1、多种扩大断面的二衬模筑施工技术【摘要】在长大隧道施工中，无论是公路隧道还是铁路隧道，为满足各种特殊功能的需要，往往会设计各种渐变或突变的扩大断面，使得模筑二衬施工变得复杂，易造成物资浪费以及留下安全、质量隐患。现以丽水龙泉高速公路严山岭隧道和贵广铁路天平山隧道的多种扩大断面为实例。阐述了多种渐变或突变扩大断面的二衬模筑施工方案和关键技术，该技术方案既提高施工速度又节约了成本，同时确保了衬砌的施工质量。 【关键词】公路隧道 铁路隧道 扩大断面二衬 整体模筑液压台车 背模拱架 中图分类号：U459.2 文献标识码：A 文章编号： 一、工程概况 贵阳广州客运专线天平山隧道设计为单洞双线，全长 14k
2、m，项目位于山水甲天下的桂林市临桂县境内，地处桂北的崇山峻岭之中，悬崖峭壁，险象丛生，深山老林，施工便道长，交通极其困难，80%是、V级围岩，岩层以砂、页岩为主，整体稳定性差，另有 2km 的大变形软弱围岩段，隧道施工难度大，是贵广客运专线重点控制工期工程和 I 级风险隧道。隧道进出口段落各设计一个 24m 长的渐变扩大风机段，平均每公里设计一对 5m 长的单侧突变扩大下锚段，此外还设计有类似扩大下锚段的隔离开关洞段落。 丽水龙泉高速公路严山岭隧道左洞长 2275m,右洞长 2285m，项目位于龙泉市安仁镇严山村。按隧道规模，严山岭隧道左右洞各设置两个洞内紧急停车扩大带，紧急停车段长 30m，
3、带宽 3.5m。 上述两个隧道设计了多种渐变或突变的扩大断面，基本涵盖了长大隧道的各种扩大断面类型。渐变扩大风机段，两头各 8 米渐变带，中 8米扩大段，共 24 米；下锚段以及隔离开关洞段是铁路电气化隧道特有的，下锚段又叫锚段关节，是接触网线路按其技术要求,把铁路的长度分成一段一段的，这样相对独立的若干段放在一起,其过渡的地方就称为“锚段关节” ，按照需要,“锚段关节”又分为“绝缘锚段关节”和“非绝缘锚段关节” ， “绝缘锚段关节”除具有机械分段的作用外,还具有电分段的作用，它两端的接触网电路是绝缘的,是不通的,所以又设计有“隔离开关”来实现电气连接，下锚段设计长 5 米，开关洞设计长 4
4、米；公路紧急停车扩大带根据隧道规模设计。这些断面都不同于正常段施工断面，所以原有正常段的整体液压台车不适用，通常施工方法是采用新制作台车或者采用台架、满堂支架支撑模拱进行二衬施工，这样会影响进度、大幅增加成本，浪费大量人力物力。现通过采用在原有正常段整体液压台车背模拱施工，能充分利用原有的台车，大幅提高施工进度，降低施工成本。 二、 施工方案 （一）总体方案 总体方案是采用原有整体液压台车做支撑台架，同时尽可能局部利用原有台车的面板，在原有台车面板背上拱架模拱，在模拱上安装小钢模板、封模后，然后一次整体浇筑二衬混凝土，达到整体快速施工的技术方案。 （二）模拱及钢模板设计方案 风机段模拱拱架设计
5、，根据经验以及简单的检算，采用国标 I20b 工字钢加工的拱架能满足要求，渐变段设计 8 榀，设计编号为 18#，扩大段设计 8 榀（实际与 8#模拱相同） ，也就是 17#模拱各 1 榀，8#模拱共9 榀，以 8#模拱为例，尺寸及分节如图 1，接头板采用厚 16mm 的钢板，大小尺寸 28cm25cm，螺丝孔直径 24mm，接头板靠外弧一侧要与外弧齐平，不影响立模板，每节弧形要注意控制外弧半径、弧长和对应的弦长。下锚段模拱拱架设计，下锚段长 5m，设计加工 6 榀，采用国标 I18工字钢加工，其尺寸及分节如图 2，连接接头板采用厚 16mm 的钢板加工，大小尺寸 22cm20cm，螺丝孔直径
6、 22mm，注意事项同风机段模拱接头板。紧急停车带模拱拱架设计，根据原整体台车长 12m，设计加工 13 榀，根据经验以及简单的检算，采用国标 I20b 工字钢加工，模拱尺寸及分节如图 3，模拱接头板加工同风机段模拱。 模拱上的小钢模板加工，为了使模板的通用性，统一采用100cm40cm5.5cm 的尺寸加工，面板采用 5mm 厚的冷轧钢板加工，模板与模板之间考虑咬接缝 2.5mm，周边加劲法兰采用 5cmX5cm 的等边角钢加工，中间加劲法兰采用扁钢，成品后的模板，每块重量控制在2529kg 左右。 图 1 风机段 8#模拱断面图 图 2 下锚段模拱断面图 图 3 紧急停车带模拱断面图 （三
7、）模拱、模板安装及加固施工方案 模拱安装加固是整个方案中的关键，在上述几种扩大断面中，下锚段加大的空间最小，所以施工起来难度是最大，现就以下锚段模拱安装为例，以点带面。模拱仅在加宽侧设置，设置部位见图 2 加黑部分，模拱安装前将台车定位至正常段设计轮廓，并在台车面板上标出下锚段起止断面线，同时锁死台车液压系统、拧紧各支撑丝杆以确保台车稳定，先安装第 1 榀拱架，从底部第一节拱架开始安装，根据测量放样点，用膨胀螺栓锚固第一节底板，同时根据台车断面线以及离台车面板的垂直距离用 50 无缝钢管固定第一节上接头板，接着安装第二节拱架，安装第二节拱架时要注意接头板的连接，实际控制要点就是要控制好每一个接
8、头板空间位置，第三、四节拱架采用同样方法安装；第五节拱架根据实际需要将拱架底部切割成楔形，基本上是贴在原台车面板上，第六部分已经就是渐变的木工模板了，安装完第 1 榀，接着安装第 6 榀，第 6榀安装方法同第 1 榀，安装完第 6 榀后，用连接钢管把第 1、第 6 榀拱架连起来，那么中间的其它 4 榀拱架靠着连接钢管安装即可，但注意间距的控制，6 榀拱架，间距 1m。模拱拱架使用横撑加固，横撑使用 50 无缝钢管径向点焊于台车面板表面，平均每间隔 50cm 设置一支撑点。 从图 2 可以看出，下锚段从右拱腰处开始向对侧渐变加宽，台车右侧面板大部分可利用，扩大断面的模板采用两种规格：一种是小钢模
9、，沿矮边墙密靠拱架安装，并用卡扣固定在模拱上；另一种是木工模板，主要使用在拱部净空较小部位，木模安装时在模拱顶部纵向绑扎 5cm 宽5cm 厚1m 长木条，木条环向间距 10cm，然后将木模采用钢钉固定于纵向木条上，为确保砼外观质量美观，在木模表面还增设了一层玻璃板，同时在钢模与木模连接处将木模端头加工成楔形以避免衬砌出现错台。下锚段挡头板安装，采用 5cm 厚木模作挡头板，安装木板时要保证模板与台车面板或钢模板密帖，无较大空隙以避免漏浆，下锚段挡头模立完以后，整个下锚段的模拱、模板就形成类似一个“大盒子”背在台车上，然后封台车端头模，最后正常段、下锚段的混凝土一次整体浇注。 三、施工的关键
10、（一）渐变风机段施工技术 渐变风机段包括前后 2 个渐变段、1 个扩大段，每个段落 8 米，在整体台车上背模施工要分 3 次施工，即要施工 3 板衬砌，风机段的关键是渐变段小钢模板的安装，每一榀模拱的背面是平行台车面板的，而小钢模板是像喇叭一样向外张扬的，所以在渐变段，小钢模板与模拱接触是“线”接触，难以固定在模拱上，采取的措施是把小钢模板纵向连成坚实整体，横跨地固定在模拱上，因为是喇叭口形式的，要采用少量楔形的模板加以调整。 （二）下锚段模筑技术 下锚段背模施工关键是模板的牢固性和下锚段端模的安装，施工过程要注意顺序施工，而且每一步必须安装加固到位，下锚段端模的封堵除了要求与原台车面板接触密
11、实外，还要与小钢模板齐平贴紧，封完模后，施工人员只能从整体台车的天窗口爬出，混凝土施工过程中，还要在台车窗口注意观察模板的变形情况，浇筑混凝土的速度要比平常的速度放慢半拍。 （三）紧急停车带模筑技术 紧急停车带一般设计较长，长度一般都 30 米以上，要施工多个循环，所以模拱往整体台车安装的时候，要考虑模拱能随液压台车一起伸缩，同时能随台车一起行走，相当于改装台车，但改后又能快速恢复原状，这是紧急停车带模筑施工关键。 四、结束语 （一）通过采用上述二衬模筑施工方案和关键技术，天平山隧道进口段的下锚段施工一般在 56 天即可完成一个循环，脱模后外观质量及断面尺寸均符合设计要求，相对采用新加工衬砌台
12、车，节约台车加工费约 50 万元；而且能随着整体液压台车的推进一起施工下锚段，不需预留空缺，避免了回头施工和跳缺施工（如果是采用另外台车或台架支撑施工，每施工完一个，就要推着台车跳到下一公里的下锚段施工，势必造成人力物力的浪费） ，这样的整体施工，减少了工序，提高了效率，所以加快了施工进度。 （二）通过采取整体台车背模的施工技术能有效减少施工缝，二衬的整体性好，外观质量得到有效保障，所以确保了二衬的施工质量。 （三）实践证明，整体台车上的背模施工技术适合多种扩大断面的衬砌施工，为类似的工程施工提供了宝贵经验。 【参考文献】 1中国中铁二院工程集团有限责任公司.新建铁路贵州至广州线贵阳至贺州段施工咨询图：DK373+870.441 天平山隧道设计图第二册.成都.2012. 2铁道部工程设计鉴定中心.高速铁路隧道.北京：中国铁道出版社.2006.
