海底隧道明挖段大断面衬砌内外模配套技术

1、海底隧道明挖段大断面衬砌内外模配套技术中铁隧道集团有限公司厦门第二西通道（海沧隧道）A1标段项目经理部二0一七年十一月 厦门第二西通道工程起于马青路与海沧大道交叉口附近（起点桩号，左线BZK11+525.317，右线BYK11+519.746），与海沧隧道海沧接线工程对接，自西向东，在海警三支队北侧进入厦门西海域，穿西海域后在象屿码头14号泊位附近至本岛，过疏港路，沿兴湖路前行，下穿石鼓山立交后至本项目终点（终点桩号：BK18+598.816）。项目路线左线长7073.499m，右线长7101.815m，隧道长6280m（以左线计），跨海域宽度2Km。 一 工程简介 1.1 工程概况 BZK1

2、2+060BZK12+350（BYK12+056BYK12+340）明挖段宽度约100m，开挖深度23.3m，共开挖土石方38万m；采用放坡开挖+喷、锚、网支护，放坡分为二级放坡和三级放坡，二级放坡分别为上级坡度1:1.25、下级坡度1:1、1:0.75，两级中间设置2.0m平台。上、中级坡面防护采用423.5mm注浆小导管，L=4.0m，间距1.21.2m梅花型布置，垂直于坡面设置，注浆浆液水灰比1:1，注浆压力：0.51.0MPa，单孔注浆量0.12m3；下级坡面防护采用22砂浆锚杆，L=4.0m，间距1.21.2m梅花型布置，垂直于坡面设置；坡面钢筋网采用8盘条（网格20cm*20cm）

3、，钢筋网搭接一个网格，与坡面锚杆及小导管进行连接固定；喷射混凝土采用15cm 厚C25砼。 一 工程简介 1.1 工程概况 BZK12+060BZK12+350（BYK12+056BYK12+340）段：明挖暗埋段，一层主要为第四系杂填土和海泥层，厚度约6.6m，结构疏松，海泥层厚约3.2m；二层为粉质粘土，厚度约2.8m，富含水量大；三层为全风化花岗岩，厚度约3.4m；四层为砂粒状强风化花岗岩，厚度约2.5m；五层为弱风化花岗岩，厚度约2.7m；六层为微风化花岗岩，厚度约7.2m。本段基岩全、强风化层较发育，厚约5.9m，裂隙两侧中风化带发育，厚约1.9m，中风化带风化裂隙发育，透水性较好，

4、自稳性能差。微风化岩埋深17.3m，节理裂隙较发育，贯穿性较好的裂隙以7580最多，其次为 4560，微风化岩体结构面结合度一般都较好，岩体多呈块状结构，透水性弱，岩质坚硬。本段隧道埋深较浅，洞顶及洞身主要为杂填土和残积粉质黏土及全、强风化层，全强风化层可能夹有微风化残留体。一 工程简介 1.2工程地质条件二 方案的提出及确定 根据明洞衬砌施工段落长度（564m）及整体工期安排，为确保明洞二次衬砌内实外美且快速、高效、安全的完成施工任务，施工前期对常规内模加组合钢模及内模加整体式钢外模台车进行选型比较。序号项目施工进度投入费用安全系数成品外观质量1常规内模加组合钢模绑扎钢筋、台车定位、立模加固

5、需要96h，砼浇筑28h，砼养护20h，拆模、等强及模板修正48h，合计8天/环，共计456天。综合考虑常规内模加组合钢模共计费用256.3万元人员高空作业增加，安全风险加大；加固措施较麻烦，易爆模，质量控制难度加大一般2内模加整体式钢外模台车钢筋绑扎24h，浇筑砼16h，等强及拆模32h，3天/环，共计171天。内模加整体式钢模台车共计花费80.9万元操作简单，安全、质量有保障优 综上所述，全液压衬砌外模台车劳动力、机械投入少，节约工期285天；可节约成本175.4万元；操作简单，安全、质量、外观相对有保障。经安全、质量、经济、功效等综合对比后，项目部采用整体式装配内模台车+整体式钢外模板台

6、车进行明挖段衬砌施工。三 台车设计情况 内模台车设计 本项目建成后为福建省最长的海底隧道项目，海底隧道防排水至关重要，为提高防水质量，设计加工台车时增加小边模至仰拱回填下方，比以往内模台车减少边墙施工工序及人为留置纵向施工缝，提高了二衬外观质量及防水质量。3.1内模模板台车设计情况内模台车长度为10m，单块模板2m，面板厚度1.2cm，预留行车空间尺寸3.3*4.3m，台车总重量113t；每循环浇筑C50P12砼方量240m，根据受力验算模板上部垂直荷载、模板中部侧向荷载、组合荷载、模板面板、腹板、模板支架、丝杆稳定性、底部大梁、整体稳定性的计算，该台车的刚度及强度满足设计要求。内模台车设计图

7、防脱空、不密实预留注浆孔三 台车设计情况 整体式钢外模板台车 通过咨询、检索等台车宽度17.6m，高度13.43m的大断面属于首次应用。本项目整体式钢外模台车长度为10m，单块模板2m，面板厚度0.8cm，台车总重量133t，每循环浇筑C50P12砼方量240m。根据受力验算模板上部垂直荷载、模板中部侧向荷载、组合荷载、模板面板、腹板、模板支架、丝杆稳定性、底部大梁、整体稳定性的计算，该台车的刚度及强度满足设计要求。整体式钢外模台车侧视图整体式钢外模台车侧视图四 明洞二次衬砌施工工艺一仰拱基底处理仰拱开挖后，测量工程师及时进行测量，确认无欠挖后，对基底进行处理。对于松动的岩块及杂物、泥块清除干

8、净，对未风化的岩石，采用高压风水进行清洗干净。保证基底无虚碴、积水等，然后采用C20砂浆填补抹平。仰拱施工工艺流程仰拱基底处理四 明洞二次衬砌施工工艺一仰拱钢筋绑扎钢筋在钢筋厂集中加工、预制好后运至现场进行绑扎。钢筋连接采用镦粗直螺纹连接。先布环向钢筋，再布纵向钢筋。底层钢筋需先布设垫块，每平方面积垫块数量不数于4块，垫块采用预制采购，其强度不小于C50砼。上层钢筋布设前先架设支撑筋，保证钢筋层间距满足设计要求。钢筋预制加工钢筋绑扎四 明洞二次衬砌施工工艺一仰拱砼浇筑 仰拱混凝土设计为C50钢筋混凝土，砼采用商品砼，混凝土罐车运送至现场。混凝土采用分层浇注，每层厚度控制在30cm50cm之间，

9、上层混凝土必须在下层混凝土初凝前进行浇筑。浇筑时采用插入式振捣棒振捣密实。仰拱混凝土强度达到5Mpa后，方可在其上踩踏进行模板拆除。 端头堵头模板、内弧顶模采用钢板加工，组合拼装而成。加固方式为内顶外撑方式加固。仰拱混凝土浇筑四 明洞二次衬砌施工工艺一拱墙衬砌施工工艺流程拱墙衬砌砼施工工艺流程四 明洞二次衬砌施工工艺一内外模台车验收 台车加工严格按照设计图纸进行加工，加工质量符合钢构件加工质量要求。拼装完成对台车净空进行验收，模板轮廓符合衬砌断面要求，模板安装光滑平整，接缝严密，相邻模板错台不大于2mm。走行、制动系统和液压系统正常，经三方验收合格后投入现场使用。内外模台车验收四 明洞二次衬砌

10、施工工艺一拱墙衬砌钢筋绑扎 BZK12+110BZK12+345（BYK12+106BYK12+335）SMb共464m，衬砌为80cm厚C50钢筋混凝土，布双层钢筋，环向主筋为25螺纹钢14.3cm，纵向分布筋为12螺纹钢30cm，箍筋为8圆钢30cm28.6cm（环纵）梅花型布置，沿环向钢筋斜向交叉勾住，同环箍筋间隔设置。BZK12+060BZK12+110（BYK12+056BYK12+106）SMa共100m，衬砌为70cm厚C50钢筋混凝土，布双层钢筋，环向主筋为25螺纹钢16.7cm，纵向分布筋为12螺纹钢30cm，箍筋为8圆钢30cm28.6cm（环纵）梅花型布置，沿环向钢筋斜向

11、交叉勾住，同环箍筋间隔设置。（1）钢筋连接 拱墙钢筋与仰拱钢筋连接成环，同一截面接头不大于50%。主筋镦粗车丝后采用套筒连接，套筒要经过检测试验合格后方可使用，分布筋采用单面焊接。 搭接接头钢筋的端部应预弯，搭接钢筋的轴线应位于同一轴线上，采用单面搭接焊，焊缝长度为10d。 焊缝高度应等于或大于0.3d，并不得小于4mm；焊缝宽度应等于或大于0.8d，并不得小于8mm。 同一截面内钢筋接头面积不大于全部钢筋面积的50%，且主筋连接位置不得位于拱顶。（2）钢筋加工 钢筋在钢筋厂集中加工、预制好后运至现场进行绑扎、焊接，钢筋连接采用镦粗直螺纹连接和焊接。四 明洞二次衬砌施工工艺一拱墙衬砌钢筋绑扎钢

12、筋绑扎钢筋绑扎钢筋绑扎钢筋绑扎人员分布四 明洞二次衬砌施工工艺一外模台车定位 3、外模台车定位 台车经验收通过后，整个台车依靠底纵梁两端行走机构通过已浇筑的仰拱面上铺设钢轨，行走至衬砌位置。由测量组对外模台车进行中线、高程定位，确保衬砌外轮廓线符合设计要求。同时利用外模台车对钢筋吊挂，保证钢筋骨架不变形、不坍塌。外模台车定位四 明洞二次衬砌施工工艺一沉降缝、施工缝施工及预埋件安装 沉降、施工缝施工 衬砌沉降缝在明暗交界处、围岩变化处、衬砌类型变化处、且在浅埋地质条件差地段毎50m设置一道：采用三道防水措施：衬砌外侧增设2.0mm厚双面自粘复合防水卷材，中间设置中埋式钢边橡胶止水带，内侧预留13

13、38cm槽，内设可卸式止水带，并在可卸式止水带外设置环向接水盒。 衬砌环向施工缝每9.9m一道：采用三道防水措施：衬砌外侧增设2.0mm厚双面自粘复合防水卷材，中间设置中埋式钢边橡胶止水带，内侧设置遇水膨胀止水胶。 纵向施工缝通长设置，采用两道防水措施，中间设置中埋式钢板止水带，内侧设置遇水膨胀止水胶。预埋件安装 隧道预埋件主要有内容有：通风系统、供电照明系统、消防系统、监控系统、隧道洞口预埋管道等五部分。施工前严格复核设计图纸，统计出预埋件位置、数量、规格、型号。四 明洞二次衬砌施工工艺一内模台车定位及加固 内模台车定位 (1)衬砌内外模采用10m长的移动模筑混凝土台车，自行式带液压系统。定

14、位前先进行涂抹脱模剂。 (2)台车就位：台车就位前，先复核中线、水平，注意标高和宽度。须找平基底，铺设走行轨。走行轨应根据仰拱填充面所标中线桩，向左右两侧量出其位置。(3)堵头模板安装：堵头模板待止水带安装完成进行安装。堵头采用钢模板配合木模加固牢固。(4)为防止台车外模在浇筑过程中涨模，在衬砌端头采用倒链及对拉丝杆对内外模台车进行加固处理。台车定位台车加固台车端头加固四 明洞二次衬砌施工工艺一拱墙衬砌砼浇筑拱墙混凝土采用C50P12塌落度20030温控商品砼，测试并记录混凝土入模温度和衬砌内外侧温度变化，内外温差小于20度。混凝土采用输送泵泵送入模，入模的自由倾落高度应保证其不发生离析，一般

15、不应超过2m。灌筑应左右两侧对称分层进行，使用附着式平板振捣器配合插入式振捣棒振捣,分层厚度一般为30cm，两侧灌筑高差最大不超过50cm，灌筑砼不宜间断进行。 若必须终止则不应超过混凝土初凝时间，否则应作间歇浇筑处理。衬砌混凝土入模温度记录表埋设测温线测量记录衬砌中心与表面温度四 明洞二次衬砌施工工艺一拱墙衬砌超模后养护衬砌脱模应先拆除堵头模，再脱外模，后脱内模。1）脱模：衬砌混凝土强度达到8MPa以上方可拆模，以同条件试件试压结果为准（待实测后确定）。2）养护：衬砌外侧采用土工布覆盖温水喷淋养护，用水水温与测试时段衬砌温度不大于20；内模脱模后立即喷洒环保无污染新型养护剂进行养护。内模喷洒

16、养护剂养护外模保湿养护四 明洞二次衬砌施工工艺一拱墙衬砌施工图集衬砌施工效果图五 施工要点及解决办法1、钢筋骨架存在沉降变形、垮塌风险 钢筋绑扎时利用钢筋台架对定位筋及结构钢筋进行支撑固定，钢筋绑扎完成后先利用外模台车对整体结构钢筋进行吊挂（防止钢筋台架前移后钢筋骨架沉降变形、坍塌），前移钢筋台架进行内模台车定位，完成后拆除外模吊挂（结构钢筋与内模台阶间采用砼垫块确保钢筋保护层厚度）。2、内模台车上浮、定位、倾覆风险 内模台车抗上浮：采取内模台车定位完成后对台车底梁及底边模竖向斜支撑进行加固（间距2.0m），确保内模台车不上浮；内模台车抗倾覆：采取在内模台车纵向主梁增设斜支撑加固（间距2.0m

17、），防止台车倾覆。内模台车加固五 施工要点及解决办法 3、内模底模边墙混凝土质量风险 通过在内外模台车底模位置内外侧各安装附着式振捣器3个，间距2.5m，在混凝土浇筑过程中适时开启振捣，规避混凝土不密实、蜂窝麻面等质量风险。安装附着式平板振捣器五 施工要点及解决办法 4、外模台车底脚外扩及上浮和倾覆风险 外模台车的抗上浮：采取在外模台车左右两侧间隔2.5m割50孔，每处采用“L”型25钢筋2根通过模板孔位与仰拱预留接茬钢筋及外模台车进行焊接牢固。外模台车抗浮加固示意图五 施工要点及解决办法 外模台车底脚外扩（涨模）和倾覆：采取在外模台车左右两侧根据现场实际情况，采用木方（断面20cm*20cm）、刚管（直径50壁厚5