周 伍 艺

(中铁三局集团第五工程有限公司，山西 晋中 030600)

1 概述

目前隧道施工中，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。为此，开展隧道仰拱成套机械化施工已成为隧道施工亟待解决的问题之一。

新建贵南铁路独山一号隧道通过对现有施工工艺及装备进行改进，自主研制了一种带固定式全环弧形模板及中心水沟模板的液压移动栈桥(见图1)，通过该工装将传统的仰拱施工由一个作业面变成两个作业区间，进行流水施工，一定程度上提高功效，缩短每循环施工时长；采用40 m长的双车道分离式栈桥，移动方便，保证了仰拱混凝土施工洞内交通畅通；仰拱采用全弧模板，利用铰接组合，使仰拱模板安装、拆除能够简单快速地完成；采用端头梁来固定仰拱模架和中心水沟模架，同时在移动时使模板系统形成为一个整体，可自行移动，定位准确，有效提高了施工效率，各项指标均满足隧道仰拱施工设计要求。

2 工程及地质概况

2.1 工程概况

新建贵南高铁独山一号隧道位于贵州省都匀市王司镇境内，洞身为大片的树林区，隧道全长8 848 m，洞身段最大埋深段约445 m，线路纵坡为单面上坡，依次为1 175 m长5.5‰的上坡、2 400 m长23‰的上坡和4 913 m长14.7‰的上坡。隧道进出口有乡村道路相通，交通条件较方便。

2.2 工程地质

隧址区上覆第四系全新统坡崩积碎石土、坡残积黏土、粉质黏土、角砾土；下伏基岩为志留系中统翁项组石英砂岩、页岩夹灰岩、砂岩；奥陶系下统大湾组灰岩、砂岩、页岩，红花园组灰岩夹白云岩及寒武系上统庐山组白云岩。隧址区断裂较发育，断裂构造以北西向组最为发育，均为多期性的陡倾角断层。隧道洞身穿过的断层共5条，分别为：王司正断层、孟娃垭口正断层、老寨逆断层、观音山逆断层和苦李沟正断层。

3 隧道仰拱施工工艺流程及操作要点

隧道仰拱与中心水沟机械化高效施工工艺流程如下：

栈桥架设→隧底开挖及清理→仰拱底初期支护→防排水施工→仰拱钢筋绑扎→全弧模架系统移动、定位→浇筑仰拱混凝土→脱模、液压提升全弧模板→水沟模板滑移就位→浇筑填充混凝土→混凝土养护→中心水沟模板脱模。

4 关键工序施工工艺及操作要点

4.1 自行式液压栈桥组装

1)自行式液压栈桥工厂制造后(如图2所示)运至现场组装，安装时汽车吊起吊部件进行安装，将自行式移动栈桥安装调试完毕后，启动走行机构进入洞内。

2)根据隧道洞口现场施工实际情况，在洞口段50 m处组装自行式移动栈桥(见图3)。

4.2 隧底开挖、清理

1)仰拱开挖分成左右两部分，先进行一半的开挖。

2)第一个循环先将左边或者右边的仰拱开挖好，栈桥停放在没有开挖的一侧；将运渣车停放在栈桥上，挖掘机在需开挖的面上，开挖时从栈桥的前端向后端开挖，挖掘机一直停在仰拱标高面上，保证挖掘机能向运渣车里面装渣。

3)将其中一侧开挖好后，操作栈桥使得栈桥横移到已经开挖好的那一侧，将运渣车停放在栈桥上，挖掘机在需开挖的面上，开挖时从栈桥的前端向后端开挖，挖掘机一直停在仰拱标高面上，保证挖掘机能向运渣车里面装渣；此时仰拱开挖和仰拱衬砌可以同步进行。

4)开挖完成后，将基底虚渣、杂物、积水清理干净。

4.3 喷射混凝土

开挖完成后检查待喷面尺寸、几何形状合格后采用湿喷工艺进行喷射混凝土施工。

4.4 仰拱钢拱架安装定位

1)仰拱钢拱架采用连接钢板与拱脚处钢拱架焊接成整体结构，闭合成环。

2)钢拱架安装到位后，为了保持保护层满足要求，在钢拱架底部防止与仰拱混凝土同标号的垫块。

4.5 防排水施工

施工防排水工程、仰拱预埋件等,应确保边墙部位防水板、泄水孔满足要求，仰拱接地、预埋过轨管等预埋件符合设计要求。

4.6 仰拱钢筋绑扎

1)仰拱衬砌钢筋采用工厂化集中加工成型，运输到隧道施工现场后，采用人工绑扎与焊接。

2)仰拱钢筋严格按照规范设计要求进行安装定位，确保钢筋间距、长度、位置等满足设计要求(见图4)。

4.7 全弧仰拱模板安装定位

1)全弧仰拱模板固定在刚性骨架上，模板结构采用3块大块钢模组合形成，每块模板间采用枢纽连接，翻转、折叠后进行安装和拆除。

2)根据测量结果,采用液压油缸系统左右及上下调节,将仰拱弧形模板按照设计标高准确定位，并用丝杠加固连接,防止全弧型模板在浇筑混凝土过程中发生偏移。

3)安装仰拱钢端模与止水带，安装仰拱钢端模时仰拱基底应圆顺，模板安装在测量的同一断面上，止水带安装应居中安放，搭接满足要求，见图5。

4.8 混凝土浇筑

1)浇筑仰拱混凝土,浇筑顺序由隧底至两侧边墙，底部采用串筒浇筑，边墙采用溜槽浇筑，在施工过程中注意控制混凝土的浇筑速度，并加强振捣，确保混凝土施工质量；

2)全弧仰拱模板上布置混凝土浇筑窗口，确保仰拱混凝土浇筑质量。

4.9 全弧模板拆除

达到设计拆模强度后拆除丝杠，用油缸将仰拱弧模提升，完成拆除作业。

4.10 中心水沟整体液压模板滑移就位

1)中心沟模架采用模架、模板一体式设计，通过栈桥自动走行装置带动牵引定位，采用液压系统完成中心水沟模板的支模、脱模作业。

2)中心沟模板定位完成后，安装仰拱填充端模，浇筑仰拱填充混凝土。

5 采用机械化工装优越性

1)研究应用带固定式全环弧形模板及中心水沟模板的液压移动栈桥，为仰拱施工提供了小型流水施工工作面，将隧底开挖、清渣、清底3个施工工序与仰拱全弧模板安装、全弧模板拆除、仰拱混凝土浇筑3个施工工序分为两个作业区间进行小型流水作业，大大缩短了仰拱施工每循环的作业时间；

2)采用40 m长的双车道分离式液压自动走行栈桥，移动方便，保证了洞内仰拱混凝土施工中交通畅通，同时挖掘机可无障碍的在栈桥上进行回转，便于清理仰拱余渣；

3)仰拱创新性采用全弧模板，仰拱钢筋绑扎完毕后，利用液压小车移动仰拱模架和定位，使仰拱模板安装、拆除能够简单快速地完成；

4)采用端头梁来固定仰拱模架和中心水沟模架，同时在移动时运载模架系统，使模板系统形成为一个整体，定位准确，移动就位快捷；

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；

6)仰拱全环弧形模板和中心沟模架采用模架、模板一体式设计，通过栈桥自动走行装置带动牵引定位，有效提高了定位效率和精度；

7)栈桥进出口设有液压平台，可根据不同工作状态，进行升降，有效保证了栈桥的自由移动；同时仰拱全环弧形模板和中心沟模板系统，可利用绞车整体移动，操作方便，施工效率高。

6 结语

新建贵南铁路通过采用固定式全环弧形模板及中心水沟模板的液压移动栈桥，实现了隧道仰拱与中心水沟的高效施工，大大缩短了仰拱施工每循环的作业时间，有效提高了施工效率，降低了材料成本，减少了工时消耗，成功解决了隧道仰拱施工质量难以保证的难题，通过工程实际应用形成的隧道仰拱与中心水沟成套机械化施工工艺，对隧道工程施工具有很大的指导意义。