拉法山隧道斜切式洞门施工技术

胡永强，豆小天

(中铁隧道集团二处有限公司，河北三河 065201)

0 引言

随着国内高速铁路的飞速发展和列车时速的不断提高，给隧道洞门施工提出了更高要求:既要安全稳定符合设计，又要美观大方质量可靠。铁路客运专线上多数采用“斜切式”洞门结构，其特点是能最大限度地减小高速列车进入隧道时瞬间高压气流对列车的损害［1］。斜切式洞门结构［2－3］已成为我国高速铁路隧道的主导洞门形式之一。

目前，国内关于等环宽斜切式洞门施工技术的文献很少，多数隧道斜切式洞门为帽檐式［4］，其正投影高度均高于等环宽斜切式洞门的帽檐。文献［5－6］结合具体工程实例对帽檐斜切式洞门施工技术进行了研究和探讨，施工时将斜切段和帽檐分次关模浇筑成型。借鉴以往隧道帽檐斜切洞门放样及模板施工方法，本文结合拉法山隧道等环宽斜切式洞门施工实例，从模板放样、模板加工与安装、钢筋绑扎和混凝土浇筑等方面详细阐述斜切段长度超过模板台车长度时一次性将斜切段和帽檐整体浇筑成型的方法，并与其他方法对比分析，总结其优缺点。

1 工程概况

拉法山隧道位于蛟河市庆岭镇北4～5 km处，进口位于新开河屯，起讫里程为DK35+965～DK46+000，总长10 035 m，设计为单洞双线隧道。拉法山隧道进口洞门设计为1∶1.5等环宽斜切式洞门，洞门设计里程为DK35+965～+992，设计坡度为17.8‰，全长 27 m，包括斜切段 15.06 m，斜切延伸段 11.94 m。

等环宽斜切式洞门结构为衬砌斜切面外加斜切椭圆形状帽檐构筑而成。洞门衬砌采用C40钢筋混凝土，主拱圈衬砌设计厚度为70 cm，帽檐正投影高度为67 cm。洞门侧视图如图1所示，纵断面图如图2所示，正面图如图3所示。帽檐轮廓线椭圆要素如表1所示。

图1 洞门侧视图Fig.1 Side view of tunnel portal

2 施工总体方案

隧道斜切式洞门采用隧道洞身12 m全断面液压模板台车做内模。以衬砌台车做为施工平台，人工绑扎钢筋、安装外模、安装挡头模和止水带。施工时先施工斜切延伸段，后施工洞门斜切段，斜切段15.06 m和帽檐采用一次性整体浇筑，台车衬砌长度为11.9 m。另在靠洞口方向加工一套3.16 m长的加长段模板与洞身衬砌模板台车进行连接，模板弧度与台车弧度一致。

图2 洞门纵断面图(单位:cm)Fig.2 Longitudinal profile of tunnel portal(cm)

图3 洞门正面图(单位:cm)Fig.3 Front view of tunnel portal(cm)

表1 帽檐轮廓线椭圆要素Table 1 Elements of ellipse of brim contour cm

3 洞门施工

3.1 斜切延伸段施工

拉法山隧道进口明洞段长138 m，延伸段长11.94 m，施工时台车与已施作明洞段二次衬砌搭接6 cm，台车定位，变形缝处粘贴3 cm填缝材料，施作钢筋，背模采用木板配合钢筋箍加固，端头采用自制模板夹具，后浇筑混凝土。

3.2 斜切面施工

施工工艺流程为台车定位—安装加固加长段模板—轮廓线放样—钢筋绑扎安装斜切面模板—安装洞身侧模及帽檐外模—浇筑洞门混凝土—强度达到设计要求后拆模—养护。

1)台车定位。台车中线与高程定位误差不大于5 mm，以确保台车外轮廓尺寸准确。

2)安装加固加长段模板。采用拱钢+钢板组合作为台车端头加长段内模。拉法山隧道斜切段总长为15.06 m，台车总长为12 m，考虑10 cm搭接，还需给台车加长3.16 m。两侧矮边墙比仰拱填充面高出30 cm，在台车端头矮边墙上沿台车弧度每隔50 cm连接一根I16工字钢，工字钢一端与台车端头间采用脚板连接，另一端头采用钢支撑固定于仰拱填充面上，工字钢外焊接5 mm钢板，以确保钢板外弧度与台车一致。加长段模板与台车连接示意如图4所示。

3)轮廓线放样。先用CAD计算出各轮廓线坐标，再根据隧道设计坡度将坐标进行调整，采用逐点放样法将轮廓线上各点位放样在模板台车上。斜切面轮廓线坐标见表2。

图4 加长段模板与台车连接示意图(单位:cm)Fig.4 Connection between formworks of extended section of tunnel portal and formwork jumbo(cm)

表2 斜切面轮廓线坐标表Table 2 Coordinates of diagonal plane contour cm

4)斜切面模板加工。斜切面由轮廓线B和C两条椭圆线之间的面积构成。由几何关系可知，椭圆圆心点即为DK35+967.955里程处的隧道圆心。在平整场地将椭圆线B和C按同一圆心放样，并将斜切面对应部分划分为43块(如图5所示，中线两侧模板大小对称)，即加工43块模板并编号。模板采用木胶板，背后采用5 cm厚木板加固。模板与台车相接处按照台车表面斜度加工，以确保台车与模板接缝严密。

5)钢筋绑扎。斜切式洞门环框钢筋设置4根φ22 mm封口钢筋直接与衬砌主筋焊接，封口钢筋间采用“V”字型勾筋连接;拱墙衬砌环向布设双层主筋，主筋采用φ22 mm带肋钢筋，纵向间距为200 mm;纵向分布钢筋采用φ16 mm带肋钢筋，环向间距为250 mm，施工时先施作斜切面上环框主筋，主筋接头采用机械套筒连接。安装固定完成后施作斜切段主筋，主筋长度随环框主筋坡度变化而变化，施工时按照设计要求长度逐一下料并根据钢筋层间距及保护层要求采用施作定位钢筋的方法来准确固定安装。

图5 斜切面模板划分示意图(单位:cm)Fig.5 Partition of formworks of diagonal plane(cm)

6)斜切面模板安装。根据测量放样从台车一侧(以线路左侧为例)按编号顺序依次安装，斜切面模板加固及位置调整尤其重要，处理不好将影响洞门的整体效果。为确保斜切面坡度准确，斜切面模板底面支撑在衬砌钢筋上，顶面采用直径42 mm无缝钢管与台车背模焊接固定，测量组随时监测钢管坡度及高程，确保每根钢管位置准确。模板安装及加固实物图如图6所示。

图6 模板安装及加固实物图Fig.6 Picture of installation and support of formworks

7)外模安装。洞门斜切段衬砌外模采用统一标准宽30 cm、厚5 mm的木板。模板表面与混凝土的接触面必须清理干净并涂刷隔离剂。外模的固定方法有:①外模木板内侧环向采用φ16 mm钢筋支撑在主筋上，外侧背贴φ16 mm钢筋环向箍筋并与基础地锚焊接，纵向间距1.5 m/环，箍筋与主筋用铁丝联系紧密;②拱脚部位采用方木做斜向支撑，支撑点落在承压足够的边坡上。拱墙钢筋的保护层通过保护层垫块控制，外模安装时应特别注意，避免安装不到位或支撑过度造成钢筋保护层厚度不够。

8)混凝土浇筑。混凝土从模板台车窗口泵送入模，左右对称浇筑并按规范要求进行振捣，台车前后混凝土高差不能超过0.6 m，左右混凝土高度不能超过0.5 m［7］。在不影响混凝土浇筑质量的前提下尽量放慢浇筑速度，并设专人观察两侧模板的稳定情况，如有变形及时采取处理措施，脱模后及时采取薄膜洒水养护，并不少于 14 d［7－8］。

9)防排水施工。洞门外露段拱部和边墙外先涂一层1.5 mm厚水泥基防水涂料，然后施作30 mm厚水泥砂浆保护层后采用C20混凝土回填，回填面以下的拱部和边墙采用防水层防水［9］。

4 施工注意事项

1)模板加工完成后必须现场试拼装，保证接缝严密、尺寸准确。

2)由于台车外模提前涂油，施作钢筋时作业人员必须正确佩戴安全带，确保施工安全。

3)斜切面模板安装完成后，由测量人员逐块校准，检查位置是否准确，检查无误后逐一加固。在背模模板中部每间隔2 m左右预留一块活动板，待混凝土接近该位置时再加固，用于浇筑、观察和捣固等。

4)由于施工误差，斜切面模板比设计加大3 cm，以备修补用。

5)洞门应尽早修建，不良地质的洞口段必须先完成。洞口施工前应先对边仰坡坡面进行清理，处理好危石及不稳定松散体。洞门施工应避开雨季，以增强洞口段稳定性。

6)洞口段应有完整良好的截排水系统，并及时施作边仰坡刷坡面外的截水天沟和其他截排水设施，截水天沟应和路堑天沟顺接或引离洞口，截水天沟应有完整的末端设计及施工，避免冲刷洞口，以保证边仰坡的稳定和洞口基础的稳定。

7)洞门结构的所有基础和侧沟铺砌均需置于稳固地基上，基底虚碴必须清除干净。当地基承载力小于设计值时应采取加强措施。

8)边仰坡连接处的刷方采用圆弧顺接开挖。高洞口端为反坡时，洞外路堑侧沟应做成不小于2‰的反坡，以防止洞外水流入洞内。

9)洞门结构施作完成后，应及时回填，回填应采取对称分层回填土石并夯实，回填分层厚度宜为0.3 m，两侧回填土石面高差不得大于0.5 m。

10)洞口施工前应夯填平整洞顶低洼、陷坑，以保证施工安全。

5 施工效果对比

本方法中帽檐与斜切段一次整体浇筑，与以往分次浇筑的施工方法相比，具有以下优点:

1)有效减少了由分次浇筑所形成的施工缝带来的不良影响，更能保证洞门线性效果和整体质量。

2)施工速度快，减少了分次施工造成的材料浪费，缩短了工序重复转换时间和工人总操作时长，相应提高了安全系数。

6 结论与讨论

1)成功完成了拉法山隧道洞门口的斜切面施工任务，既满足了设计要求，又保证了工程质量，达到了快速施工和经济可行的效果。

2)斜切面施工方法实践性强，经济性好，充分体现了环保和节约的原则。

3)由于斜切面模板由小块模板拼装组成，需逐一定位加固和测量复核，且模板拼装间隙处留有混凝土痕迹，因此需靠后期修补消除。

4)为更好地实现洞门的空间效果，斜切面坡度控制还需要进一步研究，并建议今后此类斜切式洞门进行整体施工，以加快施工进度。

［1］ 刘旭全.大断面黄土隧道洞口缓冲结构的设计及施工［J］.铁道工程学报，2008(7):69 －73，78.(LIU Xuquan.Design and construction of buffer structure of large section loess tunnel portal［J］.Journal of Railway Engineering Society，2008(7):69 －73，78.(in Chinese))

［2］ 陈文.高速铁路隧道椭圆帽檐斜切式洞门修建技术［J］.山西建筑，2012(34):197 －199.(CHEN Wen.On maintenance technique for elliptical hat brim slanting tunnel portal of express railway tunnels［J］.Shanxi Architecture，2012(34):197 －199.(in Chinese))

［3］ 王振峰.帽檐斜切式洞门施工技术初探［J］.中国新技术新产品，2011(23):108.

［4］ 张德莹，陈明长.高速铁路隧道洞门的施工放样［J］.电脑知识与技术:学术交流，2007(21):798－799.(ZHANG Deying，CHEN Mingzhang.Assisting setting-out survey of the tunnel gate in the high-speed railway［J］.Computer Knowledge and Technology:Academic Exchange，2007(21):798 －799.(in Chinese))

［5］ 尹忠辉.浅谈大跨铁路隧道斜切帽檐式洞门施工技术［J］.西部探矿工程，2010(1):120 －123.

［6］ 霍玉华，郝东周，谢福明，等.客运专线隧道椭圆帽檐斜切式洞门施工技术［J］.铁道标准设计，2007(S1):81－83.(HUO Yuhua，HAO Dongzhou，XIE Fuming，et al.Assisting setting-out survey of the tunnel gate in the high-speed railway［J］.Railway Standard Design，2007(S1):81 －83.(in Chinese))

［7］ 中华人民共和国行业标准.铁路混凝土工程施工技术指南［S］.北京:中国铁道出版社，2010.

［8］ 中华人民共和国行业标准.高速铁路隧道工程施工技术指南［S］.北京:中国铁道出版社，2010.

［9］ 中华人民共和国行业标准.铁路隧道防排水施工技术指南［S］.北京:中国铁道出版社，2009.