拱架法在明洞施工中的应用

侯鹏飞

摘 要：新建贵阳至广州铁路站前工程GGTJ-7标段古斗二号双线隧道因地处架梁通道关键位置，明洞段特采用了拱架法施工，采用外拱架配合脚手架固定木模板作外模，拱架为钢筋提前绑扎提供可靠支撑，钢模台车作内模，砼采用输送泵泵送。该法将明洞施作时间缩短至4天一板，较大限度地解放了台车资源，保证了总工期，尤其适用于明洞较长的隧道或隧道群，能重复利用拱架，降低施工成本，增加施工经济性。

本文重点简述拱架法明洞施工工艺的注意事项。

关键词：隧道；明洞；拱架；测量；安全

中图分类号：U455 文献标识码：A

1.工程概况

古斗二号双线隧道绝对高程290m～430m，相对高差最大达140m，自然坡度一般10°～46°，最大埋深112m，溶蚀峰林峰丛地貌。该隧受附近断层影响，节理裂隙较发育。本隧进口采用斜切式洞门，出口采用耳墙式洞门。全隧606m（DK454+494-DK455+100）除斜切、斜切延伸及DK454+989～DK455+O09明洞段段采用明挖法施工，设置明洞衬砌外；其余段落均采用暗挖法施工，设置复合式衬砌。偏压式明洞衬砌结构图详如图1所示。

2.主要目的

古斗二号隧道位于我标段架梁咽喉地段，工期紧迫。截至2012年3月7日，剩余工程量为：二衬DK454+703-+660（43m）Ⅱ级围岩、DK454+660-DK454+650（10m）Ⅲ级围岩、DK454+623-DK454+580（43m）Ⅲ级围岩、DK454+980-DK454+989（9m）V/I围岩、DK455+009-DK455+100（91m）V/I围岩；明洞DK454+989-DK455+009（20m）偏压明洞，DK454+524-DK454+509（15m）斜切延伸段。鉴于资源有限，二衬按2.5天一板，明洞按14天一板（不考虑天气等不利因素影响）排布工期，架梁车很难如期通过。因古斗二号隧道二衬台车不能完全满足进度要求，考虑将相邻台车拆装至该隧道，加快二衬施工进度；同时采用拱架法提前进行明洞钢筋绑扎等工序，从而缩短明洞工期。

该工艺将明洞施工工艺的绑筋、铺模板的环节采取措施创造条件提前进行，大大缩短了明洞施作时间至4天一板，保证了架梁。

3.具体施工工艺

施工的程序大致为：拱架的制作、拱架的运输与安装、绑扎钢筋、铺设模板等、台车就位并调整各部件至工作状态、外模及封端头模、砼的浇注等工序，所涉及各工序均严格遵守规范施工。

3.1 拱架的制作

3.1.1 为给明洞绑筋、铺设模板工序提供稳固的作业平台，采用I20b工字钢加工制作拱架。采用A、B、C三单元加工制作，各单元长度详见图2型钢拱架断面图及图3型钢拱架安装立面图。

3.1.2 拱架制作在洞外集中预制，由钢板、角钢、型钢等焊接而成。组织专业工人按照图4明洞拱架加工图中各单元参数（半径、弦长等）进行加工。

3.1.3 加工前，由现场技术员对工人进行书面及口头交底，保证工人对各参数熟练掌握。加工完成一榀后首先对其进行试拼，确定参数无误后，继续加工剩余工程量。

3.2 拱架安装

该明洞工艺改进方案的关键就是拱架安装环节，该环节需要使用防水板作业台架配合16t吊车进行作业，首先进行左右对称进行的A、B单元安装，最后安装C单元。

3.2.1 对于A接点如图5A接点所示，实际地质情况为硬质岩层可不设置垫钢板，如果地质状况不理想，为防止拱架不均匀沉降，宜设置，施工明洞仰拱时可同时考虑预埋钢板，方便拱架的锚固；施工明洞仰拱时可同时考虑预埋钢板，方便拱架的锚固。按照既定方案，现场测量确定预埋钢板的高程及平面位置。

3.2.2 对于BC接点预埋钢板按照图6B、C接点施工：为防止拱架不均匀沉降，建议设置垫钢板。

3.2.3 考虑安装过程的偏差及结构本身产生的沉降变形，将拱架内侧半径定为731cm，安装间距按2m/榀设置。钢架焊接及螺栓连接应符合《钢结构工程施工验收规范》的要求，以保证焊缝及螺栓连接质量。钢架间设置纵向φ22钢筋连接，连接钢筋环向间距不大于1m，钢架与纵向连接钢筋尾部采用焊接连接，焊接接头焊缝不小于10mm。施工明洞仰拱时考虑按设计图要求形式预埋钢板，40cm×40cm×1cm钢板预埋高程应如图所示在内轨顶面下74.5cm填充顶面上，平面位置应埋设在设计边墙外侧砼10cm以外。型钢拱架与预埋钢板必须可靠焊接，采用在边坡锚杆及两洞口拉筋（不小于φ20）形式保证拱架支立的垂直度、稳固度，测量紧跟。施工中可根据现场实际揭示的地质状况进行适当调整，钢架脚必须放在牢固的基础上。

3.3 绑扎钢筋、铺设模板等

3.3.1 型钢拱架安装稳固后，即可组织人员进行钢筋绑扎。首先在型钢拱架上焊接定位筋，环向间距不大于1m，内外层钢筋与仰拱预埋筋及定位筋进行绑扎及焊接连接。绑扎钢筋的过程要加密测量，设定指定的监测点，监测钢筋的横向、纵向位移及下沉量，如变形量较大，必须采取措施加固拱架或設置向上的拉筋等减小变形。

3.3.2 铺设模板采用4m长20cm宽木板（厚为5cm），利用不小于φ22钢筋在模板外侧配合铁线加固模板，纵向间距不大于1m。在从底部逐步绑扎固定模板的同时，环向每1m焊接一排模板固定筋伸出模板外侧，环环绑扎加固，模板固定筋与环向钢筋必须进行可靠焊接连接。

3.3.3 台车就位及挡头板安装

该工序与常规的衬砌施工时台车就位完全相同，这里不再赘述，在确保定位无误后，固定台车，实现就位；挡头采用松木板封牢。隧道衬砌前，对衬砌台车结构、构件进行全面检查，确保符合设计要求。模板安装要稳定、坚固，浇注前，利用钢管、木板在边坡部位进行模板加固支撑，并专人对模板缝进行修补堵漏等，保证不漏浆。

4.施工安全及其他

4.1 拱架施工前应复测中线和高程，确保衬砌轮廓线符合要求，发现欠挖要及时处理，处理欠挖的爆破须由专业爆破员进行爆破处理，爆破前必须吹哨警戒，严格检查装药及连线方式，防止哑炮。另外，要严密注意边坡稳定情况，以便于及时采取应对措施处理。

4.2 运输过程中，提前安排适合拱架长度的车辆；安装过程，须由专人指挥吊车进行吊装作业，尤其是拱架吊装要严格按照操作规程操作；作业过程，注意加密测量点位及频率，防止拱架变形严重造成安全隐患。

4.3 该方案执行之前，还需要根据具体明洞数量、综合工期、经济效果、安全性等进行综合分析。

结语

对于明洞较长的隧道或隧道群，利用拱架法施工工艺能显著缩短明洞施工工期，能重复利用拱架，降低施工成本，增加施工经济性。

参考文献

[1]铁道部经济规划研究院.铁路隧道工程施工技术指南[M].北京，中国铁道出版社，2008.