仰拱弧形模板长节段施工工艺工法.doc

仰拱弧形模板长节段施工工艺工法仰拱弧形模板长节段施工工艺工法蒙华铁路MHTI-10标二工区 安万里1 前言1.1 工艺工法概况过去隧道仰拱施工采用812m的短节段施工工艺工法，修建的隧道由于仰拱整体性不强，施工缝较多，发生仰拱开裂沉陷、渗漏水是必然的。根据蒙华公司关于仰拱长节段施工的要求，蒙华铁路隧道仰拱施工采用由隧道局生产的24m自行式液压仰拱栈桥。有效减少仰拱施工缝对接次数，提高了仰拱整体性，改善隧道施工通病，提高了仰拱施工质量。1.2 工艺原理遵循“初期支护仰拱紧跟掌子面及时封闭成环、二衬仰拱及仰拱填充大区段施工”的原则。为有效控制围岩变形，确保隧道施工安全，初期支护仰拱紧跟掌子面下台阶，二衬仰拱及仰拱填充采用铁路隧道全液压履带式栈桥，进行全幅一次性施工不小于24m。2 工艺工法特点2.1隧道仰拱长节段施工提高了仰拱质量、改善了施工环境、提高了施工效率。2.2长节段仰拱施工技术成熟，操作方便。3 适用范围本工艺工法适用于铁路隧道仰拱弧形模板长节段仰拱防排水施工。4 工艺原理在左右侧边墙上每5米放样出一对标高控制点。初支仰拱开挖支护与边墙开挖支护同步进行，初支仰拱支护完成后回填洞碴至边墙墙脚处，二衬仰拱施工前人工配合挖掘机将回填的洞碴清除。二衬仰拱端头凿毛处理，凿除混凝土表面的水泥砂浆和松软层。安装仰拱钢筋，环向主筋接头采用套筒连接为主，剩余钢筋接头采用绑扎连接。安装二衬仰拱弧形钢模板安装及端头模板。采用溜槽浇筑衬砌仰拱混凝土，混凝土向两侧对称浇筑，一次完成。检查清理干净仰拱面杂物，浇筑填充混凝土，混凝土养护。5 工艺流程及操作要点5.1工艺流程工艺流程见下图施工测量施工缝处理、结构防排水施工、钢筋安装不合格施工准备初支仰拱顶面清碴栈桥行走就位初支仰拱顶面人工清理混凝土拌制混凝土运输质量检查合格质量检查二衬仰拱弧形模板及端头模板安装不合格二衬仰拱混凝土浇筑二衬仰拱模板拆除及填充模板安装仰拱填充混凝土浇筑仰拱填充模板拆除及养生混凝土拌制混凝土运输下一循环施工二衬仰拱混凝土养护 5.2 操作要点5.2.1 施工准备1 在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，熟悉质量验收标准、施工规范、标准、文件。2 对施工人员进行技术交底和岗前培训，考核合格后方可上岗。3 收集仰拱及仰拱填充结构形式、施工长度、工程量、紧前工序验收情况。4 作业队长确认人员、设备、材料、机具、作业环境是否满足施工需求。5 所有材料型号及规格符合设计要求。5.2.2 施工步骤 1测量放线测量人员准确放样出二衬仰拱侧模的平面位置，标示出仰拱填充顶面标高，在左右侧边墙上每5米放样出一对标高控制点（红色油漆倒三角+水泥钉标识），并形成书面交底给二衬仰拱施工班长。2初支仰拱顶面清碴初支仰拱开挖支护与边墙开挖支护同步进行，初支仰拱支护完成后回填洞碴至边墙墙脚处，二衬仰拱施工前人工配合挖掘机将回填的洞碴清除，由于栈桥前引桥较长，每次清碴区段长6m，采用挖掘机和自卸式汽车出碴。3 仰拱栈桥前行每6m回填洞碴清理完成后，二衬仰拱栈桥前行6m。前行过程中，为保证栈桥后端已施工完成的仰拱填充面不因受力面积小而压坏，在仰拱填充面上铺设钢板（长1.2m，宽1.5m，厚6mm）以扩大受力面积。4 施工缝处理及结构防排水施工上组二衬仰拱端头凿毛处理，凿除混凝土表面的水泥砂浆和松软层。凿毛面积应不低于总面积的75%，人工凿毛时混凝土强度不低于2.5Mpa。凿毛完成后采用高压风清扫初支仰拱面上虚碴及杂物。清碴完成及时将现场的影像资料整理后上传工区项目部和局指挥部。 5 二衬仰拱钢筋安装上组（24m）二衬仰拱端头凿毛处理及防水施工完成，经监理工程师验收合格后安装二衬仰拱钢筋，严格按照技术交底进行安装。环向主筋接头采用以套筒连接为主，其余钢筋接头采用绑扎连接。安装钢筋时，钢筋长度、间距、位置应满足技术交底要求。二衬仰拱环向钢筋保护层采用混凝土垫块控制，不少于4块/。二衬仰拱小边墙主筋采用钢筋定位卡控制钢筋保护层厚度、钢筋间距，钢筋定位卡。6 二衬仰拱弧形钢模板及纵向施工缝止水带安装二衬仰拱钢筋安装验收合格后，安装二衬仰拱弧形钢模板。安装模板前仔细检查模板尺寸、平整度、光洁度等，清除干净模板内侧的铁锈等杂物，并涂刷脱模剂。模板安装时严格按测量人员放线进行，误差控制在5mm以内，模板竖向、纵向接缝对齐，模板表面平整。二衬仰拱环向每间隔24m设置一道环向施工缝，沿施工缝位置铺设背贴式止水带、中埋式止水带，止水带采用钢筋卡固定牢固。7 二衬仰拱端头模板安装二衬仰拱钢筋及弧形模板安装完成后，安装端头模板。二衬仰拱端头模板采用定制的钢模板，施工过程中先用下部模板将底部背贴式止水带压紧固定，将中埋式止水带布设在下部模板表面，再安装上部模板，采用钢筋固定牢靠。环向止水带在交叉处必须密贴焊接。止水带接长采用热硫化焊接。止水带接长热硫化焊接效果图见图5.1。图5.1 止水带接长热硫化焊接效果图模板安装完成后进行自检，检查中线、高程、断面和净空尺寸等，自检合格后报监理工程师检查。经监理工程师检查验收合格，方可进行下道工序施工。8 二衬仰拱混凝土施工混凝土由拌合站集中生产，通过混凝土运输车运输至施工现场。采用溜槽浇筑，由二衬仰拱中心向两侧对称浇筑，一次完成。采用插入式振捣棒振捣，边浇筑边振捣，振捣时振捣棒竖直，且快插慢拔，振捣点均匀分布，距离模板大于10cm，振捣至混凝土不冒气泡、不下沉、表面开始泛浆为止。二衬仰拱混凝土浇筑后效果图见图5.2。9 仰拱填充施工图5.2 二衬仰拱混凝土浇筑后效果图采用C20混凝土，浇筑前将仰拱顶面杂物清理干净。模板采用钢模板，安装前由专人对模板进行打磨，检查合格后进行模板安装。严格控制仰拱填充的标高，避免侵入道床范围。模板安装完毕且自检合格后，经监理工程师检查验收合格，方可进入下道工序施工。仰拱填充混凝土拌制、运输、浇筑及振捣的要求同二衬仰拱混凝土施工。混凝土浇筑应分层施工，厚度控制在30cm左右。初凝后进行洒水养生，养护时间为14天。为防止对仰拱填充混凝土造成损伤，24h后方可脱模。5.3二衬仰拱各工序施工时间5.3.1有钢筋段二衬仰拱施工、级围岩段的二衬仰拱设计为钢筋混凝土，施工工序主要有初支仰拱表面清碴、二衬仰拱钢筋安装、二衬仰拱弧形模板安装、二衬仰拱混凝土浇筑及仰拱填充混凝土浇筑。根据施工组织计划安排，级围岩每月施工7090m,级围岩每月施工4050m。根据单工序时间统计，采用24米全液压履带式栈桥每月可施工4组，每组24m，每月二衬仰拱可施工96m，满足施工需求。5.3.2无钢筋段二衬仰拱施工级围岩段的二衬仰拱设计为素混凝土。施工工序主要有初支仰拱表面清碴、二衬仰拱弧形模板安装、二衬仰拱混凝土浇筑及仰拱填充混凝土浇筑。根据施工组织计划安排，级围岩每月施工130m。根据单工序时间统计,采用24米全液压履带式栈桥每月可施工6组，每组24m，每月仰拱可施工144m，满足施工需求。找平层及底板施工。5.3.3找平层及底板施工级围岩无仰拱，设计为40cm底板混凝土。施工工序主要有开挖底板清理、找平层混凝土浇注、底板钢筋绑扎、底板模板安装、底板混凝土浇筑。根据施工组织计划安排，级围岩每月施工180m。根据单工序时间统计，采用24米全液压履带式栈桥每月可施工8组，每组24m。每月底板可施工192m，满足施工需求。6 劳动组织表6.1 施工人员配备（单作业面）序号职务人数1作业队长1人2技术主管1人3技术员2人4安全员1人5瓦检员2人6质检员1人7测量员2人8清碴工4人9混凝土工8人10钢筋工12人11模板工6人7 材料与设备7.1材料要求7.1.1钢筋钢筋所使用的原材料品种、规格必须符合设计要求。钢筋材料进场前检验必须按批抽取试件做力学性能（屈服强度、抗拉强度和伸长率）和工艺性能（冷弯）试验。7.1.2混凝土混凝土拌合物性能满足施工需要。7.1.3防水材料土工布、防水板、止水带型号、规格符合设计要求，进场前必须按批次抽取试件检验。7.2设备机具配置 结合隧道开挖方法、工期要求进行合理配置，配套的生产能力为均衡施工能力的1.21.5倍。表7.1 主要设备机具配备（单作业面）序号设备机具名称型号数量1挖掘机小松1台2出碴车25T3辆3大跨度履带式栈桥24m1台4钢筋调直机/1台5钢筋弯曲机/1台6钢筋切割机LW-2501台7混凝土运输车8m³4辆8插入式振捣棒/4个8 质量控制8.1质量控制8.1.1初支仰拱面清理人工配合机械将初支仰拱表面回填虚碴清理干净，在绑扎钢筋前采用高压风进行清扫。8.1.2二衬仰拱钢筋安装采用钢筋定位卡确保边墙两侧钢筋间距及保护层厚度，通过设置混凝土垫块，确保二衬仰拱底板钢筋保护层厚度。8.1.3止水带安装仰拱环向施工缝的背贴式止水带采用钢模压住固定，中埋式止水带采用钢模夹住固定，止水带均要求沿施工缝居中顺直。8.1.4混凝土振捣、养护及成品保护采用插入式振捣棒分区段振捣，杜绝漏捣，保证混凝土密实。仰拱填充初凝后开始洒水养护，养护14天。栈桥行走就位过程中在滚轮下垫钢板，以保护仰拱填充面不被压坏。8.1.5仰拱填充标高及平整度仰拱填充模板安装完成后，测量组在填充端头模板上红油漆标示，采用绷线的方式控制填充面标高及平整度。8.1.6严格质量控制，先由班组内部工序质量自检后，再由质检员进行检查，检查合格后，最后由监理工程师验收合格方可进行下道工序施工。8.2质量检验8.2.1钢筋安装和保护层厚度的允许偏差和检验方法符合下表：表8.1 钢筋安装和保护层厚度质量检验标准表序号名 称允许偏差（mm）检验方法1双排钢筋的上排钢筋与下排钢筋间距±5尺量两端、中间各1处2同一排中受力钢筋水平间距拱部±10边墙±203分布钢筋间距±20尺量连续3处4箍筋间距±205钢筋保护层厚度+10,0尺量两端、中间各2处8.2.2模板安装允许偏差和检验方法必须符合下表的规定表8.2 模板安装质量检验标准表序号名称允许偏差（mm）检验方法1基础轴线偏移15尺量每边不少于2处2模板表面平整度52m靠尺，不少于3处3相邻两模板表面高低差2尺量4底、顶面高程±10测量，不少于6处8.2.3预埋件和预留孔洞的允许偏差和检验方法必须符合下表的规定：表8.3 预埋件和预留孔洞质量检验标准表序号项目允许偏差（mm）检验方法1预留孔洞中心位置10尺量尺寸+10，0尺量不少于2处2预埋件中心位置5尺量8.2.4混凝土结构外形尺寸允许偏差和检验方法必须符合下表的规定表8.4 混凝土结构外形尺寸质量检验标准表序号项目边墙（mm）拱部（mm）检验方法1平面位置±10尺量2垂直度2尺量3高程30，0水准测量4结构平整度15152m靠尺和塞尺9 安全措施9.1各级管理和操作人员严格落实岗位安全职责。9.2施工前，必须对施工班组及具体操作人员进行安全技术交底。9.3未经安全教育的管理人员及施工人员不准上岗，未进行三级教育的新工人不准上岗。9.4作业班组实行每班班前、班中、班后三检制。对检查中发现的安全隐患，立即整改。在隐患没有消除前，不得进行施工作业。9.5加强栈桥结构、制动、行走系统检查和维护，严格按照栈桥使用维护说明书作业。9.6仰拱栈桥移动行走时安排专人指挥。9.7车辆通过栈桥时，下方作业人员必须避让。9.8在隧道二衬仰拱施工时，应保证洞内照明充足和通风良好。10 环保、节能措施10.1全面控制施工污染，减少污水、粉尘及噪声污染。10.2规范施工车辆管理，加强车辆清洗。10.3洞内应保持排水畅通，仰拱填充面不得有积水，施工排水要经三级沉淀后排放。10.4施工完成后应做到“工完、料尽、场地清”。11 效益分析11.1 施工作业时间11.1.1有钢筋段二衬仰拱施工、级围岩段的二衬仰拱设计为钢筋混凝土，根据单工序时间统计，采用24米全液压履带式栈桥每月可施工4组，每组24m，每月二衬仰拱可施工96m，满足施工需求。11.1.2无钢筋段二衬仰拱施工级围岩段的二衬仰拱设计为素混凝土，根据单工序时间统计,采用24米全液压履带式栈桥每月可施工6组，每组24m，每月仰拱可施工144m，满足施工需求。找平层及底板施工。11.1.3底板施工级围岩无仰拱，设计为40cm底板混凝土，根据单工序时间统计，采用24米全液压履带式栈桥每月可施工8组，每组24m。每月底板可施工192m，满足施工需求。11.2 设备功效11.2.1提高质量：单循环施工24m，有效减少仰拱施工缝对接次数，提高了仰拱整体性，改善隧道施工通病，对提高仰拱施工质量具有极大的效果。11.2.2改善施工环境：在满足各种施工车辆通行的前提下，可进行仰拱同步作业，且能满足不同工况需要，可实现快速移动就位，栈桥施工空间高，有效改善了施工环境。12 应用实例12.1工程简介由中铁一局集团有限公司承建的集义隧道位于位于渭南市韩城市桑树镇境内，设计为高瓦斯隧道，属全线重难点工程。隧道位于黄龙山中低山区，地处关中盆地的东北边缘和陕北黄土高原的南缘。区内地势总体西高东低，山峦叠嶂，沟谷幽深，地形崎岖复杂，沟谷切割强烈。海拔标高在6001100m之间，隧道进口地面标高为679.39，出口地面标高为689.36。围岩以砂岩、泥岩为主，砂岩、泥岩互层，节理裂隙发育。泥岩：鲜紫色，泥质结构，中厚层状构造，弱风化，层厚230m。砂岩：青灰色夹紫红色，砂质结构，弱风化，层厚1030m，岩质坚硬，锤击声脆不易碎，局部夹紫红色薄层泥岩。12.2施工情况蒙华铁路集义隧道仰拱施工全部采用24m自行式液压栈桥，目前蒙华项目部采用了两种液压栈桥，分别由中铁隧道局设备制造公司和中铁五新生产。隧道局生产的仰拱栈桥全桥长38.5m，主桥长度30.2m，桥宽为3.4m，承载能力55t，采用履带前驱，电机功率15KW；中铁五新生产的仰拱栈桥全桥长40.6m，主桥长度28.5m，桥宽3.5m，承载能力60t，采用电机后驱，电机功率12.5KW。两种栈桥有效施工长度均能达到24m。12.2.1 初支仰拱顶面清渣初支仰拱开挖支护与边墙开挖支护同步进行，初支仰拱支护完成后回填洞碴至边墙墙脚处，二衬仰拱施工前人工配合挖掘机将回填的洞碴清除，由于栈桥前引桥较长，每次清碴区段长6m，采用挖掘机和自卸式汽车出碴。完成机械24m清渣后，采用人工再次对初支仰拱顶面进行清理，并留影像资料备查。12.2.2 二衬仰拱栈桥前行每6m回填洞碴清理完成后，二衬仰拱栈桥前行6m。再进行下一循环清渣。12.2.3 施工缝处理及防排水施工将前一组二衬仰拱端头凿毛处理，凿除混凝土表面的水泥砂浆和松软层。凿毛面积应不低于总面积的75%。边墙盲管施工前由测量人员每5m进行测量放样，控制盲管安装高度。边墙铺设土工布和防水板，防水板焊接采用超声波焊接。12.2.4 二衬仰拱边墙钢模板安装二衬仰拱边墙模板为栈桥配套模板，长度24.1m（搭接0.1m）。和仰拱栈桥同步前行，通过液压系统提升和就位。边墙模板可以向线路内侧收缩，为仰拱钢筋绑扎提供作业空间。12.2.5 二衬仰拱钢筋安装环向主筋接头采用套筒或绑扎连接，其余钢筋接头采用绑扎连接。12.2.6 二衬仰拱端头模板安装二衬仰拱钢筋及边墙模板安装完成后，安装端头模板。二衬仰拱端头模板采用定制的钢模板，通过栈桥提升。施工过程中先用下部模板将底部背贴式止水带压紧固定，将中埋式止水带布设在下部模板表面，再安装上部模板。12.2.7 二衬仰拱、填充混凝土施工采用溜槽浇筑，由二衬仰拱中心向两侧对称浇筑，一次完成。采用插入式振捣棒振捣。仰拱填充侧模和边墙模板为整体结构，与边墙模板同步安装到位。填充混凝土一次施工至设计标高，不再进行二次浇筑。混凝土初凝后进行洒水养生，养护时间为14天。12.3工程结果评价蒙华铁路集义隧道仰拱施工全部采用24m自行式液压栈桥。栈桥行走方便快捷，不需要大型机械的配合，大大提高了仰拱施工的循环进度。栈桥两侧设置了护栏，提高了栈桥使用过程中的安全性，防护性更强。仰拱一次性施做24m，减少了施工缝的设置，提高了仰拱的整体性，减少了止水带等材料的使用。仰拱小边墙的弧形模板跟栈桥一体行走，节约了安装模板的时间，提高了施工的连续性、整体性。仰拱栈桥下方作业空间大，仰拱填充可一次施工至设计标高，避免了二次浇筑，顶面标高和平整度易控制。