隧道仰拱施工工艺研究

白 雪

（中交路桥南方工程有限公司，北京 101121）

在隧道底部设置的拱形结构—仰拱，其作用主要是对上部支护结构的受力条件进行改善。作为组成隧道结构所不可或缺的部分，仰拱的作用并不仅仅是借助隧道边墙结构，将地层压力、路面荷载向地下进行传递，还包括对地层所传来反力进行抵抗，围绕隧道仰拱施工所适用工艺展开探析，其重要性不言而喻。

1 工程概况

海子街隧道地处贵州高原西北部向四川盆地过渡的边缘地带，为毕节市海子街所辖，交通便利。隧道区最高点高程1661.1m，最低点高程1468.6m，相对最大高差192.5m。左幅隧道起讫桩号ZK24+020～ZK24+830，长810m，最大埋深约71m。右幅隧道起讫桩号YK24+010～YK24+827，长817m，最大埋深约71m。隧道平面线形呈S形，左右幅隧道进口段平面线形均位于R=750m，出口段均位于R=830m的圆曲线上。左右幅隧道均为上坡，纵坡坡度均为0.5%。进口为端墙式洞门。隧道进口为砖厂料场，受料场开挖影响，地表破坏严重，纵坡较陡，植被不发育。出口为端墙式洞门。出口位于山体脊部，地形坡度相对较陡，植被较发育，多为灌木及旱地。围层等级为Ⅳ-Ⅴ级围岩[1]。

2 仰拱施工要求

（1）相关人员应根据支护情况、围岩受力情况，组织仰拱施工的开展，在不给前方掘进施工带来影响的前提下，以设计方案为依据，完成相应的施工环节，参考拱墙施工情况，进行初期支护、混凝土施工，加快支护结构闭合的速度。（2）在实际施工的过程中，施工人员应重视模板的使用，为混凝土浇筑质量提供保证。（3）支护、模筑、回填等环节，应分别开展，这样做对施工质量的提高，具有积极作用。（4）施工人员应保证接缝平顺，在此基础上，进行防水处理，使用强度相同的混凝土，对超挖部位进行回填。实践证明，只有做到以上要求，才能保证仰拱施工取得应有的效果。

3 仰拱施工工艺探析

3.1 隧道开挖

（1）正常情况下，隧道仰拱结构为类椭圆形，如图1所示，在开挖过程中，测量人员应对仰拱底标高进行严格控制，杜绝出现欠挖、大超挖的情况，对于允许范围内的超挖，可选择对标号相同的混凝土进行衬砌与浇筑，对于超出允许范围的超挖，施工人员应视情况，选择10号浆砌片或混凝土进行回填，切记不可随意使用渣体进行回填。（2）在对仰拱进行浇筑前，测量人员应对仰拱底标高进行测量，如果发现开挖断面与设计要求存在差距，应继续开挖，待开挖断面符合设计要求后，方可进行浇筑。（3）仰拱施工通常采用半幅推进法，具体来说，就是先对一半断面进行开挖，另一半断面作为施工通道，完成浇筑后，再对另一半断面进行施工，依次循环，加快进度。判断可否对另一半断面进行施工的依据有两个，一个是仰拱回填长度＞30m，另一个是回填强度≥90%。（4）完成隧道仰拱的开挖后，施工人员需尽快将浮渣清除并排除积水，这样做的目的是为后续施工提供便利[2]。除此之外，需要引起相关人员重视的内容，还包括施工进尺，一般来说，仰拱施工的进尺应≤5m，进行开挖后，及时支护并浇筑，避免引发不必要的问题。

图1 隧道仰拱结构

3.2 混凝土支护

（1）对混凝土配合比加以确定，以设计图纸为依据，完成混凝土喷射施工。（2）处于特殊地质环境中的仰拱，往往需要通过立拱架的方式，对衬砌强度进行加强，无论是安装、加工还是其他工艺，均应当以设计图纸为依据。（3）根据设计图纸提出的要求，确定施工所用钢筋，完成搭接、焊接、加工等环节，对钢筋接头进行预留，使其成为拱墙的一部分。

3.3 模板架设

施工模板所使用轨模、槽钢、钢制边侧模板的刚度，均应达到有关要求，切记不可使用易变形模板，例如，塑料模板、木质模板等。另外，模板需要满足的要求，还包括尺寸标准、便于装卸、周转率高、刚度优秀、接缝严密、稳定性加、表面光滑等。正式开始支模前，施工人员应将脱模剂涂刷在模板表面，杜绝使用变色、易黏油料，再对模板的安装位置，进行测量并放样，确定仰拱底标高。所安装模板应满足平顺、稳固的要求，可以承载负责浇筑、振实或整平混凝土设备的重量，保证即使遇到振动或冲击，也不会出现位移。如果所安装模板无法满足上述要求，施工人员可视情况选择增加横撑、斜撑或剪刀叉的方式，增加其强度。完成模板的安装后，将预留件位置、仰拱顶标高标注在模板上，为后续施工提供参考。

3.4 模板拆除

正常情况下，混凝土只有在达到2.5MPa的强度后，才能进行脱模。夏季脱模时间通常为12～15h，冬季脱模时间为15～24h。过早脱模，会导致砼被拉坏，过晚脱模，又会增加脱模难度，施工人员应视情况确定脱模时间。随后，便可将模板拆除，在此过程中，施工人员应避免对模板进行猛烈强敲打，待模板卸落，方可进行清除灰浆、维修整理等后续环节。

3.5 混凝土浇筑

（1）在对混凝土进行浇筑前，施工人员应结合实际情况，确定配合比，完成试拌，联合实验室，反复检查所生产混凝土质量。（2）先对坍落度进行检查，若检查结果表明，坍落度在标准范围内，则可以将混凝土入模，制作对抗折、抗压强度进行检测的试件。（3）分层浇筑混凝土，严格控制每层混凝土的厚度，以≤30cm为最佳。振捣过程中，振动棒移动间距的最大值为35cm，待混凝土密实后，方可对下一部分进行振动，混凝土密实的标志为停止下沉、表面泛浆。（3）振动过后，缓慢提出振动棒，避免处于振动状态的振动棒，与钢筋、模板或其他预埋件发生碰撞。（4）在对混凝土进行浇筑时，应避免出现离析的情况，为浇筑质量提供保证。（5）被运送到施工现场的混凝土，应在第一时间完成浇筑。这是因为存放时间越长，混凝土所引起坍落度的损失越大。提高坍落度的关键是对混凝土进行拌和，所采用原料应为水泥浆而非自来水，待坍落度达到施工要求，再进行浇筑，另外，如果需要中断混凝土的浇筑，施工人员应严格控制中断时间，保证其不超过已浇筑混凝土初凝的时间。（6）完成浇筑后，如果发现混凝土表面存在泌水过多的情况，在不会给已浇混凝土带来影响的前提下，采取相关措施将泌水排除，为混凝土质量、外观提供保证[3]。

3.6 混凝土养护

如果不及时对浇筑后混凝土进行养护，水分大量蒸发，极易导致混凝土出现脱水情况。水泥颗粒在形成凝胶体后，无法通过水化向稳定结晶进行转化，黏结力不足，混凝土粉状、片状脱落的现象难以避免，另外，对于没有达到特定强度的混凝土而言，水分大量蒸发，还会使自身面临收缩变形、产生裂纹的问题，如图2所示。由此可见，对混凝土进行养护很有必要。对隧道仰拱施工来说，浇筑作业告一段落后，施工人员就可以对所浇筑混凝土进行养护。在温度较高的季节，只需要进行洒水养护即可，在温度较低的冬季，施工人员还应对保温工作引起重视。养护初期，应禁止行人、车辆通行，经过测试，在确定所浇筑混凝土强度达到预期强度的40%之后，行人可通行，通过相应的强度试验后，车辆方可通行。

图2 混凝土裂缝

3.7 其他注意事项

文章所讨论工程在开挖隧道的过程中，出现了严重渗水的情况，为了将渗水带来的不利影响降到最低，在对仰拱进行浇筑的过程中，施工人员将侧重点放在了控制环向施工缝、水平施工缝的方面，二者所采用防水工艺均为止水带。每隔10m，设置一道环向施工缝，所采用止水条的材质为膨胀橡胶，带有注浆管，在施工正式开始前，施工人员应将SR缓膨剂涂抹在止水条表面，避免止水条在混凝土尚未凝结时就发生膨胀。在仰拱厚度1/2处，对止水条进行预埋，由于止水条处于衬砌混凝土之中，因此，在振捣混凝土并对止水条进行定位时，施工人员应对振捣压力、安装位置引起重视，在保证振捣充分的前提下，杜绝止水条出现偏移的可能，提高二者的贴合度。除此之外，在对水平施工缝的止水条进行埋设时，应每隔50cm对钢筋卡进行设置，目的是固定止水条，避免在对混凝土进行浇筑时，下坠的混凝土将止水条压倒，致使止水条失效。与此同时，环向止水带同样需要对钢筋卡进行设置，在端模板上固定止水条与钢筋卡，止水条与钢筋卡随着端模板被拆除而拆除。实践证明，这样做可以使止水条的安装质量、定位准确性得到保证。

4 结束语

通过对上文中讨论的内容进行分析可以看出，从本质上来说，仰拱属于能够对路面临时荷载、底层永久荷载加以承受的地基梁，联合二次衬砌，共同构成了隧道的整体，为隧道结构具有的稳定性提供保证。在实际施工的过程中，施工人员应对上述工艺进行合理使用，在保证施工质量的前提下，提高施工效率。