單線鐵路隧道自行式仰拱棧橋帶模板施工工法

《單線鐵路隧道自行式仰拱棧橋帶模板施工工法》是中鐵廣州工程局集團有限公司完成的建築類施工工法；作者分別是鄭玉明、劉強、高揚、陳文富、管德鵬、周英有、周小虎、江新明；適用範圍是單線鐵路隧道二襯有仰拱隧道施工，也可用於無仰拱隧道施工，雙線隧道也可作為參考。

《單線鐵路隧道自行式仰拱棧橋帶模板施工工法》主要的工法特點是：施工干擾少，作業空間大，工效高；一次澆築長度長，矮邊牆線型好；端部模板封堵次數少。

2018年12月24日，《單線鐵路隧道自行式仰拱棧橋帶模板施工工法》被廣東省住房和城鄉建設廳評定為2018年度廣東省省級工法。

基本介紹

• 中文名：單線鐵路隧道自行式仰拱棧橋帶模板施工工法
• 工法編號：GDGF385-2018
• 完成單位：中鐵廣州工程局集團有限公司
• 主要完成人：鄭玉明、劉強、高揚、陳文富、管德鵬、周英有、周小虎、江新明
• 審批單位：廣東省住房和城鄉建設廳
• 主要榮譽：廣東省省級工法（2018年度）

形成原因

隨著中國鐵路工程技術高速發展以及鐵路線路標準的提高，鐵路線路選線中不可避免的選擇隧道方式穿越複雜地形，使隧道線上路中的占比越來越大，長大隧道越來越多，施工進度成為隧道施工的關鍵重點工作。施工組織中工裝設備配套技術成為隧道施工進度及成本控制的決定性因素。隧道施工中二襯仰拱施工成為施工進度控制中的關鍵一環，對施工進度起著關鍵性控制作用。一般隧道施工中還受安全步距規定的影響。

為解決仰拱施工進度問題，中鐵廣州工程局集團有限公司依託承接的蒙華鐵路MHTJ-30標單線隧道工程，開展技術攻關，通過套用長棧橋（帶自行式矮邊牆整體模板）澆築仰拱施工技術，開展了“蒙華鐵路大圍山隧道高地應力軟岩隧道關鍵技術研究”，解決了仰拱施工成洞封閉難題。該成果經省建築業協會鑑定達到中國國內領先水平，中鐵廣州工程局集團有限公司依託該成果，總結提鍊形成《單線鐵路隧道自行式仰拱棧橋帶模板施工工法》。

工法特點

《單線鐵路隧道自行式仰拱棧橋帶模板施工工法》的工法特點是：

1.施工干擾少，作業空間大，工效高。

2.一次澆築長度長，矮邊牆線型好，混凝土能達到內實外美的質量要求。

3.端部模板封堵次數少，減少施工縫用止水帶等材料，減少人工費及材料費。

4.施工循環時間短，施工進度快。

操作原理

適用範圍

《單線鐵路隧道自行式仰拱棧橋帶模板施工工法》適用於單線鐵路隧道二襯有仰拱隧道施工，也可用於無仰拱隧道施工。雙線隧道也可作為參考。

工藝原理

《單線鐵路隧道自行式仰拱棧橋帶模板施工工法》根據以前施工的短棧橋及整體仰拱模板最佳化衍變而來，仰拱長棧橋由主橋長度30米、前後橋、矮邊牆整體模板及行走系統組成，根據走行方式不同有後驅液壓中支腿滑動式和前履帶行走式。棧橋中間採用液壓式支腿支撐可滑動棧橋，後端安裝驅動輪前推移動棧橋。仰拱小邊牆兩側模板加工為一個整體，前端行走小車掛在棧橋的縱梁內側（兼軌道）上，後端配置驅動輪，置於水溝槽內，前後驅動前移。棧橋可一次前行約27米，分段進行清底綁紮仰拱鋼筋，小邊牆整體模板前移定位，安裝封端模板，澆築混凝土養護，拆模前移完成一個施工循環。

施工工藝

• 工藝流程

《單線鐵路隧道自行式仰拱棧橋帶模板施工工法》的工藝流程見圖1。

圖1 仰拱及填充施工工藝流程圖

操作要點

《單線鐵路隧道自行式仰拱棧橋帶模板施工工法》的操作要點如下：

一、隧底第一次清渣

隧道洞身開挖按設計及規範要求需進行仰拱施工時，先採用挖掘機配合自卸汽車進行仰拱初始段第一次隧底清渣，然後組織仰拱棧橋組裝。

二、棧橋行走

行走時伸縮支腿支撐（四支腿結構保穩定）於仰拱基面上，前支腿收放，後端驅動輪驅動棧橋前移，棧橋主重在伸縮支腿滑動前移，棧橋前進到位後，前端受力支腿支撐在仰拱上，收縮滑動支腿完成行走。行走可一次或多次前進移動完成棧橋行走。整體仰拱（矮邊牆）模板前端行走小車吊掛在行走軌道（棧橋主梁內側）上，矮邊牆後置驅動與行走小車同時向前驅動仰拱（矮邊牆）模板前移，橫向移動矮邊牆整體模板定位，安裝封端模板安裝止水帶即可進行仰拱混凝土澆築。

圖2 仰拱棧橋行走示意

下一段仰拱施工前，首先將棧橋前邊仰拱（回填）松渣採用挖掘機配合自卸汽車清除一部分，剩餘渣量能滿足汽車通行即可，該工序施工期間可利用掌子面鑽眼時間完成，不影響掌子面施工。下一步根據掌子面施工的下一循環鑽眼或其它時間，再利用挖掘機配合人工將剩餘少部分渣土向掌子面翻挖，渣土翻挖完後移動棧橋，恢復通行。掌子面施工按立拱架一般進度為2天3循環，需用時一天半，如為Ⅲ級及以上錨噴掛網支護，一天能達到2循環，只需用時一天。

三、矮邊牆防水板、縱向盲管鋪設

縱向盲管按設計用土工布及防水板反包並固定在邊牆下部的噴射混凝土初支面上，防水板在施工縫處外露搭接不小於1米。防水板嚴格按設計要求進行雙焊縫焊接。鋪設應與初支面密貼，頂部整齊。滲滴水部位應鋪設環向排水板。仰拱地下水發育段應增設減壓排水管。

四、仰拱鋼筋綁紮（有二襯鋼筋段落）

棧橋行走到位後即複測仰拱淨空尺寸，對局部初支侵二襯及欠挖處理，處理完成後仰拱清底，清底驗收合格後綁紮鋼筋，仰拱鋼筋綁紮人員合理配置6人。清底及鋼筋綁紮時間為1~1.5天完成。

圖7 仰拱鋼筋綁紮

五、仰拱矮邊牆整體模板定位

仰拱鋼筋綁紮完成後（或無鋼筋段落仰拱清理完），整體矮邊牆前移就位，支撐矮邊牆前支腿，檢查支撐牢固。矮邊牆整體模板定位，矮邊牆整體模板在前支腿橫樑上用油缸橫移及豎向升降移動就位。在整體模板縱向間隔設定邊部支撐及中間對撐桿，將整體模板固定在初支邊牆的噴射混凝土面上，完成矮邊牆整體模板的移動定位工作。

圖8 矮邊牆整體模板

六、仰拱及填充封端模板安裝

由於仰拱施工縫設計有中埋式止水帶，底部設有背貼式止水帶。端模按中埋式止水帶位置分塊設計，上部為固定鋼模，底部由於受仰拱初支和開挖的不規則影響，將下部設計為鋼模夾木模，以適應仰拱底的線形變化，達到端部封堵嚴密不漏漿。施工縫底部鋪設背貼式止水帶前應先將基面清乾淨用砂漿找平，確保背貼式止水帶後不脫空。

七、仰拱及矮邊牆整混凝土澆築

仰拱及填充澆築由於澆築方量大長度長，受混凝土供應等條件影響，為了保證混凝土澆築的連續性，澆築時採取向掘進方向斜向分層澆築，可減少有水地段仰拱積水對混凝土的影響，也可防止水平澆築施工面積大施工速度跟不上形成施工縫（冷縫），降低結構的整體性。澆築過程中加強混凝土的振搗，矮邊牆混凝土澆築到倒角處時應進行倒角（反坡）模板處的振搗，防止倒角處漏振或氣泡不易排出形成蜂窩麻面等通病。矮邊牆澆筑前仰拱中間適當預留一部分混凝土量，待矮邊牆澆築振搗過程中混凝土翻漿至內側填充面，防止施工縫處填充面不整的現象。

八、仰拱填充澆築

待仰拱及水溝底下10厘米澆築完成後，再從先澆築的一端澆築C20混凝土填充部分至設計標高。澆築填充部分時將填充頂面按設計2%橫坡要求進行抹面，最後進行二次抹面完成填充混凝土施工。

九、混凝土養護

仰拱及填充混凝土初凝後及時進行覆蓋土工布灑水養護，由於長段落澆築，混凝土受水化熱、乾縮等不利因素較多，加強養護成為仰拱長棧橋施工中保證質量的一個重要環節。

十、拆模

仰拱混凝土強度達到10兆帕端部封端模板拆除，矮邊牆整體模板向上頂升完成邊牆模板拆除。拆模時間不能過長，防止混凝土與模板的摩擦阻力過大頂升邊牆模板時變形，太早容易導致填充及矮邊牆頂部缺棱掉角損壞。

圖13 自行式整體矮邊牆模板澆築的仰拱及填充效果

勞動力組織

《單線鐵路隧道自行式仰拱棧橋帶模板施工工法》的勞動力組織見表1。

材料設備

一、主要機具設備

《單線鐵路隧道自行式仰拱棧橋帶模板施工工法》主要機具設備見表2。

表2 主要設備表

序號	設備名稱	設備型號	單位	數量	用途
1	挖掘機	PC220	台	1	╱
2	自卸汽車	15噸以上	台	3	╱
3	風鎬	╱	台	1	處理欠挖
4	液壓自行仰拱長棧橋	24米	台	1	╱
5	矮邊牆整體式移動模板	24米	台	1	╱
6	振搗棒	50毫米	台	3	╱
合計				10	╱

二、棧橋結構

採用《單線鐵路隧道自行式仰拱棧橋帶模板施工工法》施工時，移動棧橋結構主要由主梁、前後橋、前後橫移機構、行走機械、自動小車、護欄、電機系統組成。主梁由三段拼接而成，用鋼板焊接成雙工字封閉箱型截面，左右兩箱型主梁中間設一伸縮式滑動支撐腿，後端設驅動行走輪。左右箱梁之間作為滑動支腿的移動軌道。

圖14-1 仰拱棧橋工作示意圖

圖14-2 仰拱棧橋工作示意圖

質量控制

《單線鐵路隧道自行式仰拱棧橋帶模板施工工法》的質量控制要求如下：

一、質量評價標準

符合2018年前已執行的鐵路隧道施工驗收標準。

二、質量保證措施

1.控制隧道仰拱開挖，杜絕欠挖，控制超挖，防止超挖過大造成成本增加。

2.矮邊牆整體模板定位準確，防止邊牆位置錯位進行二次處理，曲線上要按曲率進行準確調整及支撐。

3.鋼筋綁紮過程中要用鋼筋定位卡，並將定位卡與邊牆模板進行固定，保證鋼筋間距及保護層厚度符合設計要求。

4.混凝土控制好坍落度，澆築嚴格按斜向分層澆築，防止施工縫的出現。

5.混凝土澆築按掘進方向澆築，防止仰拱積水影響混凝土水灰比，從而影響混凝土強度。

6.加強混凝土的振搗，確保混凝土振搗密實，仰拱與邊牆的倒角部位應特別注意振搗。

7.混凝土嚴格按要求養護。

8.仰拱棧橋移動前確保混凝土強度滿足行車要求。

安全措施

採用《單線鐵路隧道自行式仰拱棧橋帶模板施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1.棧橋兩端設定限速等反游標識，棧橋附近照明亮度滿足要求，棧橋欄桿設定顯目的反游標識，確保行車安全。

2.洞內出渣車裝載不能超出貨箱擋板，防止行走時渣土在棧橋上掉落傷人。

3.重型車輛或機械在棧橋通行過程，注意減速慢行，禁止在棧橋上停留或急剎車。

4.棧橋在行走過程中，棧橋底及兩側不得有作業人員滯留。

5.棧橋前支撐腿及整體矮邊牆模板前支腿應支撐牢固，防止行車及施工過程中發生沉降或變形等。

6.作業面使用36伏安全電壓供電。

環保措施

《單線鐵路隧道自行式仰拱棧橋帶模板施工工法》的環保措施如下：

1.隧道棄渣棄在指定棄渣場，嚴禁亂倒亂棄。

2.對施工現場和運輸便道等易產生粉塵的地段定時進行灑水降塵，勤洗施工機械車輛，使產生的粉塵危害減至最小程度。

效益分析

《單線鐵路隧道自行式仰拱棧橋帶模板施工工法》的效益分析如下：

一、經濟效益

採用該工法施工經現場實踐證明，24米仰拱長棧橋帶矮邊牆模板施工相對一般棧橋及長棧橋不帶矮邊牆整體模板工法具有優點：仰拱施工循環時間短，仰拱作業面空間大便於操作，一次施工段落長，端部封端次數減少，循環次數減少，節省止水帶材料，施工工效提高，降低施工成本，加快施工進度，保證施工質量等優點。施工時間能達到3天一循環的進度，加養護時間每月能完成144米以上的進度目標，能滿足掌子面進度的配套工裝要求。

表3 24米仰拱長棧橋帶矮邊牆整體模板與長棧橋及短棧橋工法

比較項目	24米仰拱長棧橋帶整體矮邊牆模板		24米仰拱長棧橋不帶矮邊牆模板		短棧橋（8米）		備註
	人數	時間（天）	人數	時間（天）	人數	時間（天）
挖運渣及移棧橋	6	1.5	6	1.5	6	0.5	按間隔挖運仰拱渣土計，不影響掌子面施工
清底及綁紮鋼筋	8	1	8	1	8	0.5	╱
安裝模板	4	1	6	1.5	6	0.5	╱
澆築混凝土	4	0.5	4	0.5	4	0.3	╱
合計工日	23		28		11		工費按每天200元
中埋式止水帶	7		7		21		71元/米，24米增加工費用7x2x71=994元
背貼式止水帶	7		7		21		53元/米，24米增加工費用8.5x2x53=901元
需用支撐矮邊牆模板鋼筋	無		400千克		130千克		鋼筋按每噸3500元計
費用合計	4600元		7000元		2650元		╱
棧橋費用	68萬元		50萬元		10萬元		24米棧橋48萬元，整體模板20萬元，12米棧橋自製10萬元
按2公里計算成本	106.3萬元		106.3萬元		92.1萬元		止水帶只計按12米棧橋增加費用
施工循環時間（天）	5天		6天		3天		按移動一循環時間計
月完成長度（米）	144		120		80		╱
安全對比	安全		安全		安全較差		╱
工效	高		較高		低		╱
節能	好		較好		差		╱

根據對比表中分析，仰拱長棧橋帶整體矮邊牆模板，按2千米隧道施工計算，費用與不帶整體矮邊牆模板費用相當，但施工效率高，矮邊牆由於採用整體模板振搗不變形，更能保證混凝土的密實度及線形；傳統的棧橋移動速度慢，所需人工少，總費用相對要低，但施工進度及施工質量均得不到保證，在長大隧道中不能滿足施工要求。

註：施工費用以2018年施工材料價格計算

二、社會效益

根據對比該工法在長大隧道施工中，質量、進度均能得到保證，比傳統棧橋及不帶模板棧橋均有較大優勢，受到業主好評，該研究成果已被業主推廣到全線隧道施工中。

套用實例

《單線鐵路隧道自行式仰拱棧橋帶模板施工工法》的套用實例如下：

1.蒙華鐵路MHTJ-30標段大圍山隧道

大圍山隧道全長8170米，全隧均為仰拱曲牆襯砌。於2015年12月~2018年5月採用《單線鐵路隧道自行式仰拱棧橋帶模板施工工法》進行仰拱施工，該工法在該隧道施工中均得到很好套用，經過前期採用自製加工長6米的矮邊牆模板施工對比，24米移動式長棧橋帶整體式移動模板施工工效更高，質量更有保證，在施工中能體現工裝保證質量的施工理念。

2.蒙華鐵路MHTJ-30標段永慶一號隧道

永慶一號隧道全長1028米，全隧均為仰拱曲牆襯砌。於2015年12月~2016年9月採用《單線鐵路隧道自行式仰拱棧橋帶模板施工工法》進行仰拱施工，該工法在該隧道施工中均得到很好套用，經過前期採用自製加工長6米的矮邊牆模板施工對比，24米移動式長棧橋帶整體式移動模板施工工效更高，質量更有保證，在施工中能體現工裝保證質量的施工理念。

3.蒙華鐵路MHTJ-30標段永慶二號隧道

永慶二號隧道全長1310米，全隧均為仰拱曲牆襯砌。於2015年12月~2016年9月採用《單線鐵路隧道自行式仰拱棧橋帶模板施工工法》進行仰拱施工，該工法在該隧道施工中均得到很好套用，經過前期採用自製加工長6米的矮邊牆模板施工對比，24米移動式長棧橋帶整體式移動模板施工工效更高，質量更有保證，在施工中能體現工裝保證質量的施工理念。

榮譽表彰

2018年12月24日，廣東省住房和城鄉建設廳以“粵建市函〔2018〕2933號”檔案發布《廣東省住房和城鄉建設廳關於公布2018年度廣東省省級工法的通知》，《單線鐵路隧道自行式仰拱棧橋帶模板施工工法》被評定為2018年度廣東省省級工法。