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1、 浅谈高速铁路隧道斜切式帽檐洞门施工技术中国水利水电第三工程局路桥分局大西一项目部 助理工程师：张宇峰 摘 要：本文以新建大西铁路客专磨盘山隧道为例，为大家介绍高速铁路中斜切式帽檐洞门模板、钢筋、混凝土浇筑以及测量放样具体的施工方法，以供同例工程施工参考。 关键词： 高速铁路；椭圆帽檐；斜切式；测量施工。随着我国国内铁路市场的各大城市客流量的增加，为尽快实现国内铁路客运高速化和网络化，达到“四横四纵”的整体规划，高速客专铁路近年来在我国成为一种铁路发展的趋势。铁路隧道在整个铁路建设中占据主导地位，不同形式的隧道采用不同方式的隧道洞门，一般有端墙式、耳墙式、斜切式、切喇叭口式、斜切式帽檐等多种隧
2、道洞门。随着时代的发展，隧道洞门不仅仅只要求结构稳定，更多的对隧道洞门的美观、环保以及对减缓微气压波影响做出明确的要求，斜切式帽檐洞门就是针对以上所提出来的要求而设计，并在近年来高铁建设中较为多用的一种洞门。磨盘山隧道出口洞门设计为斜切式帽檐洞门，现场技术人员和项目部工程师对洞门图纸进行充分研究后，经过多次的讨论和论证后，结合现场实地制定了明确的模板和施工方案，成功的完成了斜切式帽檐洞门施工。这是我水电三局在进驻铁路市场后完成的第一个较为复杂的洞门施工，也为我局在以后的高铁施工中奠定了技术基础。现将洞门具体施工内容介绍如下：一、工程概况 磨盘山隧道位于山西省忻州市，隧道处于低中山区，隧道区中部
3、基岩隆起，四周为第四系覆盖，黄土层中冲沟发育，呈树枝状向四周扩散。地理条件复杂，表面基岩风化较为强烈。进出口位于斜坡上，自然坡度5-20度。地势起伏较大，隧道顶部植被稀疏。隧道设计为单洞双线隧道，线间距为5m。隧道进口里程DK211+339，出口里程DK216+795，全长5464m。隧道进口采用直切式洞门结构、出口采用斜切式帽檐洞门结构。出口明洞段设计为以黄土Vb型衬砌为设计依据，岩石断面参考执行。明洞段设计47m，洞门采用1：1.25椭圆帽檐斜切式洞门，洞门设计27m，采用C35钢筋混凝土一次性进行浇筑。帽檐模板由内膜、外膜和挡头模板组成。帽檐为四条椭圆轮廓线组成，a、c线为内侧轮廓线，b
4、、d线为外侧轮廓线，具体位置见洞门三维实体侧视图1。 图1 ：洞门三维实体侧视 图2：洞门纵断面（单位：cm） 表1：椭圆轮廓线空间要素表 轮廓线要素轮廓线a轮廓线b轮廓线c轮廓线d椭圆中心x0000y2130213029502790z3360324027102840长 轴21290228902154022180短 轴13300147001357014700二、施工总体方案该段洞门设计27m,明洞20m,共计47m。浇筑内模板采用洞内施工所用12m钢模台车，因此明洞段和洞门段施工浇筑共分4次浇筑成型。每版混凝土浇筑施工缝设置为临时施工缝，明洞和洞门交接处也采用一次浇筑，不设置施工缝，采取连续浇
5、筑。洞门帽檐与洞门采用一次浇筑成型。1、 测量工程斜切式帽檐洞门在施工中一定要准确定位四条轮廓线的位置，施工图纸只给出了基本的椭圆要素，具体施工中难以准确定位，为了准确寻求四条椭圆线空间位置，需要在CAD中根据施工图中所给椭圆要素绘制出四条椭圆的空间坐标。具体如下图所示，图中以0点为坐标原点，分别有X轴、Y轴、Z轴三条坐标线。将椭圆线进行等分，以Z轴为高程点，当Z=0.658m时，可相对应寻求到X=0.67， Y=7.454。本图我们以d轮廓线为类，分别给出X、Y、Z空间坐标，如表2所示：图3：d轴轮廓线三维空间表2：d轴轮廓线空间要素表序号X轴Y轴Z轴序号X轴Y轴Z轴17.4540.670.
6、658116.4237.3897.25927.6011.3481.324125.9948.0037.86237.6372.0311.995135.4958.5898.43847.7312.7162.668144.9249.1418.9857.7133.4023.342154.2779.6489.47867.6414.0864.014163.55310.0999.92177.5144.7664.682172.75310.47810.29487.335.4395.343181.88210.76810.57897.0886.1035.996190.95610.95110.758106.7876.75
7、56.63520011.013710.822、 模板工程模板选择：洞门斜切式帽檐轮廓为空间轮廓线，测量定位比较复杂，如使用定型钢模板难以准确定位，因此在施工中为了灵活多变的施工需要，施工模板建议采用普通木模板和竹胶板。洞门延伸段外侧模板采用3cm厚10cm宽普通木模板拼装，在安装过程中为了不影响混凝土外观效果，可使用刨光机将模板内侧面进行刨光。洞门帽檐部分采用竹胶板拼装，模板拼缝使用原子灰抹平，竹胶板外侧使用木模板加以固定。立模的理念：洞门施工关键部位为帽檐施工，帽檐施工最关键的就是模板的支立。斜切式帽檐主要由四条椭圆形空间轮廓线控制，分别为a、b、c、d四条椭圆轮廓线。其施工复杂部分主要为寻
8、求四条轮廓线在空间的位置。a轮廓线为按1：1.25斜切洞身后，洞身内模边线，b轮廓线为外模轮廓线。c、d两条轮廓线为施工中最难寻求的轮廓线，因此施工中只要可以控制这两条轮廓线，施工的难度系数就会下降很多。洞身模板：明洞段作为洞身的延伸段落，使用原洞内12米钢模模板台车作为内模，外模版使用3cm厚10cm宽木板进行拼装。外模板安装过程中要求严格按照洞身轮廓线，进行拼装。拼装过程中为了准确的控制轮廓线和对模板起到加固的作用，可在外侧钢筋网，按洞身圆弧轮廓线安装一根22钢筋，纵向方向每2米设置一道。外侧模板安装可按已安装的轮廓钢筋进行拼装，这样既可以准确定位外侧圆弧模板又加快模板拼装进度。混凝土在浇
9、筑过程中，由于外侧模板是由普通木模版拼装而成，混凝土对模板造成的侧向压力可能导致跑摸现象的发生，为了防止此类浇筑常见弊病，因此外侧模板在安装过程中需在模板外侧背一根22钢筋，做为模板加固使用，纵向方向同样按每2米设置一道，需与内侧22钢筋设置在同一位置，2根钢筋使用同型号钢筋进行横向焊接连接，此类方式在起到对模板的加固作用的同时又能使外侧背向钢筋与洞身钢筋形成一个整体连接，浇筑过程中不易发生跑模现象。在木模版安装完成后，需再次对模板加固，可采用洞内废旧的水管对外侧模板进行支撑，具体支护形式如下图所示:备注：此示意图为仰拱面起3m-6m位置，此段在浇筑过程中是混凝土侧向应力最大处，因此在具体施工
10、中应加强支护。 洞身模板支护示意图2帽檐模板：帽檐模板需准确进行定位，由测量放线测定a、b、c、d椭圆轮廓线，放样过程中，a、b轮廓线可放样在台车和洞身模板上，c、d轮廓线为空间轮廓线，应使用2根12钢筋进行定位，在轮廓线定位后，然后使用 1cm厚黑色竹胶板拼装，拼装应首先考虑大块竹胶板进行拼装，从而减少模板拼装施工缝，保持混凝土整体美观性。拼装完成后，外侧使用木板加固。模板内侧支撑主要依靠帽檐钢筋焊接支撑点作为支撑，外侧模板在木模版加固完成后，同样背3根22钢筋作为支撑。由于帽檐为整体浇筑体，a、c轮廓线形成的面处于凌空状态，因此需在台车上焊接48钢管，作为ac面的外部支撑。 3、 钢筋工程
11、 洞身钢筋采用双层钢筋布置，环向主筋为25螺纹钢筋，间距20cm，纵向连接钢筋采用16螺纹钢筋，间距25cm，连接钢筋为10盘条，要求每20cm设置一根。施工时，环向钢筋型号大，沿圆弧弯曲布置难度较大，因此施工中不主张使用套筒连接，所有洞身环向钢筋均为焊接搭接，焊接采用单面焊接，长度为10d，施工要求同一焊接区，接头面积百分率应小于50。纵向连接钢筋采用绑扎搭接，搭接长度为35d，同样要求同一搭接区，接头面积百分率应小于50，并满足规范要求。帽檐钢筋为双层钢筋，环向主筋为25螺纹钢筋，分部为16螺纹钢筋，拉筋采用10盘条，设计规定洞门受力钢筋接头宜设置在受力较小处。帽檐钢筋分布较复杂，钢筋分布
12、很密集，给套筒机械连接带来很大的困难，同时也影响套筒连接的机械性，因此环向主筋均采用焊接连接。本洞门设计中帽檐最外侧有一根28的封口钢筋，沿帽檐外露面布置，设计要求所有主筋按斜切面及帽檐的形状进行变化，在相应部位断开，断开部位必须与封口钢筋连接。 4、 混凝土工程混凝土浇筑：洞门设计混凝土为C35混凝土，混凝土性能要求抗裂防水。由于帽檐钢筋密集，因此混凝土配比在不影响强度的条件下，尽量采用小的骨料。混凝土浇筑采用地泵浇筑，浇筑过程中，由于帽檐内外弧模板均无自然支撑，因此浇筑过程尽量要求缓慢进行，必须严格控制灌注速度与振捣强度，并随时在两侧安排有经验的施工人员观察模板是否变形，必要时可暂停混凝土
13、浇筑，待混凝土稍微凝固后再继续浇筑，但不能超过混凝土的初凝时间。自仰拱面3m-6m的位置为洞身弧度变形最大处，此处外弧模板在混凝土浇筑过程中，所受应力最大，因此在浇筑到此段后，需采用间断浇筑，以免应力过大，造成跑模现象。混凝土的养护：洞门和帽檐均为薄壁混凝土，另洞口风较大，如混凝土不及时加强养护作业，极有可能造成开裂现象。因此，在混凝土浇筑完成后，应采用土工布包裹的方式进行养护，并定期洒水，保证土工布湿润性。5、结束语斜切帽檐式洞门是近年来，高速铁路施工中比较常见的一种设计美观有符合设计要求的洞门，在我们以往的隧道施工中并不多见，很多现场施工人员在操作起来找不到头绪，无从下手。本文是我们在初次接触此类洞门中，参考以往施工人员的经验，同时也结合我们在此次施工中的体会而编写汇总出来的，仅供读者参考，希望在以后的施工中碰见类似洞门对现场施工有所帮助。 参考文献： 1、 铁道第三勘察设计院集团有线公司 大西原运施隧明洞参考图 2010.82、 铁道第三勘察设计院集团有线公司 大西原运施隧洞门及洞门工程参考图 2010.83、 高速铁路隧道工程施工技术指南 2010.12
