隧道快速施工新技术

而仰拱快速施工技术，改变了传统的隧道仰拱施工理念，
只设置一个仰拱工作面，即实现每天浇筑一组仰拱及填充混
凝土的目标，并根据开挖进度设置相应长度的模架来满足进 度要求，彻底解决了仰拱进度落后于开挖并制约二衬等后续
工序的隧道施工老难题。其中，快速施工设备由仰拱模架、
中心水沟模架、端头梁、栈桥和行走设备五个部分组成。以 端头梁为界，将仰拱填充施工分为两个工作区，即隧底开挖、 出碴、清底以及初支和钢筋等为第一工作区，仰拱模板安装、 拆除、混凝土浇筑、填充混凝土施工为第二工作区，二者以 流水作业的方式组织施工。
一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法
5．施工工艺流程及操作要点
• 5.1 施工工艺流程 • 施工过程一般包括：隧底开挖，出碴 ，清底（Ⅳ、Ⅴ级围岩等有初期支护 和衬砌钢筋），模架系统移动、定位 ，浇筑仰拱混凝土，拆除仰拱模板的 活动部分，浇筑填充混凝土，拆除中 心水沟模板和仰拱模板的固定部分等 ，施工工艺流程见图1。
一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法
5．施工工艺流程及操作要点
• 5.2.2 快速施工设备各部分的设计
• 栈桥长19m，单片宽1.2m。在仰拱施工中，两端支撑长度各2.5m，有效工作 长度约13m。其中，端头梁宽度1m，有效工作面长约12m，平均分为两个仰 拱作业面。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。 • （5）走行设备：为使栈桥能够做为快速施工设备的吊梁，利用栈桥每片梁两 边工字钢翼板作为轨道，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。
的方案不能满足规范要求而经常停工的现象”，因仰拱施工进度无法在安 全距离内与开挖进度保持一致，一直困扰着国内铁路隧道的总体施工，而
由此带来距离超标也给施工人员造成了极大的安全隐患。中国铁路工程总
公司所属中铁二局在贵广铁路油竹山隧道施工中，自主研发了“仰拱移动 模架”，总结提炼出双线铁路隧道仰拱快速施工技术，并推出了相应的施 工工法。
隧道快速施工新技术
张 德 和
铁四院（湖北）工程监理咨询有限公司
二○一一年七月十五日
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铁路隧道施工中，仰拱施工无法即时跟进掌子面开挖进度，导致二衬 等后续工序相应滞后,隧道施工无法在规定的安全距离范围内进行，这一 直是铁路隧道施工最为棘手的难题之一。
以前隧道工程施工存在“因加快仰拱进度，多设仰拱作业面同时施工
双线铁路隧道仰拱快速施工技术，改变了传统的仰 拱施工工法，实现仰拱填充、仰拱、中心水沟一次性施 作，在实际运用过程中存在以下几大优点： （1）大大缩短模板安装时间，前期使用小模板现场 用锚固钢筋支撑和拼装，模板安装时间每8延米约需4小 时，有的甚至达6小时以上。使用此简易模架后，模板 安装时间在2小时内就可完成。使仰拱施工每循环时间 缩短50%以上； （2）施工成本明显降低。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 业模工4小时以上的工作时来完成安装工作，约需要 1800元左右的费用。使用简易模架后，需要2小时机械 台班，4个普工配合2小时，约需要1000元左右的费用， 每8延米节省安装费用800元；
一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法
2．工法特点 • 2.1 采用把一个仰拱作业面分为两个作业区进行流水作 业方式进行施工，大大缩短了仰拱施工每循环的作业时 间。
图2-1 快速施工设备
一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法
2．工法特点 • 2.2采用19m长的双车道分离式简易栈桥，移动方便， 保证了仰拱混凝土施工中的洞内交通畅通。 • 2.3把仰拱模板设计为固定部分和活动部分，利用铰接 组合，使仰拱模板安装、拆除能够简单快速地完成。 • 2.4采用端头梁来固定仰拱模架和中心水沟模架，同时 在移动运载模架系统时，使模板系统形成为一个整体， 定位准确，移动就位快捷。 • 2.5模板系统可以自行移动。利用栈桥为吊梁，以端头 梁为依托，使模板系统在绞车的拉动下整体自行移动到 下一工作区。
一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法
5．施工工艺流程及操作要点
• 5.2.2 快速施工设备各部分的设计
• 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、中心水沟模 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。
一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法
5．施工工艺流程及操作要点
• 5.2.2 快速施工设备各部分的设计
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图5-1 仰拱模板示意图
一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法
5．施工工艺流程及操作要点
• 5.2.2 快速施工设备各部分的设计 • 仰拱模架设计为左右两幅，分别由刚性骨架和模板组成。刚性骨 架设置在仰拱外露部分（不被填充掩埋的部份），主要作用是固 定、存放和移动模板，以及安设走行设备绞车，传递动力。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0.8～1.2m，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 板固定，以简化模板加固措施。 • （2）中心水沟模架：中心水沟模架采用模架、模板一体式设计 ，即用20cm工字钢为模架，在模架上有6mm钢板作面板和底板 （图5-2）。
一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法
5．施工工艺流程及操作要点 • 5.2.1 快速施工设备的制作要点
• （4）栈桥：满足在仰拱填充施工中洞内的 交通要求，同时作为仰拱模架、中心水沟 模架、端头梁整体移动的行走吊梁。 • （5）走行设备：自制与栈桥配套的轨道吊 车，配备2台8t的绞车为动力，以栈桥为吊 梁，使模架系统向前移动。
一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法 3. 适用范围
•本工法对双线隧道的仰拱 施工具有普遍适用性。
一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法
4．工艺原理 • 4.1把两个仰拱作业面利用长栈桥合为一个作业面进行 流水作业，减少了仰拱施工段的总长度，有利于安全距 离的实现。 • 4.2把仰拱模板填充混凝土以上的部分设计为固定部分 。所以在填充混凝土施工时，固定部分不拆除，只需把 填充混凝土面以下的仰拱模板转起来就可以浇筑填充。 • 4.3在端头梁上设置了模板系统的定位卡，使模板系统 定位准确、快速、便捷。 • 4.4通过端头梁把模架式系统联系成一体后，利用与栈 桥配套的轨道吊车在绞车的牵引下整体移动至下一工作 区。
（1）采用大块定型钢模，减少组装模板的工作量。 （2）使用了定位卡固定模板，极大的消除了模板工人技能 不熟悉对外观质量的不良影响，一般杂工即可。既保证结构 外观质量，又便于施工组织。 （3）通过模架把大块模板和定位系统组成一个整体，代替 传统小钢模、方木撑零散拼装施工。还可通过机械牵引将移 动模架整体移动至下一组，劳动强度低，速度快。 （4）模架制作费用低，操作简单，施工作业面整洁、文明 ，施工效率高。 （5）减少了传统方法中的临时支撑等材料，使用成本低。 一是工效提高。每一模水沟电缆槽模板安装时间从6到10小时 缩短到2小时以内，工效提高3至5倍。二是成本降低。过去每 单侧10延米需要80千克以上的钢筋，6个专业模工6小时以上 安装，成本约800元，现在3个普工2小时即完，成本约90元， 每单边10延米仅安装费就节省约70元。
一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法
5．施工工艺流程及操作要点
• 5.2.2 快速施工设备各部分的设计 • （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120～140mm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（图51）。
隧道水沟电缆槽移动模架施工工法，基本结 束了过去铁路隧道施工中小模板“东拼西凑”的时 代，使隧道内所有的混凝土施工真正实现了机械化 配套快速施工。值得推广使用。
目
录
一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法 二、隧道水沟电缆槽移动模架施工工法
一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法
1．前言 • 在当前隧道施工中，常因没有理想的配套设备和施工工 艺，仰拱施工的质量和进度难以保障，成本也较高。进 而影响了防水系统、二衬等后继工序的结构衔接质量和 进度，隧道仰拱施工成为制约隧道快速施工的控制性工 序。为了加快隧道仰拱及填充混凝土施工进度，保证安 全、提高质量，降低工程成本，改善文明施工形象，本 人推荐中铁二局贵广铁路工程指挥部联合相关单位进行 技术攻关，设计开发的隧道仰拱快速施工设备及施工工 法，本工法已通过现场实践，是已成熟的工法。
一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法
5．施工工艺流程及操作要点
仰拱填充两工作区工作流程
第一工作区 隧底开挖 隧底出渣 虚渣清理
第二工作区 模架移动定位 仰拱砼浇筑 仰拱拆模 填充砼浇筑 完成
图1 施工工艺流程图
一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法
5．施工工艺流程及操作要点 • 5.2 操作要点 • 5.2.1 快速施工设备的制作要点 • （1）仰拱模架：满足仰拱混凝土一次性整体浇筑完成 的要求； • （2）中心水沟模架：满足填充施工中预留中心水沟的 要求； • （3）端头梁：满足定位并固定仰拱模架、中心水沟模 架，安设仰拱填充端头模板和中埋式止水带。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凝土的作业要求，是快速施工设备 的核心部分。
一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法
5．施工工艺流程及操作要点
• 5.2.2 快速施工设备各部分的设计
图5-2 中心水沟模架图
一、隧道仰拱快速施工设备及施工工法
5．施工工艺流程及操作要点
• 5.2.2 快速施工设备各部分的设计 • （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、中心水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8根可自由伸缩的支柱， 梁部采用20cm工字钢制作，设计承载60t。 • （4）栈桥：考虑洞内施工中设备配套情况，每幅栈桥采用两片 分离式，每片重约10t，使用一台挖机即可完成栈桥的移动。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。
（3）工程质量明显提高。小模板施工存在着板 缝多，错台易超限，线条不直等情况，简易模架采 用整体模板，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。
因此能加快仰拱施工进度、使安全步距达标， 又能降低成本、保证质量的仰拱快速施工技术及配 套设备应予推广使用。
传统的隧道水沟电缆槽的施工是采用小块组合钢 模分段施工，施工工序包括组装、加固、浇筑、拆卸 、转场、清洁涂油，工序繁杂，循环时间长，加固支 撑多，整体性差，外观质量难控制，作业面文明形象 不好，模板工程施工成本高。 为了提高模板整体性，简化施工工序，加快施工 进度，保证结构外观质量，节约工程成本，中铁二局 股份有限公司在新建贵广铁路油竹山隧道施工中，自 主研发了“隧道水沟电缆槽施工移动模架”，总结提 炼出隧道水沟电缆槽移动模架施工工法，该工法的优 点有：