小时以上的 工作时间来完成安装工作，仰拱模板的安装费用约为 225元/延米。快速施工法仅需不足10kg的钢筋，5个人3 小时完成模板安装，费用不足80元/延米。每延米节约 成本约145元。 3.3 工程质量明显提高 快速施工法法采用端头梁定位固定，整体模板， 模架刚度好，有效避免了上述问题，使仰拱混凝土达到 了内实外美的效果。 3.4 为隧道快速掘进提供了保障 快速施工法使用前只能每3天一循

12、环，每天进度不足 3m；如果增加作业面保证进度，必然要加大掌子面与衬 砌间的距离，造成安全步距超标，使得施工进度与安全 步距之间的矛盾一直未能得到很好的解决。采用本例快 速施工法法施工，可满足每月235米（ 6m241931=235m）的施工进度要求。若将本例模板 长度由6米加长到8米，则可满足每月313米（ 8m241931=313m）的施工进度要求。所以，快速施 工法法可轻易地满足隧道施工各工序安全步距的实现。 3.5 优化洞内施工组织和工序分区、利于标准化作业和 安全文明施工 模架法施工工艺只需保留一个仰拱作业面，减少了 工序分区间的相互干扰，减小了掌子面与二衬之间的作 业面数量和总长度，利于二衬及时跟进，保障了隧道施 工安全；双车道栈桥保持了洞内开挖出碴作业的交通畅 通，文明施工和标准化作业水平显著提高。