隧道大断面整体移动式模板支架施工技术

付航，丁涯，向明

（中建八局第三建设有限公司，江苏 南京 210000）

1 工程概况

解放碑地下停车场改造一期工程位于重庆市渝中区解放碑CBD中心区域，主通道隧道主要为对既有人防洞室改造而成，通过在既有人防结构面内衬钢筋混凝土作为永久结构，衬砌断面较大，隧道净宽达 12 m，高度 10 m，为直墙拱形断面形式，该段主通道隧道长70 m。隧道二次衬砌采用C30P8钢筋混凝土，墙、拱整体式模板衬砌浇筑。结构主要施工：外层防水施工、钢筋施工和混凝土浇注。施工工序为：原人防结构表面处理→铺设防水材料→绑扎钢筋→安装模板→混凝浇筑→脱模→整体推移支撑体系→下一循环浇筑。

2 大断面整体移动式模板支架体系工艺原理

2.1 设计背景

该主通道隧道人防改造段70 m衬砌断面相对标准断面属于加宽段 （加宽约 4 m）衬砌，标准断面的液压衬砌台车不能有效使用，若重新加工定制模板衬砌台车花费时间太久成本代价太高，而采用满堂脚手架施工又会截断施工通道，影响洞内其余工作面正常作业，因此考虑利用现有材料、以门型车架为骨架配合钢管脚手架为支撑，组合成新的支撑体系，以满足施工需求。 如此施工相对满堂脚手架更契合现场施工需求，但每模施工完成后钢管脚手架拆除、重新搭设依究要耗费大量的时间、人力，所以在此基础上进一步对其进行改进、优化，使得整个模板、支架体系在完成一模混凝土浇筑后能实现整体推移，相当于一人工改造而成的衬砌台车。 该模板支架体系显著的优点即是省去脱模之后的满堂架拆除、下一工作面的再次搭设满堂架，节约人工节、省工期、避免不必要的材料损耗，施工质量也能得到保证。

2.2 工艺原理

第一模混凝土浇筑施工时先将门型车架牵引至衬砌部位，测量定位后固定行走车轮，后搭设钢管架，其中门型车架两侧为落地脚手架，车架上部脚手架全部落至门架横向钢梁上，脚手架与门型车架联结点全部采用焊接的方式进行连接，然后整个脚手架与门型架横、纵断面均通过铰链用电葫芦拉结，使得脚手架与门型车架形成一个整体。 采用小钢模拼装后用工字钢做背肋完成模板加固，检查加固好组合模板支架体系后进行混凝土浇筑。 混凝土养护强度满足施工要求后，对顶托卸载，进行脱模及表面清理工作，然后通过电葫芦进一步拉紧铰链，稳定支架体系，后用4个 30 t的液压千斤顶撑起整个组合支撑架，在车架的行走车轮下铺设钢轨（钢轨需支撑在枕木上，且必须固定），调整钢轨使其到位后逐步降落千斤顶，待车轮全都在钢轨上后，以手拉葫芦作为门型车架牵引动力，同时在车架移动时运载整个钢管架，这样门型车架就和钢管架作为一个整体支撑体系，工作面得以转移。

图1 模板支架体系构造

3 模板支撑体系的主要结构组成

3.1 门型车架

由于隧道净高大于门型车架高度，结构分上下两个部分，故下层以门型车架为基座，上层由钢管架完成模板支撑体系。门型车架的高度 4.5 m，横向宽度4.0 m，纵向长度 8 m。下部结构即为门型车架基座，作为主要受力结构，门架采用桁架为主要承重结构，横梁由工字钢拼焊而成，左右立柱为型钢，立柱间由“米”支撑。作为衬砌门架的核心受力结构，支撑着整个门架钢管混凝土的重量，是整个衬砌施工是否成功的关键，因此门型车架需经受力检验，且刚度稳定性符合要求。上部结构是由常规钢管脚手架组成，立杆步局0.75 m，立杆纵距0.75 m，立杆横距 0.75 m，设计时为加大结构整体稳定性，横杆和立杆之间搭设剪刀撑，尽量构成三角受力，整个结构的混凝土浇筑成型、外观质量的好坏与该结构密切相关。

3.2 模板

模板由边模和顶模多块拼装而成，顶模需设置预留注浆孔，边模需设置工作窗。模板安装完毕后，采用 I18b钢拱架作背肋配合 5 cm×10 cm木方加固模板确保浇筑时不出现胀模现象，从而保证混凝土外观。

图2 门型车架构造

3.3 轨道铺设

门型车架轨道为钢轨，垫在枕木上要求用专用夹板加固。按台车轨距要求铺设轨道，轨道要求平直，无明显三角坑，接头无错台。严格控制轨道中心距，其误差＜10 mm，轨面标高比隧道路面中心高，允许误差±1 cm。 轨道纵坡与隧道纵坡一致，轨道前后、左右高差＜5 mm，严格按测定中线铺设，确保台车走行方便，以方便调整就位。钢轨选用43 kg/m的钢轨，枕木规格为：宽度 220 mm；厚度160 mm并加固牢靠。牵引装置由左右两个同步骤手拉葫芦构成，它负责整个衬砌车架的推进功能。

4 施工工艺流程

4.1 门型车架就位和搭设钢管架

防水板、钢筋施工完成后，牵引门型车架至衬砌部位 （门型车架中心线应与隧道中心线重合），检查牢固后用木楔子锁定行走轮，用液压千斤顶支撑门架，抽出钢轨使门型车架直接落至已硬化的混凝土底板面，并再次用木楔子锁定行走轮。 门架定位固定后开始搭设钢管脚手架，进行模板加固施工，加固完毕开始第一模混凝土浇筑施工。

4.2 混凝土浇筑过程

混凝土浇注通过模板两侧天窗自下而上对称地分层进行，为保证门型车架受力均衡，不偏压、不移位，两边混凝土浇筑高差不超过1 m。捣固利用模板天窗人工用捣固棒捣固，确保混凝土密实。封顶时注意浇注情况，防止注满后强行灌注混凝土而导致爆模或支撑体系破坏，又需防止泵送不到位、不饱满、出现空层。混凝土浇筑时需时刻检查钢管、顶托、模板的支撑情况，一旦有松动、位移、弯扭及时减缓浇筑或停止浇筑，更换或加固支撑，确保混凝土质量、车架基本结构和施工人员的人身安全。

4.3 脱模和移位

在混凝土强度达到设计和规范要求后首先对顶托卸载，进行模板拆除和清理打磨混凝土面工作，并对钢管架进行检查维修。其次，用电葫芦将铰链拉紧，将钢管架与门型架连接节点焊接，进一步稳固整个支架体系。最后，通过液压千斤顶撑起整个组合支撑架，铺设固定好钢轨 （钢轨需支撑在枕木上，且必须固定），在门型车架行进方向20 m左右距离逆向 45°方向打设深度大于3 m的地锚，后用手拉葫芦作为门型车架牵引动力，利用行走轨道移动门型车架及钢管架，即可转入相邻施工面开始施工。

5 整体移动式模板支架与普通满堂脚手架比较

以往进行大断面衬砌时搭设满堂钢管架，这样的满堂架施工有较多缺点：首先需要大量的钢管材料（扣件、顶托）；其次搭设和拆除时需要人工多、时间长，且通行不方便；工序转换复杂，劳动强度大；一次混凝土浇筑周期长，工期压力大；密集的钢管架造成施工段道路阻隔，影响现场材料机械、车辆通行。

通过理论准备、结合现场实践，施工过程中使用的整体移动式模板支架体系取得了良好的效果：不需要施工完后拆除满堂架、再搭设满堂架的复杂过程，大大减少人工并节约了工期，只需第一模混凝土浇筑时完成整个支架体系及行走装置的实施，后续施工便可大大缩短单模混凝土浇筑时间，且门型车架提供的作业面安全性高，操作人员和通行人员的安全得到保障。具有施工进度快、混凝土整体性能好的优点。

6 效益分析

采用整体移动式模板支架体系用于生产后使施工效率快速提升，缩减施工工期，降低施工成本，减少了人工投入，简化了复杂工序，有效提高了施工效益。该段模板支架体系搭设长度为8 m，70 m衬砌施工共需完成9模混凝土浇筑。如此，经第一模混凝土浇筑实际测算，采用常规门型架配合脚手架支撑体系，单循环拆除并重新搭设钢管架需100个人工，该模板支架体系的优化，使每个施工循环过程省去拆除、搭设钢管架的工序，如此整个人防改造段衬砌可节约800个人工，同时工期提前80 d，极大地节省机械设备、材料的投入，节约人工费和钢管扣件的租赁费。

7 结语

（1）整体推移式支撑体系的应用减轻劳动强度，减少人工材料的消耗，缩短了施工工期，质量也能得到保证，达到了安全、实用、经济的效果。

（2）门型车架在使用时要求本身硬件结构合理，强度钢度良好，保证承受自身及混凝土重量。作为衬砌门架的核心受力结构，支撑着整个门架钢管混凝土的重量，是整个衬砌施工是否成功的关键，因此车体门架需经受力检验，且刚度稳定性符合要求。

（3）钢管脚手架须与门型车架可靠连接，使整个支架形成一个稳定的整体，避免整个支撑架在顶升、移动过程中发生变形、扭曲，确保整个施工过程中支架体系的稳定性。

（4）采用液压千斤顶对支撑架进行顶升时须确保千斤顶顶升的同步性，避免整个支撑架发生侧移。

（5）在混凝土浇筑时，一定要对称施工，以保证结构安全；混凝土浇筑过程中及时检查支架的稳定性，一旦有松动、位移、弯扭及时减缓浇筑或停止浇筑，更换或加固支撑，确保混凝土质量、车架基本结构和施工人员的人身安全。机械结构属于重型设备，本项工法已在很大程度上减轻了工人工作强度和时间，若忽略或放松了对工人的现场管理，对施工会带来很大的负面影响，造成不必要的损失。