CN115234257A - 一种适用于超大跨隧道圆曲线段二次衬砌大体积混凝土施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于超大跨隧道圆曲线段二次衬砌大体积混凝土施工方法，包括步骤：S1，将圆曲线段划分成长度大致相等的若干施工段；S2，对部分施工段进行预压试验，以确定支架和模板的参数；S3，拆除浇筑施工段的临时支护结构，并对已施工段和浇筑施工段做好检测和保护：S4，搭设模板，支架按长方形搭设，且长边临接于已施工段的二次衬砌，做好支架地基沉降和架体的检测；S5，在支架两侧同时浇筑混凝土，到达起拱线后，计算两侧混凝土浇筑量差额，并在二次衬砌内轮廓线外的空余模板上用沙袋配重；S6，对已浇筑混凝土的施工段进行养护；本发明提供的方法可以消除支架两侧的水平分力差，防止支架发生水平位移，避免二次衬砌偏位、错台。

Description

一种适用于超大跨隧道圆曲线段二次衬砌大体积混凝土施工 方法

技术领域

本发明涉及土木工程施工技术领域，特别是一种适用于超大跨隧道圆曲线段二次衬砌大体积混凝土施工方法。

背景技术

对于直线段隧道的二次衬砌，一般采用台车法或者台架法施工，但对于圆曲线段隧道的二次衬砌施工，由于圆曲线段隧道不仅在横断面呈圆弧形，在纵向也呈圆弧形，这种不规则形状，若采用常规的台车法或台架法施作二次衬砌，难以满足浇筑要求；另外，圆曲线段隧道的内外侧尺寸是不一致的，二次衬砌时，外侧混凝土浇筑量比内侧要大，这导致外侧浇筑的混凝土对模板和支撑结构的水平作用分力比内侧要大些，特别在二次衬砌厚度超过1米的超大跨隧道的圆曲线段部分，内外两侧的水平作用分力差更大，容易引起支撑结构产生水平位移，引发二次衬砌偏位、错台等问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供了一种可以防止支撑结构发生水平移位，避免发生二次衬砌偏位、错台的适用于超大跨隧道圆曲线段二次衬砌大体积混凝土施工方法。

本发明是这样来实现上述目的：

本发明一种适用于超大跨隧道圆曲线段二次衬砌大体积混凝土施工方法，包括以下步骤：

S1，根据隧道的圆曲线段的长度，将所述圆曲线段划分成长度大致相等的若干施工段；

S2，从所述若干施工段中选取试验段，对所述试验段进行预压试验，以确定支架和模板的变形量，以及支架的合理预拱度；

S3，拆除所述隧道内浇筑施工段的临时支护结构，并对已施工段和浇筑施工段做好检测和保护；

S4，搭设支架和模板，并布置钢筋，其中，所述支架按长方形结构搭设，所述支架的长边临接于已施工段的二次衬砌，并做好支架地基沉降及支架架体的监测；

S5,在所述支架两侧浇筑二次衬砌混凝土，浇筑过程中保持所述支架两侧混凝土面高度大致相同，当直墙段混凝土浇筑完成并进入起拱线后，开始记录所述支架两侧混凝土浇筑量并计算差额，在浇筑好的二次衬砌内轮廓线外空余的模板上用沙袋配重，以平衡所述支架两侧混凝土浇筑量差额；

S6，对已浇筑混凝土的施工段进行养护，养护期满后拆除所述模板和所述支架。

进一步地，在所述步骤S4中，所述搭设支架还包括，缩短所述支架中相邻两个环形拱架之间的间距，使所述环形拱架5之间的排列更加紧密；在所述支架内，沿隧道的横断面等间距地增设多个纵棱，利用所述纵棱顶托所述支架的环形拱架；在所述支架内还增设斜支撑和内支撑；在所述支架外侧端头处增设拉杆，所述拉杆与所述支架的纵梁连接；在所述支架外侧增设压杆，所述压杆的一端通过垫板和楔形块反压所述浇筑施工段内轮廓旁未施工段的初期支护。

进一步地，在所述步骤S2中，所述预压试验包括，对所述试验段施压，并以标准施工段外侧最宽处为标准，计算预压荷载。

进一步地，在所述步骤S3中，要拆除的所述临时支护结构的总长度应大于所述浇筑施工段的长度（满足支架搭设工作面的需求）。

进一步地，在所述步骤S5中，所述浇筑二次衬砌混凝土包括，按对称原则浇筑，先从所述支架两侧的拱脚处开始浇筑混凝土，在所述直墙段处，沿纵向从所述拱脚处往所述起拱线处浇筑，到达起所述拱线后，沿拱跨方向分段分层对称浇筑，准确控制两端浇筑速度，分层厚度不大于500mm。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种适用于超大跨隧道圆曲线段二次衬砌大体积混凝土施工方法，通过采用支架法对隧道的圆曲线段部分进行二次衬砌施工，克服了现有的台架法或台车法与隧道圆曲线段部分不匹配，难以满足圆曲线段部分浇筑要求的缺陷，同时，在浇筑过程中，当混凝土浇筑至拱线后，计算记录支架两侧混凝土浇筑量差额，并根据该差额，在二次衬砌的内轮廓线外的空余模板上用沙袋配重，以平衡支架两侧的混凝土浇筑量差额，从而减少、消除隧道圆曲线段部分的外侧和内侧之间的水平分力差，确保支架水平受力平衡，防止支撑结构即支架发生水平移位，避免发生二次衬砌偏位、错台。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1为隧道圆曲线段部分划分施工段俯视示意图；

图2为隧道圆曲线段部分浇筑施工段搭设支架后的横断面示意图；

图3为图2中A的放大示意图；

图4为隧道圆曲线段部分浇筑施工段支架打设俯视示意图；

图5为图4中B的放大示意图；

图6为隧道圆曲线段部分浇筑施工段沙袋配重示意图。

图中，1-隧道圆曲线段外轮廓、2-隧道圆曲线段内轮廓、3-施工段划分线、4-隧道设计中轴线、5-环形拱架、6-楔形块、7-可调立杆、8-纵棱、9斜支撑、10-已施工段的二次衬砌、11-已施工段、12-支架、13-未施工段、14-压杆、15-垫板、16-混凝好的二次衬砌、17-沙袋配重。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步的详细说明，本发明的示意性实施方案及其说明仅用于解析本发明，并不作为对本发明的限定。

图1-图6示出了本发明一实施例中一种适用于超大跨隧道圆曲线段二次衬砌大体积混凝土施工方法，具体的步骤包括以下：

S1，根据隧道的圆曲线段的长度，将所述圆曲线段划分成长度大致相等的若干施工段。

如图1所示，根据隧道的圆曲线段部分的外轮廓1长度和内轮廓2长度，沿所述隧道的设计中轴线4的方向，将所述圆曲线段部分划分成若干长度大致相等的若干施工段，并用施工分界线3明确各施工段范围。

S2，从所述若干施工段中选取试验段，对所述试验段进行预压试验，以确定支架和模板的变形量，以及支架的合理预拱度。

从上述划分的若干施工段中选取合适的至少一个施工段作为试验段，对所述试验段进行预压试验，并根据预压试验的结果，确定二次衬砌用的支架和模板的设计参数，包括支架和模板的变形量，以及支架的合理预拱度，其中，所述预压试验包括基于支架法对试验段进行预压试验，通过设计支架模型，将支架模型置于试验段，对试验段施加压力，以标准施工段外侧最宽处为基准，计算支架的预压荷载，并根据所述预压载荷，确定和调整二次衬砌用支架和模板的设计参数。

S3，拆除所述隧道内浇筑施工段的临时支护结构，并对已施工段和浇筑施工段做好检测和保护。

在对下一个施工段进行混凝土浇筑之前，先对浇筑了混凝土的已施工段11、以及准备进行浇筑的浇筑施工段做好检测和保护措施，防止施工过程中出现安全事故，然后，拆除浇筑施工段内的临时支护结构，并准备打设二次衬砌用的支架和模板，其中，所要拆除的临时支护结构的总长度，应大于所述浇筑施工段的长度，以满足支架搭设的工作面需求。

S4，搭设支架和模板，并布置钢筋，其中，所述支架按长方形结构搭设，所述支架的长边临接于已施工段11的二次衬砌10，并做好支架地基沉降及支架架体的监测。

如图2和图3、图4和图5所示，按照长方形的结构搭设二次衬砌用的支架12，所述支架12整体的长边与已施工段11的二次衬砌邻接，所述支架12采用多个横梁、纵梁、环形拱架5搭设而成，并在所述支架12内

为了减弱、消除隧道圆曲线段内轮廓2与外轮廓1的混凝土浇筑量不一致而产生的水平失衡，使二次衬砌用的所述支架12更加稳定不易变形，以及使所述支架12的结构能够更好地覆盖浇筑施工段，如图2和图3所示，除了按照长方形结构搭设所述支架12，使所述支架12的长边临接于完成了二次衬砌的已施工段外，还对所述支架12做出如下改进，包括：

缩短所述支架12中相邻两个环形拱架5之间的间距，使所述环形拱架5之间的排列更加紧密；在所述支架12内，沿隧道的横断面等间距地增设多个纵棱8，由所述纵棱8顶托所述支架12的环形拱架5；在所述支架12内还增设内支撑和斜支撑9；在所述支架12外侧端头处增设拉杆，所述拉杆与所述支架12的纵梁连接；在所述支架12外侧增设压杆14，所述压杆14的一端通过垫板15和楔形块6反压所述浇筑施工段内轮廓旁未施工段13的初期支护。

其中，将所述支架12中相邻两环形拱架5之间的间距缩短，使相邻两个所述环形拱架5之间更加紧密，有利于使连接于相邻两环形拱架5的连接部件的抗变形能力增强，使所述支架12稳定，所述环形拱架5采用工字钢制成；

所述纵棱8的设置具体为沿隧道的横断面方向，在所述支架12内等距设置多个可调立杆7，将所述纵棱8设于所述可调立杆7顶部，并在所述纵棱8顶部设置有楔形块6，通过所述可调立杆7，可调整所述纵棱8和所述楔形块6的高度，使所述纵棱8能够通过所述楔形块6顶托所述支架12的环形拱架5，所述纵棱8采用工字钢制成；

将所述斜支撑9与所述支架12的纵梁部分连接，所述斜支撑9的顶端顶接于所述环形拱架5，所述斜支撑9的底端顶抵隧道地（所述内支撑具体是哪个，图中没有表示）

在所述支架12外侧端头处设置拉杆，所述拉杆一端抵于隧道地面，另一端牵拉所述支架12 的纵梁部分，利用所述拉杆对所述支架12的拉力，减少或抵消所述支架12受到的的水平作用分力；

一般地，隧道圆曲线段处外轮廓的弯曲程度比内轮廓的弯曲程度大，设置四方形的所述支架12时，所述支架12与外轮廓的贴合程度要比所述支架12与内轮廓的贴合程度要大，这样，不可避免地，会存在所述支架12临接外、内轮廓两侧的受力分布不均衡，所述支架12与外轮廓之间的间隙比所述支架12与内轮廓之间的间隙小的问题，同时，外轮廓处混凝土的浇筑量一般比内轮廓处混凝土的浇筑量大，外轮廓处混凝土对所述支架12的水平作用分力，比内轮廓处混凝土对所述支架12的水平作用分力大，当所述支架12两侧存在受力差异、以及受力分布不均衡的问题时，所述支架12容易发生移位和变形问题，为了减弱或消除受力差异和受力分布不均匀产生的负影响，需要在所述支架12临接于所述浇筑施工段内轮廓一侧外增设所述压杆14，并所述所述压杆14的一侧与所述支架12连接，所述压杆14的另一侧通过垫板15和楔形块6压抵所述浇筑施工段内轮廓旁未施工的的初期支护，以减少所述支架12两侧的受力差异，改善所述支架12临近于内轮廓一侧的受力分布不均衡问题，由此避免所述支架12发生移位和变形问题。

S5，在所述支架12两侧浇筑二次衬砌混凝土，浇筑过程中保持所述支架12两侧混凝土面高度大致相同，当直墙段混凝土浇筑完成并进入起拱线后，开设记录所述支架12两侧混凝土浇筑量并计算差额，在浇筑好的二次衬砌16内轮廓线外空余的模板上用沙袋17配重，以平衡所述支架12两侧混凝土浇筑量差额。

混凝土浇筑从所述支架12两侧的拱脚处开始，沿所述支架12的轮廓，先直墙段后起拱部，按对称原则浇筑，浇筑过程中保持所述支架12两侧混凝土面高度大致相同，当直墙段处混凝土浇筑完成，从起拱线开始浇筑起拱部，沿拱跨方向分段分层对称浇筑，并准确控制两端的浇筑速度，分层浇筑厚度不大于500mm，浇筑起拱部时，继续保持所述支架12两侧混凝土面高度大致相同，同时，开始记录所述支架12两侧混凝土浇筑量，以计算出差额，并根据所述差额，制备与所述差额相同重量的沙袋17，完成浇筑之后，如图6所示，马上在浇筑好的二次衬砌16内轮廓线外空余的模板上，配重所述沙袋17，利用所述沙袋17平衡所述支架12两侧混凝土浇筑量差额，以减少或消除所述支架12两侧受到的水平作用分力差。

S6，对已浇筑混凝土的施工段进行养护，养护期满后拆除所述模板和所述支架12。

实质为对已施工段11进行养护，待混凝土凝固，且养护期届满后，拆除所述支架12以及模板。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求和范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种适用于超大跨隧道圆曲线段二次衬砌大体积混凝土施工方法，其特征在于，包括以下步骤： S1，根据隧道的圆曲线段的长度，将所述圆曲线段划分成长度大致相等的若干施工段；S2，从所述若干施工段中选取试验段，对所述试验段进行预压试验，以确定支架（12）和模板的变形量，以及支架的合理预拱度；S3，拆除所述隧道内浇筑施工段的临时支护结构，并对已施工段（11）和浇筑施工段做好检测和保护；S4，搭设支架（12）和模板，并布置钢筋，其中，所述支架（12）按长方形结构搭设，所述支架（12）的长边临接于已施工段（11）的二次衬砌（10），并做好支架地基沉降及支架架体的监测；S5,在所述支架（12）两侧浇筑二次衬砌混凝土，浇筑过程中保持所述支架两侧混凝土面高度大致相同，当直墙段混凝土浇筑完成并进入起拱线后，开始记录所述支架（12）两侧混凝土浇筑量并计算差额，在浇筑好的二次衬砌（16）内轮廓线外空余的模板上用沙袋配重，以平衡所述支架（12）两侧混凝土浇筑量差额；S6，对已浇筑混凝土的施工段进行养护，养护期满后拆除所述模板和所述支架。

2.根据权利要求1所述一种适用于超大跨隧道圆曲线段二次衬砌大体积混凝土施工方法，其特征在于：在所述步骤S4中，所述搭设支架（12）还包括，缩短所述支架（12）中相邻两个环形拱架（5）之间的间距，使所述环形拱架（5）之间的排列更加紧密；在所述支架（12）内，沿隧道的横断面等间距地增设多个纵棱（8），利用所述纵棱（8）顶托所述支架（12）的环形拱架（5）；在所述支架（12）内还增设斜支撑（9）和内支撑；在所述支架（12）外侧端头处增设拉杆，所述拉杆与所述支架（12）的纵梁连接；在所述支架（12）外侧增设压杆（14），所述压杆（14）的一端通过垫板（15）和楔形块（6）反压所述浇筑施工段内轮廓旁未施工段（13）的初期支护。

3.根据权利要求1所述一种适用于超大跨隧道圆曲线段二次衬砌大体积混凝土施工方法，其特征在于：在所述步骤S2中，所述预压试验包括，对所述试验段施压，并以标准施工段外侧最宽处为标准，计算预压荷载。

4.根据权利要求1所述一种适用于超大跨隧道圆曲线段二次衬砌大体积混凝土施工方法，其特征在于：在所述步骤S3中，要拆除的所述临时支护结构的总长度应大于所述浇筑施工段的长度。

5.根据权利要求1所述一种适用于超大跨隧道圆曲线段二次衬砌大体积混凝土施工方法，其特征在于：在所述步骤S5中，所述浇筑二次衬砌混凝土包括，按对称原则浇筑，先从所述支架（12）两侧的拱脚处开始浇筑混凝土，在所述直墙段处，沿纵向从所述拱脚处往所述起拱线处浇筑，到达起所述拱线后，沿拱跨方向分段分层对称浇筑，准确控制两端浇筑速度，分层厚度不大于500mm。

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