CN114396295B - 一种铁路隧道下锚段二次衬砌施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于隧道及地下工程施工技术领域，特别涉及一种铁路隧道下锚段二次衬砌施工方法。本发明的技术方案中，设置了若干块弧形钢模板，该弧形钢模板拼合的结构与铁路隧道的衬砌截面相互对应，该方案通过定制与二衬截面相匹配的弧形钢模板，结合逐层搭设的固定支架，实现了弧形钢模板在二衬上的固定、安装；浇筑完成混凝土之后，拆卸方便，提高了铁路隧道下锚段二次衬砌的施工效率，节约施工时间；固定支架承载能力强、安装方便、施工高效、循环性强、节约成本；大块弧形钢模之间组合不仅保证了衬砌断面的线性美观，而且安装、运输十分方便；且对于隧道内的多个下锚段循环性较强，有效的提高了混凝土的浇筑速率及浇筑质量，降低了施工风险。
Description
技术领域
本发明属于隧道及地下工程技术领域，特别涉及一种铁路隧道下锚段二次衬砌施工方法。
背景技术
为了保持电力牵引的隧道内接触网有一定的张力，减少气温变化引起弛度的增减，并满足安全供电和检修的要求，需间隔一定距离设一个下锚段，下锚段内安装电力系统自动张力补偿器，但下锚段的衬砌轮廓线比标准衬砌断面大，呈现出比标准二衬断面外扩的状态，其二次衬砌施工难度比标准断面衬砌段施工难度大，且其纵向长度较短，施工空间狭窄。施工下锚段二衬因其断面比两侧标准断面二衬大，无法通过标准二衬台车施工，传统方式是先进行下锚段两侧的衬砌，后期再单独施工该段衬砌，通常采用型钢钢架作为下锚段衬砌模板支撑拱架，并在钢架内部设型钢支撑，用小块矩形钢模以折代曲的方式制作弧形二衬模板，然后浇筑二衬混凝土。此方法施工下锚段，其所需型钢、支撑钢管等数量多且循环使用效果差，材料浪费大，由于其面板是以小块钢模板以折代曲施作，成形在二衬混凝土表面形成不可逆的模板拼接错台，影响质量外观及槽道安装质量。
本发明针对铁路隧道下锚段二次衬砌施工临时支撑钢材循环利用效果差、外观错台明显、操作困难以及施工工效低等问题，创新研究了一种铁路隧道下锚段二次衬砌的施工方法，可以实现施工操作简单、衬砌线性美观、资源投入较少、支架模板循环利用高，大大提高了下锚段的施工质量及减小施工投入。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的铁路隧道下锚段二次衬砌施工临时支撑钢材循环利用效果差、外观错台明显、操作困难以及施工工效低等缺陷，提供一种铁路隧道下锚段二次衬砌施工方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种铁路隧道下锚段二次衬砌施工方法，包括若干块弧形钢模板，所述弧形钢模板从相对设置的两侧边墙自下而上分层进行安装，具体包括如下步骤：
S1、先进行最底层弧形钢模板的定位、安装；
S2、搭设固定支架至下一层弧形钢模板的高度；并将所述固定支架的两侧分别与已安装好的弧形钢模板进行固定；
S3、接着进行S2所述下一层弧形钢模板的定位、安装；
S4、重复S2-S3的步骤，直至下锚段拱顶的弧形钢模板安装完成并与固定支架进行固定。
本发明的技术方案中，设置了若干块弧形钢模板，该弧形钢模板组合的结构与铁路隧道的衬砌截面一致，所述弧形钢模板与所述固定支架之间进行固定，然后进行混凝土的浇筑、养护，养护完成后，拆模进行下一位置的下锚段二次衬砌的施工作业。该方案通过定制与二衬截面相匹配的弧形钢模板，并且结合逐层搭设的固定支架，实现了所述弧形钢模板在二衬上的固定、安装；浇筑完成混凝土之后，拆卸方便，提高了铁路隧道下锚段二次衬砌的施工效率，节约施工时间；固定支架承载能力强、安装方便、施工高效、循环性强、节约成本；大块弧形钢模之间组合不仅保证了衬砌断面的线性美观，而且安装、运输十分方便；且对于隧道内的多个下锚段循环性较强，有效的提高了混凝土的浇筑速率及浇筑质量，降低了施工风险。
作为本发明的优选技术方案，所述弧形钢模板根据安装位置自下而上依次包括相对设置的第一钢模板、第二钢模板、第三钢模板、第四钢模板和顶层钢模板。其中，所述第一钢模板、第二钢模板、第三钢模板和第四钢模板分别包括相对设置的左模板和右模板，所述顶层钢模板设置于下锚段的拱顶位置。每块弧形钢模板整体呈矩形，根据位置的不同呈现出不同的弧度，下锚段位置的横向长度为3.95±0.05m，每一侧拱墙每层并列设置有两块弧形钢模板，其中第一钢模板共包括4块，具体包括两块左模板和两块右模板，同样的，第二钢模板包括四块、第三钢模板包括四块、第四钢模板同样包括四块；而顶层钢模板包括两块；位于隧道中轴线的位置；所述弧形钢模板总共包块18块。相邻所述钢模板之间活动连接，优选的，相邻弧形钢模板之间通过螺栓实现连接固定。
优选的，所述弧形钢模板上并列、间隔的设置有若干槽钢，用于提高弧形钢模板的稳固性。
作为本发明的优选技术方案，所述固定支架为盘扣支架，所述盘扣支架包括两两之间活动连接的水平杆、立杆和斜杆，所述盘扣支架分别与左模板、右模板通过水平杆连接，其中水平杆、立杆、斜杆分别具有多种长度规格，根据搭建宽度、高度的需要，可进行任意的组合，同时拆卸也十分方便快捷。
具体的，在水平杆的端部分别设置有顶托，顶托通过与横向布置的槽钢进行卡合可实现盘扣支架与弧形钢模板的固定。通过多根水平杆与弧形钢模板上槽钢的配合固定，能够形成一个均匀的受力体系。
所述盘扣支架与所述顶层钢模板通过立杆连接。所述盘扣支架在搭建的过程中，每层所述水平杆的长度根据相对的拱墙之间的距离灵活设置。。
所述盘扣支架规格尺寸比较多，安装与拆卸比较方便，可根据弧形钢模板的安装高度相应的加高盘扣支架高度，充分利用了盘扣支架承载能力强、安装方便、施工高效、循环性强、节约成本的功能。
所述盘扣支架的立杆之间的水平距离为900mm±50mm；所述水平杆之间的水平距离为1000mm±50mm；所述盘扣支架上，每个最小的立方单元的对角线上设置有斜杆。整个盘扣支架随着弧形钢模板的逐层安装，进行逐层高度的增加。
作为本发明的优选技术方案，每层所述弧形钢模板设置有至少一个浇筑窗口。浇筑窗口用于为隧道下锚段衬砌浇筑时提供浇筑入口，使得隧道下锚段衬砌施工时，混凝土能够均匀地、平衡地浇筑到钢模板内，既保证浇筑的效率，又保证浇筑过程中所述弧形钢模板的整体稳定性。
优选的，每块所述弧形钢模板上设置有一个浇筑窗口，所述浇筑窗口设置于靠近所述弧形钢模板的上边沿的位置。
作为本发明的优选技术方案，还包括S5、自下而上逐层、分窗、左右对称的进行混凝土浇筑和捣固。当混凝土浇筑面与钢模板顶部持平时，进入封顶阶段，拱顶位置通过所述顶层钢模板的浇筑窗口喷射完成混凝土的浇筑。封顶混凝土浇筑宜适当提高坍落度。使用顶拱封顶灌注口，以利于排除空气，保证拱顶灌筑厚度和密实。封顶时应适当减缓泵送速度、减小泵送压力，密切观察RPC管和堵头的排气和浆液泄露情况。
作为本发明的优选技术方案，还包括S6、混凝土初凝后，进行弧形钢模板的拆卸，所述弧形钢模板拆卸的过程与所述弧形钢模板安装的顺序相反，自上而下进行拆卸；具体包括如下步骤：
S6.1、先拆卸顶层钢模板与所述盘扣支架之间抵接的立杆，然后将所述顶层钢模板与两端的所述第四钢模板分离；
S6.2、逐层降低所述盘扣支架的高度并拆卸对应层高的所述弧形钢模板直到完成所有拆卸。
作为本发明的优选技术方案，位于所述盘扣支架的其中一个端部设置有辅助支架，所述辅助支架顶面与地面之间具有一定角度；所述辅助支架用于弧形钢模板的吊装、运输。所述辅助支架从靠近盘扣支架的一端到远离所述盘扣支架的一端，立杆的高度逐层递减。使其顶面与地面之间构成一个缓坡，用于将地面的钢模板吊装运输至相对应的盘扣支架的平台位置。。优选的，在辅助支架平台上安装轨道，通过卷扬机和运输小车将弧形钢模板运送至盘扣支架顶部的施工平台上，人工配合卷扬机将弧形钢模板定位，并将其用螺栓与已安装模板连接。
作为本发明的优选技术方案，所述辅助支架一端与地面连接，另一端与所述盘扣支架的顶面相接。
作为本发明的优选技术方案，所述辅助支架的顶面与地面之间的夹角为25°-35°，随着所述盘扣支架高度形成连续的坡面，所述辅助支架的水平长度对应增长。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明依托多块弧形钢模板的组合与盘扣支架结构组合成隧道下锚段二衬混凝土支架模板，通过分层搭设盘扣支架，利用卷扬机通过辅助支架平台将模板调至施工层操作平台，然后对模板逐块、逐层定位、安装、加固，充分利用了盘扣支架可逐层搭设，以便于大块弧形模板可逐层安装及拆除的特点，达到将传统矩形小块钢模调整为大块弧形定型钢模，以提高二衬混凝土外观质量，提高下锚段二衬支架模板的循环利用率，提高混凝土浇筑速率、质量，加快施工效率。该方法应用的弧形钢模板与盘扣支架安装、拆卸灵活方便，适应性强，可循环应用于地铁隧道中下锚段部分二衬的快速施工。极大的提高了下锚段的施工效率。
附图说明：
图1为第一层弧形钢模板在下锚段边墙的安装示意图；
图2为继第一层弧形钢模板安装完成后的盘扣支架的安装示意图；
图3为安装完第二层弧形钢模板的结构示意图；
图4为继第二层弧形钢模板安装完成后的盘扣支架的安装示意图；
图5为安装完第三层弧形钢模板的结构示意图；
图6为继第三层弧形钢模板安装完成后的盘扣支架的安装示意图；
图7为安装完第四层弧形钢模板的结构示意图；
图8为安装完顶层弧形钢模板的结构示意图；
图9为顶层弧形钢模板安装完成后的盘扣支架的安装示意图；
图10为图2的盘扣支架与辅助支架的俯视结构示意图；
图11为图2的盘扣支架与辅助支架的侧视结构示意图；
图12为图4的盘扣支架与辅助支架的俯视结构示意图；
图13为图4的盘扣支架与辅助支架的侧视结构示意图；
图14为图6的盘扣支架与辅助支架的俯视结构示意图；
图15为图6的盘扣支架与辅助支架的侧视结构示意图；
图16为弧形钢模板组合后的平面展开图；
图中标记：1-弧形钢模板，101-第一钢模板，102-第二钢模板，103-第三钢模板，104-第四钢模板，105-顶层钢模板，2-盘扣支架，3-辅助支架，4-拱顶，5-左侧墙，6-右侧墙。
具体实施方式
下面结合试验例及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以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
一种铁路隧道下锚段二次衬砌施工方法，如图1-16所示，每个下锚段进行二次衬砌施工过程中，包括十八块弧形钢模板，其中图16为每个下锚段的所有弧形钢模板组合后的平面展开图以及每块弧形钢模板的尺寸信息，所述弧形钢模板从相对设置的两侧边墙自下而上分层进行安装，所述弧形钢模板共包括五层，根据安装位置自下而上依次包括第一钢模板101、第二钢模板102、第三钢模板103、第四钢模板104和顶层钢模板105；其中，所述第一钢模板101、第二钢模板102、第三钢模板103和第四钢模板104分别包括相对设置的左模板和右模板，所述顶层钢模板105设置于下锚段的拱顶位置。第一钢模板101、第二钢模板102、第三钢模板103、第四钢模板104分别包括四块，顶层钢模板105包括两块，总计十八块。
下锚段二次衬砌施工方法的具体操作方法如下：
S1、先进行最底层弧形钢模板的定位、安装；
S2、搭设固定支架至下一层弧形钢模板的高度；并将所述固定支架的两侧分别与已安装好的弧形钢模板进行固定；
S3、接着进行S2所述下一层弧形钢模板的定位、安装；
S4、重复S2-S3的步骤，直到至下锚段拱顶的弧形钢模板安装完成并与固定支架进行固定。
如图1-9为下锚段二次衬砌施工方法的顺序示意图；图1-2为第一层弧形钢模板的施工过程，具体的，先进行拱墙两侧的第一层弧形钢模板也就是第一钢模板101的安装，同侧的两块弧形钢模板1之间通过螺栓固定，接着进行固定支架的搭设，固定支架具体为盘扣支架2，所述盘扣支架2包括两两之间活动连接的若干水平杆、若干立杆和若干斜杆，所述盘扣支架2分别与左模板、右模板通过水平杆连接，所述盘扣支架2与所述顶层钢模板105通过立杆连接。具体的，所述盘扣支架2的搭设高度对应第二钢模板102的上顶边的高度位置，搭设好盘扣支架2后，盘扣支架顶部铺设施工平台，具体的，在所述盘扣支架的一端搭设辅助支架3，所述辅助支架3顶面与地面之间具有一定角度；所述辅助支架用于弧形钢模板的吊装、运输。所述辅助支架3的顶面与地面之间的夹角为35°-55°，随着所述盘扣支架2高度逐层增加，所述辅助支架3的水平长度对应增长。所述辅助支架从靠近盘扣支架的一端到远离所述盘扣支架的一端，立杆的高度逐层递减。使其顶面与地面之间构成一个缓坡，用于将地面的钢模板吊装运输至相对应的盘扣支架的平台位置。
如图10-11所示，分别为盘扣支架的高度位于第二层弧形钢模板的安装高度时与辅助支架3配合连接的侧视结构示意图与俯视结构示意图；盘扣支架2的高度约为4400mm-4500mm，宽度为6300mm左右，长度为盘扣支架2的长度加上辅助支架3的长度共计11.5-12m左右。
然后继续如图3-4，先将左右两侧的第二钢模板分别吊装到盘扣支架2的顶板上，然后对应安装到具体的位置，与第一钢模板进行固定，并与对应位置的盘扣支架2的水平杆固定，同样的操作如图4-8，依次完成第三钢模板、第四钢模板的安装、固定；最后如图9所示是顶层钢模板105与盘扣支架2的立杆的安装固定，至此，就完成了下锚段处所有弧形钢模板的安装。
对应的，图12-13为盘扣支架的高度位于第三层弧形钢模板的安装高度时与辅助支架3配合连接的侧视结构示意图与俯视结构示意图；其中，此阶段的盘扣支架2高度约为6.5m左右，宽度为6300mm左右，长度为盘扣支架2的长度加上辅助支架3的长度共计17-17.5m之间。
图14-15为盘扣支架的高度位于第四层弧形钢模板的安装高度时与辅助支架3配合连接的侧视结构示意图与俯视结构示意图；其中，此阶段的盘扣支架2高度约为7.5m左右，宽度为6300mm左右，长度为盘扣支架2的长度加上辅助支架3的长度共计1.9-1.95m之间。
其中，所述盘扣支架2还包括辅助支架3，位于所述盘扣支架2的其中一个端部，所述辅助支架3顶面与地面之间具有一定角度；所述辅助支架3用于弧形钢模板的吊装。具体的，所述辅助支架3一端与地面连接，另一端与所述盘扣支架2的顶面相接。
具体的，每层所述弧形钢模板设置有至少一个浇筑窗口。还包括S5、自下而上逐层通过所述浇筑窗口进行混凝土浇筑到弧形钢模板的内侧，每层浇筑完成后进行捣固，拱顶位置通过所述顶层钢模板的浇筑窗口喷射完成混凝土的浇筑。
还包括S6、混凝土初凝后，进行弧形钢模板的拆卸，所述弧形钢模板拆卸的过程与所述弧形钢模板安装的顺序相反，自上而下进行拆卸；具体包括如下步骤：
S6.1、先拆卸顶层钢模板与所述盘扣支架之间抵接的立杆，然后将所述顶层钢模板与两端的所述第四钢模板分离；
S6.2、逐层降低所述盘扣支架的高度并拆卸对应层高的所述弧形钢模板直到完成所有拆卸。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种铁路隧道下锚段二次衬砌施工方法，其特征在于，包括若干块弧形钢模板，所述弧形钢模板包括五层，根据安装位置自下而上依次包括第一钢模板、第二钢模板、第三钢模板、第四钢模板和顶层钢模板；其中，所述第一钢模板、第二钢模板、第三钢模板和第四钢模板分别包括相对设置的左模板和右模板，所述顶层钢模板设置于下锚段拱顶位置；每块所述弧形钢模板上设置有一个浇筑窗口，所述浇筑窗口设置于靠近所述弧形钢模板的上边沿的位置；所述弧形钢模板从相对设置的两侧边墙自下而上分层进行安装，具体包括如下步骤：
S1、先进行最底层弧形钢模板的定位、安装；
S2、搭设固定支架至下一层待安装弧形钢模板的高度；并将所述固定支架的两侧分别与已安装好的弧形钢模板进行固定；所述固定支架为盘扣支架，所述盘扣支架包括两两之间活动连接的水平杆、立杆和斜杆，所述盘扣支架分别与左模板、右模板通过水平杆连接，所述盘扣支架与所述顶层钢模板通过立杆连接；
S3、接着进行S2所述下一层待安装弧形钢模板的定位、安装；
S4、重复S2-S3的步骤，直至下锚段拱顶位置的弧形钢模板安装完成，并与固定支架进行固定；
还包括S5、自下而上逐层通过所述浇筑窗口进行混凝土浇筑、捣固，拱顶位置通过所述顶层钢模板的浇筑窗口喷射完成混凝土的浇筑；
还包括S6、混凝土初凝后，进行弧形钢模板的拆卸，所述弧形钢模板拆卸的过程与所述弧形钢模板安装的顺序相反，自上而下进行拆卸；具体包括如下步骤：
S6.1、先拆卸顶层钢模板与所述盘扣支架之间连接的立杆，然后将所述顶层钢模板与两端的所述第四钢模板分离；
S6.2、逐层降低所述盘扣支架的高度并拆卸对应层高的所述弧形钢模板直到完成所有拆卸。
2.根据权利要求1所述的铁路隧道下锚段二次衬砌施工方法，其特征在于，位于所述盘扣支架的其中一个端部设置有辅助支架，所述辅助支架的顶面与地面之间具有一定角度；所述辅助支架用于弧形钢模板的吊装。
3.根据权利要求2所述的铁路隧道下锚段二次衬砌施工方法，其特征在于，所述辅助支架的顶面一端与地面连接，另一端与所述盘扣支架的顶面相接。
4.根据权利要求3所述的铁路隧道下锚段二次衬砌施工方法，其特征在于，所述辅助支架的顶面与地面之间的夹角为25°-35°，随着所述盘扣支架高度形成连续的坡面，所述辅助支架的水平长度对应增长。
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