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【摘 要】防排水施工是隧道施工至关重要的关键工序,隧道建成移交后二衬漏水现象时有发生,给运营带来较大的干扰.根据现场施工情况,对衬砌环向止水带安装质量进行了工艺方面的研究,研制一套衬砌台车端头定型钢模板,有效地克服了止水带安装质量问题,同时提高了施工工效.

1 工程概况

张唐铁路隧道防排水设计目标:衬砌不漏水,安装设备孔眼不渗水,二次衬砌的施工缝每10m一道(或与衬砌模板台车衬砌段长度一致),环向施工缝防水采用中埋式橡胶止水带+遇水膨胀止水条.止水带埋设位置应准确,安装牢固,不得有扭曲变形现象,止水带部位的混凝土应进行充分的振捣,确保混凝土充分密实,严禁振捣棒触及止水带.

2 原设计情况

衬砌环向止水带原设计采用钢筋弯卡固定,衬砌台车的端头模板采用木板加工拼装,施工中难以保证中埋式止水带安装质量,一是安装的位置难以保证;二是预留长度难以保证.

3 施工工艺

以张唐铁路李家营隧道施工为例,经过数次现场研究实验,根据模筑混凝土浇筑和二衬施工工艺要求,研发了一套衬砌台车端头定型钢模板及仰拱纵向止水带安装夹具,较好地解决了环向中埋式止水带和纵向止水带安装质量难题.

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3.1 衬砌台车端头定型钢模板设计和制作

根据隧道断面图纸设计和已经投入使用的衬砌台车图纸,按照台车模板R1、R2、R3、R4不同半径位置分七个单元设计小块组合模板,R1位于台车端头拱顶位置,R2、R3、R4在台车两侧对称布设.整套端头模板共由28块组成,以R2位置为例介绍端头钢模板的设计.该块模板切线长90cm,夹角为8.93度,由13个部件组成,总重量为46.52kg.模板设计平立面图见图1和图2.


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图1 端头定型钢模板平面图

图2 端头定型模板立面图

3.1.1 面板

面板由内圈面板和外圈面板组成,根据台车模板的半径确定内外圈面板的弧度,内圈面板宽18.5cm,背面由一块弧板和四块三角板焊接加固,同时在两侧边缘焊接两块交接耳板1和交接耳板2,与台车和外圈面板连接;外圈面板宽13.5cm,背面由一块弧板和四块三角钢板焊接加固,同时在内圈侧距边缘5cm面板焊接一方钢(1x3cm),作为遇水膨胀止水条预留槽,边缘焊接两块交接耳板1,与内圈面板螺丝连接,当开挖轮廓大于设计时使用木

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条填堵,外侧边缘打两个螺栓孔,与角铁连接固定木条,内外圈面板中间为安装止水带预留1cm缝隙,面板和弧板均采用6mm的钢板加工而成,交接耳板采用12mm钢板加工而成.

3.1.2 支撑架

支撑架采用12工字钢,长度80cm,一端与台车可焊接或螺栓连接,另一端焊接交接耳板与丝杆连接,主要起支撑和固定面板的作用.

3.1.3 丝杠及夹耳

丝杠采用φ60x4mm无缝钢管和φ40x155(Tr40x4)丝杠、φ60x55(Tr40x4)丝母组成,一端与支撑架交接,另一端与夹耳交接,夹耳由12mm、16mm的钢板焊接,等面板合上后夹定到内外圈弧板上,紧固丝杠,固定该块端头模板,一块定型钢模板的材料及用量见下表1.

3.2 端头模板安装及止水带固定

3.2.1 面板安装

将衬砌台车边缘预留3cm做好标记,安装时小块组合模板的下边缘与之对齐,同时定位好交接耳板3位置的位置,交接耳板3与台车焊接固定,与小块组合模板螺栓连接.螺栓不但起到翻转轴承作用,同时可以在安装好止水带合上模板,拧紧螺栓,确保模板位置固定.小块组合模板从台车顶部中间开始向两侧对称焊接安装.

3.2.2 支撑系统安装

每块组合模板由1根丝杠和1根支撑架固定,支撑架垂直焊接在台车上,丝杠与支撑架和夹板利用销钉连接,在安装好止水带后拧紧丝杠将小块组合模板顶固.同时将相邻的小块模板用螺栓或是销钉串联.

3.2.3 止水带安装

将止水带按照设计长度焊接好后悬挂在台车边缘,先从顶部开始安装,每块组合模板范围的止水带安装一个钢筋弯卡,确保浇筑混凝土时止水带不被挤倒.依次安装并固定小模板,最终将端头模板串联起来.

图3 止水带安装完成

3.2.4 模板封闭

由于开挖轮廓与设计存在偏差,部分二衬厚度大于35cm,小块模板不能抵到初喷基面上,按空隙的大小加工木板条,利用小块模板外侧的角钢固定,确保端头模板密封.

4 应用效果比较

4.1 传统木模

木模施工的主要困难是安装固定止水带.由于隧道拱墙是曲线的,固定止水带时一半止水带要埋进混凝土中,这样就必须将另一半止水带弯成与二衬挡头成90°角,造成止水带在环向刚度增加,在空间上相当于将止水带用人工双向扭曲,施工、操作十分不易,整个木模板安装需要4个人8小时,工人劳动强度大.因止水带全部在模板内部,如果工人疲乏、马虎或是责任心不强,技术较差,拆模后止水带经常会出现为位置不正、埋深超标、止水带被压倒、没有埋入混凝土中等问题,严重降低止水带的防水作用,给隧道运营留下较大的质量隐患.木模好处是轻巧、加工、安装比较容易,由于木模在二衬台车挡头肋板上顺径向活动范围大,所以只需要将30cm左右宽的木板锯成100cm左右长的木模即可在二衬挡头模的任一处使用,从墙脚向拱顶依次安装,两块木模重叠处安装一个止水带钢筋定位卡具.


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4.2 定型钢模板

二衬止水带定型钢模板完全克服了传统木模固定止水带的质量通病,将木模固定止水带时的双向扭曲变成一个面的弯曲,大大降低工人劳动强度,安装便捷、省力,止水带有一半外露,安装质量一目了然,保证了止水带的安装质量,对工人的技术要求降低,只要按照步骤合上模板,就完成了止水带和端头模板的安装.缺点是加宽木模在二衬止水带定型钢模板上顺径向活动范围小,每次的加宽木模均需要根据初喷混凝土面量身定做,木模板浪费大,但好在加宽木模可以使用边角料,成本增加不多.两种止水带安装工艺耗费工时基本一样.

5 结束语

该套定型钢模板一次性投入,与二衬台车形成一体,大大缩短了台车就位和安装止水带等浇筑混凝土前的准备工作时间,节省了人力物力,提高了二衬施工的功效,保证了二衬施工防排水的质量,对隧道施工增添一道质量保障,在我标段的所有施工洞口二衬台车都安装了该类型的端头钢模板,整体提高隧道施工质量.但该工艺在隧道长度小于500m时,使用二衬止水带定型钢模板显得不够经济.

作者简介:

朱劲伟,出生年月:1981.3.29,男,籍贯:河北省保定市徐水县,现职称:助理工程师,学历:本科 研究方向:土木工程


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