CN101230785B - 大断面、多断面隧道衬砌施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大断面、多断面隧道衬砌施工方法，选用组合式衬砌台车对断面进行台车拼装衬砌，在常规台车单门架基础上增加一个门架形成可组拼可分离的衬砌台车，在不同断面台车拼装过程中，将钢模板、行走轮、主门架等列为不变构件，将侧向调节丝杆、上部台架弦杆、上部台架立柱、衬砌钢拱等列为可调构件，施工过程中由一断面到另一断面时，不变构件不变，仅对可变构件进行改装组拼。该施工方法具有施工进度快、成本显著降低、现场施工管理易控制等特点；可节省大量人力、物力、财力，取得良好的技术经济效果，具有显著的经济、社会、环境效益，尤其适用于隧道及地下工程大断面、多断面型式衬砌施工。
Description
技术领域
本发明属于隧道工程施工技术领域，特别涉及一种大断面、多断面隧道衬砌施工方法。
背景技术
近年来，随着我国经济建设的发展，城市化进程的不断加速，对基础设施，尤其是交通设施建设的需求在不断增加，大量出现大断面、多断面隧道工程现象，且规模越来越大。
对大断面、多断面隧道施工方案，不仅需要能很好地满足特殊地质及地形条件、线桥隧衔接方式、总体路线线型的特殊要求，而且还需要考虑是否有利于公路整体线型规划和线型优化，能否取得良好的技术经济效果等因素。
目前，对大断面、多断面隧道工程的衬砌施工，多采用不同的断面全液压衬砌台车进行施工，对不同断面进行施工时，换用新的符合需要的衬砌台车，即同一隧道包括多少种形式的断面，即需换用多少台衬砌台车，多台衬砌台车需分别组拼安装，这必然造成大量人力、物力、财力的浪费，并直接影响整个工程进度。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的大断面、多断面衬砌施工方法，不需采用多台断面全液压衬砌台车进行施工，同时能很好地满足特殊地质及地形条件、线桥隧衔接方式、总体路线线型的特殊要求，并有利于公路整体线型规划和线型优化，而且可节省大量人力、物力、财力，可取得良好的技术经济效果等。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
大断面、多断面衬砌施工方法：
其基本方法是：选用组合式衬砌台车对大断面、多断面进行台车拼装衬砌，在常规台车单门架基础上增加一个门架形成可组拼可分离的衬砌台车，在不同形式断面台车拼装过程中，将钢模板、行走轮、主门架、立向螺旋千斤顶、门架纵向连接梁、门架横梁、门架立柱、下纵梁等构成台车的基本构件列为不变构件；而将侧向调节丝杆、上部台架弦杆、上部台架立柱、型钢拱连接梁、衬砌钢架等列为可调构件。施工过程中，可由一种形式的断面到另一种形式的断面。在进行台车拼装时，根据衬砌断面参数，对不变构件不变，仅对可变构件进行改装组拼。第一个大断面衬砌时的基本步骤为：首先进行线路中线、水平测量，固定点位，根据测量点位铺设枕木和钢轨，拼装下纵梁和行走轮，并进行吊装到位，加斜撑固定；其次拼装双主门架、连接梁、横梁、门架斜撑进行固定，再拼装上部千斤顶、纵梁、台架弦杆、侧向调节丝杆、型钢拱连接梁、台架立柱、衬砌钢拱等，拼装完成后，进行中线水平测量和调整台车，进行固定；检查各连接件，组装钢模板，调节杀尖板，装挡头板，进行衬砌混凝土浇筑施工。拼装不同形式的断面时，根据断面参数，可对不变构件行走到位，对可变构件进行加工成型，即只拼装部分构件，拼装的基本步骤同前。
本发明大断面、多断面衬砌施工方法的具体操作包括第一个断面衬砌施工、第二个断面衬砌施工，以此类推至第N个断面衬砌施工，详述如下：
第一个断面衬砌施工：首先根据第一个断面形式的参数情况拼装第一个断面衬砌台车，然后进行混凝土浇筑等工序，其具体步骤如下：
(1)、吊点布置：
衬砌台车洞内拼装，采用隧道内埋设吊点方法拼装衬砌台车。
即在支护好的拱顶同一横断面上每2m位置埋设1个吊点；每个吊点按0.1m2范围内垂直岩面以60°的外插角钻孔，孔深3.5m，装填砂浆锚杆，砂浆锚杆外露头成交错状。对3T的滑轮进行改装，同时将改装好的滑轮安装焊接在砂浆锚杆外露头上，作为不同的吊点，拼装衬砌台车时采用挖掘机和装载机配合进行吊装。
(2)、铺设枕木和钢轨：
枕木尺寸按0.6m×0.2m×0.2m下料，在浇筑好的调平层上根据测量中线、水平定位点进行铺设枕木。钢轨选用12m和6m长两种，60kg重型轨作底垫，根据断面参数按3列或4列铺设。
(3)、衬砌台车行走系统安装：
衬砌台车行走由主动轮、被动轮两部分组成，安装在两个主门架立柱下纵梁两端，支承在钢轨上，配置2台15kW电动机，由2套主动轮行走机构完成，电动机带动减速器，通过链条传动，使主动轮驱动整机行走，被动轮随动，同时制动器紧跟，保证衬砌台车行走安全。
(4)、主门架拼装：
衬砌台车构件在现场加工，经检查合格后运抵洞内拼装，在浇筑好的路面上拼装主从动轮与下纵梁、门架立柱和横梁、上部纵梁及千斤顶座；根据测量中线、水平定位点，铺设枕木和钢轨，先将下纵梁及主从动轮吊在钢轨上，加斜撑固定，用木制三角形对行走轮进行制动，再吊装门架立柱和横梁，利用门架纵向连接梁和门架斜撑进行固定。
在整个吊装过程中，可采用φ16钢丝绳一端固定在连接好的构件上，通过拱顶定滑轮，另一端固定在挖掘机斗背上的挂钩，通过挖掘机行走，将单个门架吊装在下纵梁上，用螺丝进行固定，横向双门架之间用螺栓联接，形成门架整体连接。整个台车可拼装双门架6榀，纵向间距1.2m。
(5)、平移机构和升降机构拼装：
拼装平移和升降机构时，先将竖向千斤顶座和伸缩套安装在门架横梁前后端的滑槽内，沿线路中线横向间距为340cm，用14cm×14cm的槽钢对焊联接；然后将水平千斤顶安装在滑槽两端，一端固定在门架横梁上，另一端支撑在竖向千斤顶座上；在中间门架横梁上沿线路中线横向间距为340cm位置分别安设竖向调节螺杆座，通过水平千斤顶和竖向千斤顶对衬砌台车上部台架横向和纵向进行调节。
(6)、上部台架及支撑拼装：
拼装上部台架和支撑时，先将上部台架纵梁焊接在竖向千斤顶伸缩套上，并利用中间门架横梁上竖向调节丝杆支撑，纵向间距1.2m与中间各门架对应位置安装上部台架弦杆，在弦杆上安装对应长度的立柱，立柱上安装相对应的型钢拱纵向连接梁；按设计尺寸将侧向调节丝杆安装在门架立柱外侧，衬砌台车主架拼装完毕。
(7)、衬砌台车拱架、模板安装、加固及调试：
①衬砌台车拱架拼装；每一榀拱架由5节拱架组成，先在地面上用夹板、螺丝把拱架连为一体，通过挖掘机起吊人工配合就位；在上部台架旋杆左右侧和上部台架立柱上的型钢拱纵向连接梁之间，用螺栓与纵向连接梁一一连接，再将两侧边墙拱架连接固定；用千斤顶将边拱架伸开安装侧向调节丝杆，一端与拱架纵向连接梁上吊耳连接，另一端固定在门架立柱的对应吊耳上，每榀主门架左右各5根侧向调节丝杆。
②衬砌台车组合钢模板拼装：将拼装好的拱架整体缩到最小位，给组合钢模板拼装留下操作空间，在拱架上标出模板安装尺寸，由下至上安装钢模板，采用扣件固定，安装过程中严格控制板缝，端头必须齐平，在固定的钢模板上开有混凝土浇筑窗口12个(30×120cm)和拱顶刹尖孔2个。
③衬砌台车拼装完成后，对衬砌台车进行整体调试；由测量技术人员用全站仪对两端头进行定位测量和各主要部位进行测量和校验，同时埋设观测点，检查模板和净空尺寸，安装挡头板，整体加固，进行第一个断面混凝土浇筑。
④第一组断面混凝土浇筑完成后，使用7根12m长I16工字钢，其中5m用5组骑马卡卡在台车横梁上，外露7m用作挂设防水布及绑扎钢筋平台。
第二个断面衬砌施工：上述第一个断面衬砌台车适合略小断面(如开挖高度为9m左右、开挖宽度为14m左右的断面)的衬砌施工，第一个断面衬砌施工结束、即最后一组断面混凝土拆模后，衬砌台车行走到开挖高度、宽度等参数值更大的第二个断面；首先依据高度、宽度、边墙半径等主要参数变化情况，对衬砌台车进行改装：对双门架、平移机构、竖向千斤和竖向调节丝杆等不变，主要更换衬砌台车拱部型钢拱架、对上部立柱加高和侧向调节丝杆加宽座加宽等，具体改装方法如下：
(1)、对衬砌台车可变部分侧向调节丝杆、上部台架弦杆、上部台架立柱、型钢拱连接梁、衬砌钢架等全部拆除；
(2)、上部台架立柱加高，弦杆加长；
(3)、侧向调节丝杆改进：在主门架上原安装侧向调节丝杆位置，用I16工字钢焊接成直角三角形状2m加宽座，一端与门架外侧焊接，另一端固定在工字钢滑槽上的调节丝杆加宽座上；
(4)、拱架改进：原衬砌台车拱架每榀采用5节拱架，对更高、更宽断面衬砌台车拱架每榀可采用7节拱架，边墙半径可不变；
(5)、衬砌台车改装组拼完成后，进行加固、安装模板、台车调试等，操作方法同前。
第二个断面衬砌台车改装组拼及调试等完成后，进行第二个断面混凝土浇筑。
第三个断面衬砌施工：上述第二个断面衬砌施工结束、即最后一组断面混凝土拆模后，衬砌台车行走到第三个断面；当断面高度和宽度等参数值进一步增大，依据高度、宽度、边墙半径等主要参数变化情况，对上述改装后的第二个断面衬砌台车还可进一步改装：衬砌台车双主门架、侧向调节丝杆及三角形加宽座、台车平移机构、竖向千斤顶和竖向调节丝杆等不变，主要更换衬砌台车拱部型钢拱架、对上部立柱加高和双门架横向分离调节宽度等，具体改装方法如下：
(1)、衬砌台车双门架进行分离：先将双门架立柱之间连接螺栓拆除，上部台架纵向连接梁不动，其它连接构件全部拆除，测量人员放好中线、水平点后，双门架横向间距边对边6m分离成2个主门架，铺设枕木和钢轨，在分离的单个主门架横梁之间用6m的I20工字钢对焊连接，门架立柱和工字钢之间增设I20工字钢斜撑，混凝土浇筑时需在分离的主门架立柱之间安设φ150mm钢管作对河撑，保证台车钢度；对衬砌台车可变部分全部拆除，上部台架立柱加高(用I16工字钢对焊)，弦杆加长；
(2)、衬砌台车上部加固：在台车上部台架和门架横梁间增设支撑柱：台架弦杆和门架横梁之间每榀均匀布置12根竖向I20工字钢作为支撑柱；
(3)、侧向调节丝杆加工：在主门架上原安装侧向调节丝杆位置，用I16工字钢焊接成直角三角形状2m加宽座，一端与门架外侧焊接，另一端固定在工字钢滑槽上的调节丝杆加宽座上；
(4)、拱架加工：衬砌台车拱架每榀可采用9节拱架，边墙半径可不变；
(5)、衬砌台车改装组拼完成后，进行加固、安装模板、台车调试等，操作方法同前。
第三个断面衬砌台车改装组拼及调试等完成后，进行第三个断面混凝土浇筑。
当某一断面开挖高度及宽度等主要参数值变小时，根据各主要参数值变化情况，可采用与上述相同或相似的方法对衬砌台车进行改装组拼，然后进行加固、安装模板、台车调试、及混凝土浇筑等施工工序；
以此类推，至第N个断面衬砌施工。
上述施工方法中，进行混凝土浇筑时以采用两侧对称施工为佳，并保证浇筑过程中混凝土施工间歇时间不超过2小时，每次浇筑高度不超过2.0m。每次浇筑高度最高2.0m和间隔时间最长80分钟，根据制定的浇筑时间和混凝土入模量，交替轮换浇筑，每次浇筑时间控制16～21小时左右。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明大断面、多断面衬砌施工方法不需采用多台断面全液压衬砌台车进行施工，而是在常规台车单门基础上增加一个门架形成可组拼可分离的衬砌台车，以适应城市地下立交公路隧道分岔部大断面衬砌施工，尤其适用于隧道及地下工程大断面、多断面型式二次衬砌施工。具有下述主要特点：
(1)、施工进度快。本施工方法选用双门架组合式衬砌台车，在衬砌断面变化时只需拆装上部组件，组装快。
(2)、用组合钢模代替大块钢模成本低。双门架组合式衬砌台车，易组装、易拆除、且多数构件能在不同断面型式之间相互周转使用，节约材料。
(3)、台车断面可变。通过变换加宽座和加高座来适应不同大断面的衬砌施工需要。
(4)、现场施工管理易控制。由于衬砌台车的拼装、施工等操作均更为简单，操作人员易于掌握拼装程序以及定位、加固、混凝土浇筑、台车拆除等操作要点，有利于现场施工管理和工序质量控制。
因此，本发明大断面、多断面衬砌施工方法不仅能很好地满足特殊地质及地形条件、线桥隧衔接方式、总体路线线型的特殊要求，并有利于公路整体线型规划和线型优化，而且可节省大量人力、物力、财力，可取得良好的技术经济效果，具有显著的经济、社会、环境效益。
附图说明
图1是本发明实施例施工方法中ZF1断面衬砌台车断面示意图；
图2是本发明实施例施工方法中ZF2断面衬砌台车断面示意图；
图3是本发明实施例施工方法中ZF3断面衬砌台车断面示意图。
图1-3中，1是上部台架立柱，2是钢模，3是衬砌钢架，4是上部台架弦杆，5是门架纵向连接梁，6是门架横梁，7是门架斜撑，8是门架立柱，9是下纵梁，10是立向螺旋千斤顶，11是水平移动千斤顶，12是侧向调节丝杆，13是型钢拱连接梁，14是行走轮，15是钢轨，16是枕木，17是木板，18是加宽座，19是方木撑。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。
实施例
本实施例是在万石山、钟鼓山隧道工程中采用的大断面、多断面衬砌施工方法：
万石山、钟鼓山隧道是由7条隧道组成的地下立交隧道群，共设6个分岔部，1个并线段，4个下穿段，15种隧道净空断面，最大开挖宽度26.69m，最大开挖高度11.99m；共计12种大断面形式。如果采用传统的断面全液压衬砌台车进行施工，则需要配备12种至少12台不同的断面全液压衬砌台车；那么施工大断面、分岔部将造成大量人力、物力、财力的浪费，并直接影响整个工程进度，难以实现工期目标。
申请人组织大量专家进行现场勘测及分析研究后，采用了下述大断面、多断面衬砌施工方法，仅安排投入了4台大断面衬砌台车，施工进度指标即能满足工期要求，且各种断面衬砌施工效果良好。
本实施例以ZF1、ZF2、ZF3三种不同形式断面(ZF1、ZF2、ZF3三种大断面尺寸见表1)衬砌施工为例，采用同一台衬砌台车通过不同改装组拼进行施工，其基本方法是：
在ZF1、ZF2、ZF3三种不同形式断面台车拼装过程中，钢模板、行走轮、主门架、立向螺旋千斤顶、门架纵向连接梁、门架横梁、门架立柱、下纵梁等是构成台车的基本构件，列为不变构件。而侧向调节丝杆、上部台架弦杆、上部台架立柱、型钢拱连接梁、衬砌钢架等为可调构件。在进行台车拼装时，根据衬砌断面，可由ZF1断面到ZF3断面，也可从ZF3断面到ZF1断面进行衬砌(见图1-3)。从ZF1断面开始衬砌时，首先进行线路中线、水平测量，固定点位，根据测量点位进行铺枕木和钢轨，拼装下纵梁和行走轮，并进行吊装到位，加斜撑固定。其次拼装双主门架、连接梁、横梁、门架斜撑进行固定，再拼装上部千斤顶、纵梁、台架弦杆、侧向调节丝杆、型钢拱连接梁、台架立柱、衬砌钢拱，拼装完成后，进行中线水平测量和调整台车，进行固定。检查各连接件，组装钢模板，调节杀尖板，装挡头板，进行衬砌混凝土浇筑施工。拼装ZF2时，对不变构件行走到位，根据断面参数，对可变构件进行加工成型，拼装步骤与ZF1相同。拼装ZF3时，对双主门架进行分离，加连接横梁进行支撑固定，根据断面参数，对不变构件不动，对可变构件进行加工成型，进行拼装，步骤也与ZF1相同。
表1 ZF1、ZF2、ZF3衬砌断面尺寸表
| 衬砌类型 | 开挖高度(m) | 开挖宽度(m) | 衬砌厚度(m) | 衬砌净高(m) | 衬砌净宽(m) |
| ZF1断面 | 9.16 | 14.82 | 0.55 | 7.64 | 13 |
| ZF2断面 | 9.91 | 18.46 | 0.5 | 8.59 | 17 |
| ZF3断面 | 11.78 | 25.4 | 0.8 | 9.99 | 23 |
本实施例大断面、多断面衬砌施工方法的具体操作包括第一(ZF1)断面衬砌施工、第二(ZF2)断面衬砌施工和第三(ZF3)断面衬砌施工，详述如下：
第一个断面衬砌施工：首先根据ZF1断面形式参数情况拼装ZF1断面衬砌台车，然后进行混凝土浇筑等工序，其具体步骤如下：
(1)、吊点布置：
衬砌台车洞内拼装，采用隧道内埋设吊点方法拼装衬砌台车。即在支护好的拱顶同一横断面上每2m位置埋设1个吊点，共埋设3个；每个吊点按0.1m2范围内垂直岩面以60°的外插角钻孔3个，孔深3.5m，装填砂浆锚杆，3根砂浆锚杆外露头成交错状。对3T的滑轮进行改装，同时将改装好的滑轮安装焊接在砂浆锚杆外露头上，作为3个不同的吊点，拼装衬砌台车时采用挖掘机和装载机配合进行吊装。
(2)、铺设枕木和钢轨：
枕木尺寸按0.6m×0.2m×0.2m下料，在浇筑好的调平层上根据测量中线、水平定位点进行铺设枕木。钢轨选用12m和6m长两种，60kg重型轨作底垫，按4列铺设。ZF1、ZF2断面枕木按3列铺设，双门架中间两钢轨采用共用枕木；ZF3断面双门架分离，枕木铺设4列。
(3)、衬砌台车行走系统安装：
衬砌台车行走由主动轮、被动轮两部分组成，安装在两个主门架立柱下纵梁两端，支承在钢轨上，配置2台15kW电动机，由2套主动轮行走机构完成，电动机带动减速器，通过链条传动，使主动轮驱动整机行走，被动轮随动，同时制动器紧跟，保证衬砌台车行走安全。
(4)、主门架拼装：
衬砌台车构件在现场加工，经检查合格后运抵洞内拼装，在浇筑好的路面上拼装主从动轮与下纵梁，门架立柱和横梁，上部纵梁及千斤顶座。根据测量中线、水平定位点，铺设枕木和钢轨，先将下纵梁及主从动轮吊在钢轨上，加斜撑固定，用木制三角形对行走轮进行制动，再吊装门架立柱和横梁，利用门架纵向边接梁和门架斜撑进行固定。在整个吊装过程中，采用φ16钢丝绳一端固定在连接好的构件上，通过拱顶定滑轮，另一端固定在挖掘机斗背上的挂钩，通过挖掘机行走，将单个门架吊装在下纵梁上，用螺丝进行固定，横向双门架之间用螺栓联接，形成门架整体连接。整个台车拼装双门架6榀，纵向间距1.2m。
(5)、平移机构和升降机构拼装
拼装平移和升降机构时，先将竖向千斤顶座和伸缩套安装在门架横梁前后端的滑槽内，沿线路中线横向间距为340cm，用14cm×14cm的槽钢对焊联接。然后将水平千斤顶安装在滑槽两端，一端固定在门架横梁上，另一端支撑在竖向千斤顶座上。在中间门架横梁上沿线路中线横向间距为340cm位置分别安设竖向调节螺杆座，通过水平千斤顶和竖向千斤顶对衬砌台车上部台架横向和纵向进行调节。
(6)、上部台架及支撑拼装
拼装上部台架和支撑时，先将上部台架纵梁焊接在竖向千斤顶伸缩套上，并利用中间门架横梁上竖向调节丝杆支撑，纵向间距1.2m与中间各门架对应位置安装上部台架弦杆，在弦杆上安装对应长度的立柱，立柱上安装相对应的型钢拱纵向连接梁。按设计尺寸将侧向调节丝杆安装在门架立柱外侧，衬砌台车主架拼装完毕。
(7)、衬砌台车拱架、模板、加固及调试
①衬砌台车拱架拼装；每一榀拱架由5节拱架组成，先在地面上用夹板、螺丝把拱架连为一体，通过挖掘机起吊人工配合就位。在上部台架旋杆左右侧和上部台架立柱上的型钢拱纵向连接梁之间，用螺栓与纵向连接梁一一连接，再将两侧边墙拱架连接固定。用千斤顶将边拱架伸开安装侧向调节丝杆，一端与拱架纵向连接梁上吊耳连接，另一端固定在门架立柱的对应吊耳上，每榀主门架左右各5根侧向调节丝杆。
②衬砌台车组合钢模板拼装：将拼装好的拱架整体缩到最小位，给组合钢模拼装留下操作空间，在拱架上标出模板安装尺寸，由下至上安装钢模板(4012)，采用扣件固定，安装过程中严格控制板缝，端头必须齐平，在固定的钢模上开有混凝土浇筑窗口12个(30×120cm)和拱顶刹尖孔2个。
③ZF1断面衬砌台车拼装完成后，对衬砌台车进行整体调试；由测量技术人员用全站仪对两端头进行定位测量和各主要部位进行测量和校验，同时埋设观测点，检查模板和净空尺寸，安装挡头板，整体加固，进行ZF1断面混凝土浇筑。
混凝土浇筑时采用两侧对称施工，并保证混凝土施工间歇时间不超过2小时，每次浇筑高度不超过2.0m。每次单侧浇注高度和间隔时间，根据制定的浇筑时间和混凝土入模量，交替轮换浇筑，每次浇筑时间控制等见表2。
④整个ZF1断面台车拼装完成共用15天。
⑤第一组ZF1断面混凝土浇筑完成后，使用7根12m长I16工字钢，其中5m用5组骑马卡卡在台车横梁上，外露7m用作挂设防水布及绑扎钢筋平台。
第二个断面衬砌施工：上述ZF1断面衬砌施工结束、即该断面最后一组混凝土拆模后，衬砌台车行走到ZF2断面；根据ZF1与ZF2断面参数对比，ZF2衬砌断面最高和最宽处分别比ZF1高0.95m、宽4m，边墙半径同为500cm；依据这3个主要参数，对衬砌台车进行改装：对双门架、平移机构、竖向千斤和竖向调节丝杆等不变，主要更换衬砌台车拱部型钢拱架、对上部立柱加高和侧向调节丝杆加宽座加宽等，具体改装方法如下：
(1)、对衬砌台车可变部分即侧向调节丝杆、上部台架弦杆、上部台架立柱、型钢拱连接梁、衬砌钢架等全部拆除；
(2)、上部台架立柱加高0.95m，弦杆加长11.269m；
(3)、侧向调节丝杆改进：在主门架上原安装ZF1侧向调节丝杆位置，用I16工字钢焊接成直角三角形状2m加宽座，一端与门架外侧焊接，另一端固定在工字钢滑槽上的调节丝杆加宽座上；
(4)、拱架改进：ZF1断面衬砌台车拱架每榀采用5节拱架，而ZF2断面衬砌台车拱架每榀采用7节拱架，其中边墙半径仍为500cm边墙拱不变；
(5)、ZF2断面衬砌台车改装组拼完成共用15天，拼装完成后，进行加固、安装模板、台车调试等，操作方法同前。
断面衬砌台车改装组拼及调试等完成后，按照相同方法进行ZF2断面混凝土浇筑。
第三个断面衬砌施工：上述ZF2断面衬砌施工结束、即该断面最后一组混凝土拆模后，衬砌台车行走到ZF3断面；断面高度和宽度等参数值进一步增大，根据ZF2与ZF3断面参数对比，ZF3衬砌断面最高和最宽处分别比ZF2高1.4m、宽6m，边墙半径同为500cm；依据这3个主要参数，对衬砌台车进行再次改装：衬砌台车双主门架、侧向调节丝杆及三角形加宽座、台车平移机构、竖向千斤顶和竖向调节丝杆等均保持不变，主要更换衬砌台车拱部型钢拱架、对上部立柱加高和双门架横向分离调节宽度等，具体改装方法如下：
(1)、衬砌台车双门架进行分离：先将双门架立柱之间连接螺栓拆除，上部台架纵向连接梁不动，其它连接构件全部拆除，测量人员放好中线、水平点后，双门架横向间距边对边6m分离成2个主门架，铺设枕木和钢轨，在分离的单个主门架横梁之间用6m的I20工字钢对焊连接，门架立柱和工字钢之间增设I20工字钢斜撑，混凝土浇筑时需在分离的主门架立柱之间安设φ150mm钢管作对河撑，保证台车钢度；对衬砌台车可变部分全部拆除，上部台架立柱加高1.4m(用I16工字钢对焊)，弦杆加长17.492m；
(2)、衬砌台车上部加固：在台车上部台架和门架横梁间增设支撑柱：台架弦杆和门架横梁之间每榀均匀布置12根竖向I20工字钢作为支撑柱；
(3)、侧向调节丝杆加工：在主门架上原安装ZF2侧向调节丝杆位置，用I16工字钢焊接成直角三角形状2m加宽座，一端与门架外侧焊接，另一端固定在工字钢滑槽上的调节丝杆加宽座上；
(4)、拱架加工：ZF2断面衬砌台车拱架每榀采用7节拱架，而ZF3断面衬砌台车拱架每榀采用9节拱架，其边墙半径仍为500cm边墙拱不变；
(5)、ZF3衬砌台车改装组拼完成共用20天，拼装完成后，进行加固、安装模板、台车调试等，操作方法同前。
断面衬砌台车改装组拼及调试等完成后，按照相同方法进行ZF3断面混凝土浇筑至衬砌施工完成。
上述衬砌施工过程中，不同断面混凝土浇筑时间控制情况见下述表2。
表2不同断面混凝土一次浇筑时间控制
| 衬砌断面 | ZF1 | ZF2 | ZF3 | 备注 |
| 混凝土厚度(cm) | 50 | 60 | 80 | |
| 4块摸板1.2m混凝土量(m<sup>3</sup>) | 3.6 | 4.32 | 5.76 | |
| 每一罐车浇注时间(min) | 20 | 20 | 20 | 罐车8m<sup>3</sup> |
| 输送泵转换时间(min) | 15 | 15 | 15 |
| 衬砌断面 | ZF1 | ZF2 | ZF3 | 备注 |
| 关模3片的时间(t) | 25 | 25 | 25 | |
| 单侧灌注混凝土最多时间限制及车数的限制 | ≤80min≤1车 | ≤80min≤1车 | ≤80min≤1.5车 | |
| 每组砼灌注时间 | 16 | 18 | 21 | |
| 立模时间(h) | 24 | 28 | 36 | |
| 脱模等待时间(h) | 12 | 16 | 20 |
上述衬砌施工过程中的质量控制和安全、环保措施等参照正常断面全液压衬砌施工方法。
本实施例选用上述组合式衬砌台车进行大断面、多断面衬砌施工后，从工期目标、施工进度指标上均能满足工期要求。且与全液压衬砌台车相比，节约费用大致如下：
(1)、采用本施工方法，在施工中用小钢模和钢拱架代替大块钢模，平均每台每种断面少用钢材8.2吨；万石山、钟鼓山隧道全部工程(以下简称本项目)共12种变断面，共节约材料和加工费共计：8.2吨×12×7500元/吨＝73.8万元(钢材及加工每吨以7500元计)。
(2)、采用本施工方法，本项目12种变断面少投入模板7套，平均每套节约模板17吨，节约费用共计：7套×17吨/套×7500元/吨＝89.25万元。
(3)、采用本施工方法，在施工中每台台车节约液压系统1套，按工期共投入4台台车，除去组合台车在就位和脱模时比液压台车多投入的人工费，共节约费用：4套×4.5万元/套＝16万元。
(4)、采用本施工方法，在施工中每次台车拆拼时间比大块钢模节约10天，拆拼每天按12人计，即节约人工120个，投入同等数量台车共节约工期80天，节约人工费：12工日/天×80天×70元/工日＝6.72万元。
通过上述实施例及计算分析等可见，本发明大断面、多断面衬砌施工方法不仅能很好地满足特殊地质及地形条件、线桥隧衔接方式、总体路线线型的特殊要求，并有利于公路整体线型规划和线型优化，而且可节省大量人力、物力、财力，可取得良好的技术经济效果，具有显著的经济、社会、环境效益。
Claims (2)
1.大断面、多断面隧道衬砌施工方法，包括第一个断面衬砌施工、第二个断面衬砌施工，以此类推至第N个断面衬砌施工，其特征在于：
第一个断面衬砌施工：首先根据第一个断面形式参数情况拼装第一个断面衬砌台车，然后进行混凝土浇筑工序，其具体步骤如下：
(1)、吊点布置：
衬砌台车洞内拼装，采用隧道内埋设吊点方法拼装衬砌台车：
即在支护好的拱顶同一横断面上每2m位置埋设1个吊点；每个吊点按0.1m2范围内垂直岩面以60°的外插角钻孔，孔深3.5m，装填砂浆锚杆，砂浆锚杆外露头成交错状；对3T的滑轮进行改装，同时将改装好的滑轮安装焊接在砂浆锚杆外露头上，作为不同的吊点，拼装衬砌台车时采用挖掘机和装载机配合进行吊装；
(2)、铺设枕木和钢轨：
枕木尺寸按0.6m×0.2m×0.2m下料，在浇筑好的调平层上根据测量中线、水平定位点进行铺设枕木；钢轨选用12m和6m长两种，60kg重型轨作底垫，根据断面参数按3列或4列铺设；
(3)、衬砌台车行走系统安装：
衬砌台车行走系统由主动轮、被动轮两部分组成，安装在两个主门架立柱下纵梁两端，支承在钢轨上，配置2台15kW电动机，由2套主动轮行走机构完成，电动机带动减速器，通过链条传动，使主动轮驱动整机行走，被动轮随动，同时制动器紧跟，保证衬砌台车行走安全；
(4)、主门架拼装：
衬砌台车构件在现场加工，经检查合格后运抵洞内拼装，在浇筑好的路面上拼装主从动轮与下纵梁、门架立柱和横梁、上部纵梁及千斤顶座；根据测量中线、水平定位点，铺设枕木和钢轨，先将下纵梁及主从动轮吊在钢轨上，加斜撑固定，用木制三角形对行走轮进行制动，再吊装门架立柱和横梁，利用门架纵向边接梁和门架斜撑进行固定；
在整个吊装过程中，采用φ16钢丝绳一端固定在连接好的构件上，通过拱顶定滑轮，另一端固定在挖掘机斗背上的挂钩，通过挖掘机行走，将单个门架吊装在下纵梁上，用螺丝进行固定，横向双门架之间用螺栓联接，形成门架整体连接；
(5)、平移机构和升降机构拼装：
拼装平移和升降机构时，先将竖向千斤顶座和伸缩套安装在门架横梁前后端的滑槽内，沿线路中线横向间距为340cm，用14cm×14cm的槽钢对焊联接；然后将水平千斤顶安装在滑槽两端，一端固定在门架横梁上，另一端支撑在竖向千斤顶座上；在中间门架横梁上沿线路中线横向间距为340cm位置分别安设竖向调节螺杆座，通过水平千斤顶和竖向千斤顶对衬砌台车上部台架横向和纵向进行调节；
(6)、上部台架及支撑拼装：
拼装上部台架和支撑时，先将上部台架纵梁焊接在竖向千斤顶伸缩套上，并利用中间门架横梁上竖向调节丝杆支撑，纵向间距1.2m与中间各门架对应位置安装上部台架弦杆，在弦杆上安装对应长度的立柱，立柱上安装相对应的型钢拱纵向连接梁；按设计尺寸将侧向调节丝杆安装在门架立柱外侧，衬砌台车主架拼装完毕；
(7)、衬砌台车拱架、模板安装、加固及调试：
①衬砌台车拱架拼装；每一榀拱架由5节拱架组成，先在地面上用夹板、螺丝把拱架连为一体，通过挖掘机起吊人工配合就位；在上部台架旋杆左右侧和上部台架立柱上的型钢拱纵向连接梁之间，用螺栓与纵向连接梁一一连接，再将两侧边墙拱架连接固定；用千斤顶将边拱架伸开安装侧向调节丝杆，一端与拱架纵向连接梁上吊耳连接，另一端固定在门架立柱的对应吊耳上，每榀主门架左右各5根侧向调节丝杆；
②衬砌台车组合钢模板拼装：将拼装好的拱架整体缩到最小位，给组合钢模板拼装留下操作空间，在拱架上标出模板安装尺寸，由下至上安装钢模板，采用扣件固定，安装过程中严格控制板缝，端头必须齐平，在固定的钢模板上开有混凝土浇筑窗口12个和拱顶刹尖孔2个；
③衬砌台车拼装完成后，对衬砌台车进行整体调试；由测量技术人员用全站仪对两端头进行定位测量和各主要部位进行测量和校验，同时埋设观测点，检查模板和净空尺寸，安装挡头板，整体加固，进行第一个断面的混凝土浇筑；
④第一个断面的第一组混凝土浇筑完成后，使用7根12m长I16工字钢，其中5m用5组骑马卡卡在台车横梁上，外露7m用作挂设防水布及绑扎钢筋平台；
第二个断面衬砌施工：上述第一个断面衬砌台车衬砌施工结束即第一个断面的最后一组混凝土拆模后，衬砌台车行走到断面主要参数值开挖高度和宽度均增大的第二个断面；首先依据主要参数高度、宽度、边墙半径值，对衬砌台车进行改装：对双门架、平移机构、竖向千斤和竖向调节丝杆不变，主要更换衬砌台车拱部型钢拱架、对上部立柱加高和侧向调节丝杆加宽座加宽，具体改装方法如下：
(1)、对衬砌台车可变部分全部拆除；
(2)、上部台架立柱加高，弦杆加长；
(3)、侧向调节丝杆改进：在主门架上原安装侧向调节丝杆位置，用I16工字钢焊接成直角三角形状2m加宽座，一端与门架外侧焊接，另一端固定在工字钢滑槽上的调节丝杆加宽座上；
(4)、拱架改进：根据断面开挖高度和宽度，将衬砌台车拱架由每榀采用5节拱架，改装为每榀采用7节拱架，边墙半径不变；
(5)、衬砌台车改装组拼完成后，进行加固、安装模板、台车调试，操作方法同前；
第二个断面衬砌台车改装组拼及调试完成后，进行第二个断面混凝土浇筑；
第三个断面衬砌施工：上述第二个断面衬砌施工结束即第二个断面的最后一组混凝土拆模后，衬砌台车行走到断面主要参数值开挖高度和宽度进一步增大的第三个断面；依据主要参数高度、宽度、边墙半径值，对上述改装后的第二个断面衬砌台车进一步改装：衬砌台车双主门架、侧向调节丝杆及三角形加宽座、台车平移机构、竖向千斤顶和竖向调节丝杆不变，主要更换衬砌台车拱部型钢拱架、对上部立柱加高和双门架横向分离调节宽度，具体改装方法如下：
(1)、衬砌台车双门架进行分离：先将双门架立柱之间连接螺栓拆除，上部台架纵向连接梁不动，其它连接构件全部拆除，测量人员放好中线、水平点后，双门架横向间距边对边6m分离成2个主门架，铺设枕木和钢轨，在分离的单个主门架横梁之间用6m的I20工字钢对焊连接，门架立柱和工字钢之间增设I20工字钢斜撑，混凝土浇筑时在分离的主门架立柱之间安设φ150mm钢管作对河撑，保证台车钢度；对衬砌台车可变部分全部拆除，上部台架立柱加高，弦杆加长；
(2)、衬砌台车上部加固：在台车上部台架和门架横梁间增设支撑柱：台架弦杆和门架横梁之间每榀均匀布置12根竖向I20工字钢作为支撑柱；
(3)、侧向调节丝杆加工：在主门架上原安装侧向调节丝杆位置，用I16工字钢焊接成直角三角形状2m加宽座，一端与门架外侧焊接，另一端固定在工字钢滑槽上的调节丝杆加宽座上；
(4)、拱架加工：根据断面开挖高度和宽度，将衬砌台车拱架由每榀采用7节拱架，改装为每榀采用9节拱架，边墙半径不变；
(5)、衬砌台车改装组拼完成后，进行加固、安装模板、台车调试，操作方法同前；
第三个断面衬砌台车改装组拼及调试完成后，进行第三个断面混凝土浇筑；
当某一断面主要参数开挖高度及宽度值变小时，根据各参数值变化情况，采用与上述相同或相似的方法对衬砌台车进行改装组拼及施工；
以此类推，至第N个断面衬砌施工。
2.根据权利要求1所述的大断面、多断面隧道衬砌施工方法，其特征在于：所述的混凝土浇筑采用两侧对称施工，并保证浇筑过程中混凝土施工间歇时间不超过2小时，每次浇筑高度不超过2.0m。
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