隧道仰拱五线控制及仰拱端模施工作业标准

3.仰拱五线控制及仰拱端模施工工艺1 工艺概况在仰拱开挖及混凝土结构施工中，通过实行“五线上墙”制度（五线：仰拱钢筋上缘线、下缘线；仰拱混凝土顶面标高线；纵向盲管线、环向盲管线），采用仰拱自制端模，橡胶止水带热熔焊接工艺，实现了精细化作业，有效控制了仰拱施工质量。2 工艺特点1）通过对加强测量放样、钻机操作方式等的管理控制仰拱开挖精度，有效减少了仰拱超挖量，从而降低了混凝土损耗。2）仰拱端模采用定型双层自制钢模，方便环向中埋止水带定位，更好地保证了结构防水质量。3）仰拱混凝土顶模采用定型弧形模板，方便操作，节约了工序作业时间，保证了仰拱施工进度。4）仰拱施工采用“五线”进行控制，为隧道仰拱精细化施工提供了保障。5）仰拱顶面纵向止水带采用夹具定位，保证了止水带埋深、顺直度；项目部自行研制并获得国家专利的“止水带热熔焊接机”接长止水带，保证了止水带接头质量，节约了材料消耗。3 适用范围本工法适用于铁路隧道仰拱施工。4 工艺原理测量放样是精细化作业的先导手段，测量放样可为现场操作提供依据和施工便捷性。仰拱开挖线测量、五线测量等均方便了现场作业人员操作控制，定型钢端模、定型弧形顶模、止水带夹具等集成化模具的应用，一方面有利保证质量，另一方面可以加快施工进度。止水带热熔焊接机操作方便，温度自动控制，焊接接头平顺、牢固，防水性能好。5 工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程仰拱施工工艺流程如图1（下页）。5.2 操作要点5.2.1 施工准备（1）对作业人员进行培训和交底。做好各道工序、工艺的技术交底，现场技术负责人必须向施工人员及相关的技术员进行详细的技术交底，使每个人员对工艺、工序都心中有数。（2）模板与栈桥加工。仰拱衬砌顶部模板(面板)根据施工设计图加工成弧形，采用弧形钢模板,单块钢模板尺寸为1.0m1.5m(纵向横向)，面板、加筋板均采用6mm钢板，法兰盘采用3mm钢板，为便于操作借鉴三角形稳定性原理，通过工字钢将单块弧形模板进行连接形成整体；仰拱及填充端模由加工班按照设计，结合现场施工情况进行加工。仰拱端模采用28槽钢加工成与隧底同弧度的支撑板，作为仰拱衬砌及仰拱填充端部模板的底座。面板、加筋板厚度为6mm钢板加工成横向长度为1.2m，竖向为隧底弧度的弧形钢模板。仰拱混凝土施工用栈桥，采用工字钢加工，使其移动方便、使用灵活。仰拱填充施工时使用的中心水沟模板采用9501500的定型钢模板，模板面板采用5厚钢板，连接法兰盘采用505等边角钢，模板加筋采用5厚钢板。（3）进场原材料检验。所有进场原材料必须检验合格后方可使用，严禁未检先用。（4）试验室结合设计要求进行配合比选定。选定的配合比既要满足设计要求，又要有利于成本控制。浇筑混凝土结束强度满足机械行走合格钢筋、模板验收、级围岩钢筋绑扎、安装仰拱模板浇筑仰拱混凝土混凝土养护安装填充及铺底模板模板安装检查混凝土养护不合格合格不合格不合格仰拱初期支护施工准备仰拱开挖栈桥就位基底处理基底验收检查合格“五线”测量，上墙标示仰拱开挖测量合格不合格混凝土试验原材料进厂检验设计混凝土配比混凝土搅拌运送混凝土泵送入模图1 仰拱施工工艺流程图5.2.2 仰拱开挖（1）为有效控制超挖，首先由测量人员放样仰拱开挖轮廓线，并按间距50cm标注钻眼位置。（2）施钻人员按照测量放样点进行施钻，并采用下蹲姿势进行钻孔作业，以控制好周边眼外插角度等。（3）仰拱每循环开挖进尺控制在3m以内，严格控制装药量。有钢架段落开挖仰拱时应注意两侧边墙拱脚处附近不钻设炮眼，拱脚处欠挖部分采用风镐凿除，以免松动边墙钢架。（4）为实现隧道施工过程各工序平行作业，避免相互干扰，仰拱开挖时利用简易栈桥形成运输通道。（5）仰拱开挖完成后及时施作初期支护，首先将隧底虚碴、杂物、泥浆、积水等清除干净，并用高压风将隧底吹洗干净；然后按照设计要求施作喷射混凝土、钢架等初期支护措施。仰拱初期支护应超前仰拱计划施作长度50100。5.2.3 “五线”测量仰拱纵向施工缝高度，即仰拱混凝土顶面标高为内轨顶下48；仰拱钢筋设计采用绑扎连接，搭接长度为37.5d。仰拱钢筋分别自施工缝截面环向延伸75d与37.5d，且仰拱内外环向钢筋在隧道环向、纵向均长短相间布置；纵向盲管线为沿隧道纵向布设于左、右墙角水沟底上方30cm处；环向盲管线根据设计要求，一般地段每组台车设置一道；岩溶发育地段需加密设置。为满足精细化施工要求，有效控制水平施工缝位置、仰拱钢筋位置，在边墙初支表面上测量放样“五线”（即：仰拱混凝土顶面标高线、仰拱钢筋搭接上下线、纵向和环向盲管线），为仰拱及后续防排水及衬砌施工提供控制依据。“五线”测量如图2，测量线标识于边墙初支表面上。5.2.4 钢筋绑扎（1）隧道仰拱钢筋安装前，先在专用预弯平台上将钢筋弯制成设计的弧形，安装时采用绑扎连接，避免焊接损伤防水板。仰拱下层钢筋线仰拱上层钢筋线纵向盲管线仰拱砼顶面线环向盲管线图2 施工完成的仰拱及“五线上墙”（2）钢筋的弯制和末端弯钩按设计要求加工；设计无要求时，按下列规定： 所有受拉光圆钢筋（HPB300）的末端应制成180的半圆形弯钩，弯钩的内径不得小于2.5d，钩端应留有不小于3d的直线段。 受拉热轧带肋钢筋的末端加工成直角形弯钩，弯曲直径不得小于钢筋直径的2.5倍（HRB335），钩端应留有不小于钢筋直径3倍（HRB335）的直线段。（3）仰拱上下层钢筋接头分散布置，“同一连接区段“内有接头的受力钢筋截面面积占受力钢筋总截面面积的百分率按设计及规范要求错开。5.2.5 模板和止水带安装5.2.5.1 模板安装仰拱弧形模板单独安装，容易脱落，结构不稳定，利用三角形的稳定结构原理，使用I14工字钢、L636角钢，把原先单独拼装的单块模板连接成一个整体。安装时按照测量控制点位，使用挖掘机将模板纵向一端固定在已施工好的仰拱填充面上，另一端固定在定位正确的活动式支模架上。弧形整体模板调整到设计位置后，用销钉对纵向工字钢进行固定，并用钢丝将模板固定牢固，防止浇筑混凝土时模板上浮。见图3。图3 仰拱整体弧形模板仰拱端头模板由上下两层组成，两层之间夹环向中埋止水带（如图4）。安装时首先整平隧底，然后安装下层形仰拱端模，形仰拱端模顶面安装中埋式橡胶止水带，止水带顶面再安装上层钢端模。如图4、图5。下层模板与隧底未密贴部位在仰拱混凝土浇筑外侧楔紧。上层L形仰拱端模下层 形仰拱端模中埋环向止水带图4 仰拱端模内侧图5 仰拱端模内侧5.2.5.2 仰拱端模及环向中埋式止水带安装（1）施工工艺流程止水带完好性检查底层仰拱钢模板安装止水带安装与定位第二层仰拱钢模板安装混凝土浇筑（2）操作要点 止水带完好性检查：止水带安装前，必须对止水带进行完好性检查，检查止水带是否有断裂、破损、穿孔等缺陷。如果有缺陷，应立即对缺陷部位进行修补，修补方法可以采用热熔硫化橡胶粘补或其他有效方法修补均可。 下层仰拱端模安装：模板安装前先将安装模板位置隧底整平，根据隧道仰拱设计断面尺寸，安装28槽钢加工成的下层端模，弧形槽钢与隧底未密贴部位可在仰拱混凝土浇筑外侧采用木楔楔紧。 止水带安装与定位：在弧形槽钢顶面安装中埋式橡胶止水带。先把止水带一半平放在底层仰拱钢模板上，将止水带的另一半伸入待浇筑仰拱段。 上层仰拱端安装：将上层仰拱端模按顺序安装在止水带顶面。上层仰拱端模与下层仰拱端模用螺栓充分连接牢固，并做好端模的加固（见图6、图8）。 止水带定位：利用铁丝及“”型钢筋卡，将伸入待浇筑仰拱段内的一半止水带进行固定，固定间距50cm，确保中埋止水带预埋位置准确，并且在浇筑混凝土过程中不移位（见图7）。 图5 仰拱中埋式止水带施工 图6 仰拱中埋式止水带固定方案图图7 立模完成后的仰拱环向中埋止水带 浇注混凝土时，注意在止水带附近振捣密实，但不得触碰止水带，止水带施工中利用仰拱钢筋或钢筋卡对仰拱内的止水带进行定位，避免其在混凝土浇筑中发生移位。5.2.5.3 纵向钢边止水带热熔焊接长及安装定位（1）止水带热熔焊接施工 传统的纵向钢边止水带在施工中接长时，主要采用两搭接端头严格打磨，再用胶水粘结或热硫化连接的方式，由于在施工中打磨、粘结及热硫化作业对操作环境、操作精确度、操作技能要求高，所以止水带的接头质量不理想，影响隧道的整体防水效果。环向止水带按设计周长通长加工，可不设接头，纵向钢边水带不可避免需考虑连接方式。一般采取的形式有搭接、复合连接、对接、热熔焊接等（见图9）。为提高防水效果，经过实验研究、改进定型，纵向钢边止水带采用热熔焊接新工艺，操作简单，且焊接效果好。“止水带热熔焊接机”于2011年12月21日获得了国家实用新型技术专利，专利号ZL 2011 2 .6。图9 橡胶止水带常用接头形式焊接原理：把电能转换为热能，熔化包裹止水带接头的生胶带和止水带橡胶成为一个整体，达到防水效果。热熔焊接机由温控箱、温度传感仪、焊接机组成。止水带焊接方法：将两条待焊接的止水带接头切齐，并拉直并对正水平放置于打开的热熔焊机中。两接头之间预留3-5mm焊接接缝隙,将热熔生胶填补在预留接缝处。用8cm宽、65cm长、2mm厚的生胶带包裹止水带接缝一周，并用手压实密贴。再将包裹好的止水带放置于热熔焊接主机上夹紧，并固定好紧固螺栓。在温控箱上调试好需要加热的温度，温度控制在19510的范围（见图10）。 图10 止水带热熔焊机接通热熔焊机电源进行加热，热熔焊接时间控制在10min5min，关闭电源待焊机冷却到室温即可。打开热熔焊机夹板，将止水带取出，平整地放置于水平地面备用。（2）纵向钢边止水带安装及定位 施工工艺流程止水带位置放样止水带连接止水带完好性检查止水带调直止水带安装与定位混凝土浇筑拆除调直夹具 止水带位置放样：施工测量人员在仰拱端头位置的边墙上，用红油漆标出止水带精确位置，并现场交底。 止水带连接：止水带安装人员在仰拱混凝土施工前，必须对止水带的长度进行检查。止水带的长度必须大于该段仰拱1.5m以上。如果长度不足，需要接长止水带。 止水带完好性检查：止水带安装前，必须对止水带进行完好性检查，检查止水带是否有断裂、破损、穿孔等缺陷。如果有缺陷，应立即对缺陷部位进行修补。修补方法可以采用热熔硫化橡胶粘补或其他有效方法修补均可。 钢边止水带调直：止水带在本次施作长度内，用专用方钢调直夹具，将止水带调直。专用方钢调直夹具是用两块方钢加上U型卡组合而成。 钢边止水带安装与定位待仰拱混凝土浇筑接近止水带下方时，将止水带和方钢调直夹具固定在仰拱钢筋上。固定方法采用铁丝将方钢夹具上的U型卡与仰拱钢筋拉紧（见图11）。使止水带在混凝土浇筑过程中不移位。 图11 “方钢+U型卡具”固定钢边止水带 混凝土浇筑：止水带埋设高度范围内的混凝土，要在止水带两边对称浇筑，只有这样才不会使止水带发生偏移。混凝土振捣时，要在止水带两边对称振捣，逐步向前移动。禁止单侧振捣。 调直夹具拆除：在混凝土浇筑完成终凝后，即才可拆除方钢调直夹具。拆除方钢调直夹具时，先解除限位铁丝，然后松开U型卡的螺栓，最后取出方钢调直夹具。5.2.6 仰拱混凝土施工根据隧道设计不同围岩级别，仰拱衬砌采用C30混凝土或C35钢筋混凝土，混凝土施工严格按照混凝土施工规范进行，计量准确。混凝土由混凝土拌合站集中生产，混凝土运输车运至工作面，人工浇筑。混凝土捣固采用插入式捣固器振捣，边浇筑边捣固，对于局部无法用振动棒捣固的部位可用钎子进行插捣，确保混凝土密实。5.2.7 仰拱填充混凝土施工仰拱填充宜在仰拱混凝土终凝后施作。仰拱施工缝和变形缝应做防水处理。底板坡面应平顺，排水畅通。仰拱填充均采用C20混凝土，仰拱填充混凝土浇筑前，应将填充底面(仰拱顶面)清理干净，并洒水湿润，同时检查预埋件(过轨管、横向排水管等)、中心水沟模板定位、加固等是否符合设计规范要求。仰拱填充混凝土施工应严格按照混凝土施工规范进行，计量准确。混凝土由混凝土拌和站集中生产，混凝土运输车运到工作面，人工浇筑。混凝土浇筑分层进行，每层浇筑厚度不超过50cm，人工采用插入式捣固器振捣，确保混凝土捣固密实。5.2.8 混凝土拆模及养护（1）混凝土拆模混凝土拆模时的强度应符合设计要求。设计未提出时，应符合下列规定： 拆模采用最后一盘封顶混凝土试件达到的强度来控制。 侧模应在混凝土强度达到2.5MPa以上，且表面及棱角不因拆模而受损时，方可拆除。 拆模时混凝土的温度不能太高，以免混凝土接触空气时降温过快而开裂，更不能在此时洒水养护。结构与表层混凝土之间的温差、表层混凝土与环境之间的温差大于20时不宜拆模。（2）混凝土养护混凝土采用洒水养护,养护时间如表3。不同混凝土保湿保温养护的最低期限 表1水胶比洞 内洞 口日平均气温T（）潮湿养护期限（d）日平均气温T（）潮湿养护期限（d）0.455T1010T20T202114105T1010T20T202821140.455T1010T20T20141075T1010T20T20211410 混凝土养护期间，应重点加强混凝土的湿度和温度控制，尽量减少表面混凝土的暴露时间，及时对混凝土暴露面进行紧密覆盖，防止表面水分蒸发。 混凝土养护应保持环境温度不低于5，浇筑结束46h且混凝土终凝后方可升温，升温速度不宜大于10/h。恒温期间混凝土内部温度不宜超过60，降温速度不宜大于10/h。 养护水温度于混凝土表面温度之差不得大于15。养护期间采取保温措施，防止混凝土表面温度受环境因素影响而发生剧烈变化。5.2.9车辆通行仰拱(含填充)和底板混凝土强度达到5MPa后行人方可通行，达到设计强度的100%后车辆方可直接通行。6 劳动力组织劳力组织表 表2序号作业队人数工作内容1混凝土拌和班20拌合、运输、试验等2衬砌班(仰拱)8模板安装、预埋件、灌注等3辅 助4测量、抽水、接管线合 计327 材料与设备机具设备配置表 表3序号设备名称规格数量备 注1拌合站90m/h1座含计量设备2装载机ZL501台料场倒料3运输设备8 m运输车3台15t自卸车5台4注浆机BWT100/301台5钢栈桥12m1套铺仰拱时临时便桥6仰拱模板1012m1套7振捣式捣固棒4台8混凝土溜槽自制2套8 质量控制8.1易出现的质量问题1）仰拱超挖较大，导致混凝土超耗，从而增加成本。2）混凝土蜂窝、麻面、空洞。3）钢筋保护层大于设计厚度。4）混凝土裂缝。8.2保证措施1）为了控制仰拱超挖，仰拱开挖采用光面爆破技术。施工过程严格遵循测量先行。2）浇灌混凝土前认真检查模板的牢固性及缝隙是否堵好，模板应清洗干净并用清水湿润，不留积水，并使模板缝隙膨胀严密。3）钢筋混凝土施工时，注意垫足垫块，保证厚度，固定好。钢筋混凝土结构钢筋较密集时，要选配适当石子，以免石子过大卡在钢筋处，普通混凝土难以浇灌时，可采用细石混凝土。4）加强混凝土早期养护，浇灌完的混凝土要及时养