高速铁路隧道自行式液压仰拱栈桥快速施工工法研究

黄 辉

（中铁三局集团第五工程有限公司，山西 晋中 030600）

1 工程概况

贵南客专线GNZQ-3标独山一号隧道位于贵州省都匀市，隧址区属侵蚀、溶蚀中低山地貌，沟壑纵横、山峦重叠，坡体沟壑纵横，多为“V”型沟，切割深，坡面陡峻，自然横坡20～50°，局部陡立，坡面植被发育，多为密集高大杉木林。隧道设计速度350km/h，单洞双线，全长8488m，进口接路基工程，出口接山口寨双线大桥，洞身段最大埋深约445m。线路纵坡为单面上坡，依次为长度为1175m、坡度为5.5‰的上坡和长度为920m、坡度为23‰的上坡。隧道净宽1330cm，净高908cm。隧道仰拱采用新型自行式液压栈桥工装整幅一次灌注施工。

2 铁路客运专线仰拱及填充的标准

隧道仰拱及填充传统施工方式为分幅施工，贵南高速铁路客运专线对隧道仰拱及填充提出了更高的要求。客运专线要求：（1）仰拱混凝土应分段连续灌注，一次成型，不留纵向施工缝；（2）填充与仰拱不能同时灌注；（3）填充混凝土达到100%强度后方可行车。施工水平要求较高。

3 自行式液压仰拱栈桥特点

3.1 自行式液压栈桥结构特点

自行式液压仰拱栈桥主要由升降系统、行走系统、移动液压站组成，采用自行式液压栈桥，定位准确，行走便捷，可有效确保仰拱施工质量，提高结构的整体性，加快施工速度。移动栈桥采用液压系统，安装限位装置，设计移动滑槽小车带动弧形模板进行曲模浇筑。在行走时利用液压装置将栈桥钢桥抬起，利用配重结构将前段栈桥抬起进行行走，进行下一循环施工。自行式液压栈桥全长12m，该栈桥采用液压控制利用电控专用小车行走，具备前、后、左、右移动功能。整个栈桥移动无须人工铺轨，不需机械设备配合，1人即可操控，且一次栈桥移动时间仅为30min。

3.2 自行式液压栈桥施工特点

隧道内采用自行式液压栈桥施工，可使仰拱施工紧跟掌子面开挖，实现隧道底部快速封闭成环，提高掌子面稳定性，同时可显著提高隧道运输道路通畅性，解决仰拱施工与开挖运输作业面的干扰，大大地改善隧道内作业环境，加快施工速度。

（1）自行式液压移动栈桥施工仰拱时，施工人员在栈桥前钢桥下绑扎仰拱钢筋，仰拱曲模浇筑仰拱与填充混凝土时，车辆可利用栈桥直接下至台阶，可满足隧道施工早成环、早封闭的基本要求。（2）栈桥通行时要在混凝土强度达到脱模要求后方可前行，并要求接地压强值达0.3MPa。（3）自行式液压栈桥利用遥控液压操作，采用电控专用小车进行行走，可以进行前后左右移动。栈桥移动施工时不需进行人工铺轨，只需要一个人即可以进行操控。（4）自行式液压栈桥使用一体化仰拱模板，模板允许荷载值可达60t。（5）仰拱栈桥的曲型模板按照仰拱设计结构尺寸加工，模板采用1cm厚的钢板加工，相较于传统模板不易变形，整体浇筑时能保证仰拱线性控制，而且仰拱混凝土表观质量得到了较大改善。（6）仰拱栈桥采用梅花型窗口逐窗浇筑，此窗口不仅能作为浇筑窗口，还可以用于仰拱混凝土浇筑时的振捣窗口和混凝土质量的观察窗；相较于传统的仰拱模板，增加了浇筑口、振捣口、观察口，能保证仰拱混凝土施工质量。（7）仰拱衬砌施工时预留管道的位置，可以通过在仰拱模板上割孔，通过控制孔口标高，使预留管道位置整齐划一，并且保证预留管道无反坡。（8）仰拱衬砌的钢筋、止水带的施工质量控制，利用仰拱栈桥上改装的刚性止水带夹具控制止水带径向位置，通过特殊箍筋控制止水带搭接及浇筑二衬时被混凝土压倒切割混凝土的情况；利用钢筋卡具控制矮边墙钢筋间距，仰拱栈桥外侧焊接钢筋控制矮边墙钢筋净保护层厚度；利用仰拱栈桥模板控制矮边墙混凝土厚度。（9）仰拱衬砌浇筑时的模板加固措施，采用“下拉上撑”的方式加固仰拱模板，模板两端采用钢筋加固，并与初支面拉紧，仰拱模板两侧采用撑杆与边墙初支面撑住，达到模板加固与防止模板上浮的作用，与传统模板的加固方式对比，减少了人力物力，增加了模板的稳定性。

4 自行式液压仰拱栈桥施工工艺

（1）清理虚渣。栈桥移动之前，把仰拱底部虚渣亲清理干净，清除干净桥面、桁架和前后引桥，操纵遥控收起前后引桥。（2）液压油缸顶升。操纵液压阀门收起4根液压支柱，脱离地面保持栈桥平衡。（3）栈桥移动。操纵液压阀门和遥控指挥栈桥前进。（4）栈桥定位。到指定位置操纵液压阀门收缩液压油缸，将栈桥固定，将前后引桥放下。（5）限位。使用限位装置限位，防止栈桥产生侧向移动或前行的状况。（6）弧形模板定位。待钢筋绑扎完毕后，测量放线移动弧形模板，安装止水带止水条并完成后续仰拱施工步骤。

5 施工中易出现问题的原因及解决方法

5.1 仰拱施工易出现问题的原因

在仰拱混凝土施工过程中，容易出现混凝土浇筑不密实、施工质量差问题，分析原因主要有以下三方面：（1）分层逐窗浇筑是影响混凝土浇筑密实度的关键，若分层逐窗浇筑时混凝土高差小动能小，极易在浇筑窗口附近聚集形成鼓包，导致混凝土向四周流动受阻，最终在窗口与窗口之间形成空洞，出现混凝土浇筑不密实的情况，影响混凝土浇筑质量。（2）混凝土浇筑过程中存在振捣不充分、不及时、不均匀、不对称，导致振捣不到位的现象，对仰拱混凝土施工质量产生极大影响。（3）在浇筑仰拱混凝土时，容易引起仰拱栈桥浮模，造成施工缝错台明显，最终导致混凝土浇筑施工质量不理想。

5.2 仰拱施工问题解决方法

（1）解决“混凝土浇筑不密实”的方法：①对原分层逐窗浇筑窗口位置进行优化，并对现场模板进行改装，采用梅花形分层逐窗浇筑。浇筑过程可解决混凝土流通不畅的问题，有效确保混凝土浇筑密实度。全弧仰拱模板上混凝土浇筑窗口布设设计图见图1。②针对梅花形分层逐窗浇筑混凝土施工要点，对现场人员进行技术交底，并安排专门的技术人员对现场液压式全弧仰拱模板混凝土浇筑过程进行现场指导与盯控，确保现场施工人员能够熟练掌握新模板混凝土浇筑使用要点。（2）解决“混凝土浇筑时振捣不到位”问题：①现场采用附着式振捣器加振捣棒结合的方式对混凝土进行振捣，同时多窗口对称均匀振捣，排出混凝土中的气泡，使混凝土密实结合，消除混凝土蜂窝麻面等现象。②施工现场增加振捣棒数量，保证混凝土得到及时的振捣；在液压式全弧仰拱模板的仰拱窗口进行充分振捣，提高混凝土的施工质量。（3）解决“仰拱栈桥浮模”的问题。在已有仰拱栈桥上焊接工字钢，并与边模固定筋连接，待仰拱曲模到位后，利用仰拱填充预埋筋与仰拱边模工字钢焊接，加强边模曲模固定。

图1 全弧仰拱模板上混凝土浇筑窗口布设设计图

6 可移动栈桥的应用效果

贵南项目独山一号隧道采用自行式可移动液压仰拱栈桥施工取得了良好的应用效果，和传统仰拱栈桥相比，显著加快了工程施工速度（具体数据统计分析见表1），减少了施工人数需求）具体数据统计分析见表2，通过分析可知：使用可移动栈桥施工后，每12m仰拱可以节省10.5h。同时，利用栈桥施工可减少各个工序之间的干扰，确保了仰拱施工具有充足的施工空间，在一定程度上有效降低了工程施工成本。

表1 仰拱各个施工工序的时间比较

表2 仰拱各个施工工序的人员配置比较

7 结束语

自行式液压仰拱栈桥有利于人员、作业面设备、车辆等其他机械设备跨越仰拱及仰拱填充施工区域，可实现隧底初支、仰拱、中心水沟、边墙盲管、泄水孔、止水带、止水条等施工的互不干扰。贵南项目独山一号隧道在工程施工过程中，针对工程施工工期紧，隧道施工质量和安全要求标准高的特点，通过在仰拱施工过程中充分利用自行式液压仰拱栈桥施工仰拱，取得了良好的应用效果。