隧道明洞整体式无拉杆衬砌钢外模施工技术

冯海洋

（中铁十二局集团第三工程有限公司，山西太原 030024）

1 工程概况

宝兰客专渭河隧道全长10016m，其中含明洞165m，为单洞双线隧道，基本尺寸为宽23.42m、高9.46m。衬砌部分采用的是C35 钢筋混凝土结构，按60cm 的厚度标准设置；明洞的最大埋深为7.5m，该部分采用的是大开槽明挖方法。根据防护要求，坡面处设置长为2.5m 的φ25mm 砂浆锚杆，紧密挂设8mm 钢筋网，组织C25 混凝土喷射作业，形成防护结构。

2 施工方案的对比分析

2.1 主要方案

方案一：内模用衬砌台车定位，按要求加工钢筋并将其安装到位；外模材料为小型钢模板或小木板，将该部分与钢筋连接，构成具有完整性且可以全面包裹混凝土的封闭环形模具。经分析，此方案存在诸多局限之处，其施工周期较长、材料损耗量较多且不利于混凝土外观质量的控制。

方案二：内模施工方法同方案一，此处不再赘述；外模为门架结构，适配合适尺寸的轨道门架，将顶模和侧模铰接形成完整的外模结构；支模与拆模两大环节均由液压千斤顶参与其中。经分析，此方案的应用优势在于施工周期较短，全程模板利用率较高，混凝土成型后外观质量较佳，但在隧道工程中缺乏可行性，具体至本隧道中，双洞分离间距仅为1.20m，为满足施工要求，需适配外模整体轨道门架，其尺寸较大，而现场难以满足该装置所提出的空间要求，因此也缺乏可行性。

从施工进度、工艺特点以及投入费用三个角度切入，对前述两种方案展开对比分析，具体内容如表1 所示。

2.2 施工方案的选定

内模施工采用的是衬砌台车定位，根据要求加工钢筋并安装；外模部分采取的是无拉杆钢模板与龙门吊联合作业的方法。该施工方案可以有效缩短施工时间，并且质量得到保证，模板的整体性较好，施工可控性较佳，彰显出显著的综合应用优势。因此，该隧道明洞施工采用的是整体式无拉杆衬砌钢外模施工的方案。

3 龙门吊、外模的制作

3.1 龙门吊制作

轨道间距29.00m，净高12.00m；主梁采用的是桁架结构，以标准贝雷架为基础单元，经拼接后制得；两侧支腿所用材料为φ325mm×8mm 的钢管；其他方面适配的是电动葫芦。

（1）吊重。单块模板的基本参数为：重14t、冲击系数1.25，最大吊重按25t 考虑。

表1 隧道长明洞整体式无拉杆衬砌钢外模方案比选

（2）龙门吊净宽。隧道双洞宽度25.42m，龙门吊净跨度为29m；根据衬砌外侧和龙门吊内侧的位置特点得知其安全距离为1.79m，可以给模板的装拆工作提供充足的空间，无作业干扰问题。龙门吊模板的高度为8.25m，据此进一步确定龙门吊的净高度，即12m。

3.2 外模设计及制作

3.2.1 外模设计

拱部采用的是半圆拱结构，半径6030mm；底部矮边墙的尺寸为高700mm、宽680mm。模板顶部有宽度为2m 的开口，相邻两模板间采用丝杆栓接的连接方法。

3.2.2 外模制作

外模所含材料包含面板、纵（横）向桁架、纵檩等结构，以设计要求为准提前在指定工厂制作成型，通过质量检验后再运至现场[1]。其中面板选用的是Q235 钢板，厚度8mm；纵向桁架为10cm×15cm 的型钢，环向间距25cm，经焊接后与面板形成稳定连接的关系；横向桁梁所用材料为I16 工字钢，按1.5m 的间距依次设置，待纵向桁梁施工完成后与之焊接于一体；纵檩材料为I20 工字钢，按2m 的间距依次设置，该部分则与横向桁梁焊接。

3.2.3 外模安装

外模施工中，启用龙门吊设备，单块整体吊装到位；矮边墙施工阶段，根据设计图纸测放模板的安装位置，利用千斤顶顶升钢模，待其高程等位置信息均无误后锁紧千斤顶，用于稳定模板。对于未浇筑混凝土的一端，容易出现模板挤压保护层垫块的情况，因此在衬砌模板内模台车处设置60cm 长的限位钢筋，通过此方式使模板紧靠限位钢筋[2]；对于已经浇筑的一端，则应当与混凝土形成搭接的关系，为维持稳定，要求搭接长度达到15～20cm。两侧模板均安装完成后在模板顶部用可调丝杆栓接，具体如图1 所示。经拼接作业后详细检查模板中线、模板表面平整度等，确保无误。

图1 模板顶部栓接（单位：mm）

3.3 工作窗口的设置

外模带工作窗口，每块模板共设置9 个，分3 排，各窗口的尺寸均为45cm×50cm。具体有：模板底边向上2.0m 设置第1 排，向上3m 设第2 排，在该部分预留合适尺寸的管线；此后再向上2m，完成最后一排的设置工作。

3.4 混凝土浇筑

模板定位、封头模安装两项工作均落实到位后进入混凝土施工环节，逐排浇筑，每完成一排浇筑后随即关闭该处的窗口，按此方式依次类推。混凝土浇筑遵循的是分层的原则，左右侧交替浇筑，单层厚度不宜超过100cm，两侧高差以50cm 以内较为合适。浇筑作业应具有连续性，尽可能避免中途停顿现象，若间歇时间达到1.5h 以上，则需按施工缝加以处理。

3.5 拆模

随混凝土的逐步凝固，待其强度满足要求后进入拆模环节。首先，拆除对象为封头模板和矮边墙底部外模顶杆，适当调整丝杆，确保模板与混凝土两部分可相互分离，再拆除无须使用的对拉栓接丝杆，运行龙门吊，利用该装置将模板吊装至指定位置[3]。

3.6 施工注意事项

为了保证施工整体质量，在施工过程中需要注意以下几点事项：

（1）严格控制钢筋保护层的厚度。在混凝土浇筑过程中，若速度过快速则容易影响钢筋骨架的稳定性，使其出现向上拱起的现象，该部分的保护层厚度不足，严重时有露筋的可能。因此需精准控制混凝土浇筑速度，并加强对钢筋保护层厚度的检测。

（2）密切关注模板的挠度变形情况，若存在异常则及时查明成因，采取针对性的处理措施，尽可能减小不良影响。

（3）模板拼缝处错台，可以针对拼缝处采取焊接处理措施；以焊缝的实际情况为准，适当打磨，提高其平整度，以便构成具有完整性与稳定性的整体式大模板[4]。

（4）在调整模板的高程时，可利用千斤顶精细控制调整量，动作应具有同步、均衡的特点。

（5）在千斤顶的升降过程中，需根据实际情况适当加设或抽出保险垫木；及时检测构件底面与保险垫木间的距离，该值应在5cm 以内。

4 结语

综上所述，在本文所提的隧道明洞施工中，采用的是业内较为前沿的整体式无拉杆钢外模衬砌工艺，实际结果表明，混凝土成型质量良好，无内外部质量问题，由此间接说明该方法具有可行性，可为类似工程提供参考。