隧道正洞采用复合式衬砌,二次衬砌采用模筑式整体混凝土衬砌。
(一)模板类型
1.整体移动式模板台车
主要适用于全断面一次开挖成形或大断面开挖成形的隧道衬砌施工中。它是采用大块曲模板、机械或液压脱模、背附式振捣设备集装成整体,并在轨道上走行,有的还设有自行设备,从而缩短立模时间,墙拱连续灌筑,加快衬砌施工速度(图4-9-3)。
图4-9-3 整体式模板台车
模板台车的长度即一次模筑段长度,应根据施工进度要求、混凝土生产能力和灌筑技术要求以及曲线隧道的曲线半径等条件来确定。
整体移动式模板台车的生产能力大,可配合混凝土输送泵联合作业,是较先进的模板设备;加工精度高,能完全符合设计尺寸要求,模板接缝小,实现两模接缝无错台;施工进度快,衬砌质量好。但其尺寸大小比较固定,可调范围较小,不宜用于曲线隧道加宽衬砌施工,影响其适用性,且一次性设备投资较大;运输不便;模板维修困难。
2.穿越式分体移动模板台车
这种台车将走行机构与整体模板分离,因此一套走行机构可以解决几套模板的移动问题,既提高了走行机构的利用率,又可以多段初砌同时施作,如图4-9-4所示。
3.拼装式拱架模板
拼装式拱架模板既适用于顺作,也适用于逆作,但拼装、拆模较费时费工。
拼装式拱架模板的拱架可采用型钢制作或现场用钢筋加工成桁架式拱架。为便于安装和运输,常将整榀拱架分解为2节~4节,进行现场组装,其组装连接方式有夹板连接和端板连接两种。为减少安装和拆卸工作量,可以做成简易移动式拱架,即将几榀拱架连成整体,并安设简易滑移轨道。
图4-9-4 全圆分体穿巷式模板台车
(一)施工准备
1.原材料检验
每批钢筋进场时均应有钢筋出厂质量证明书或试验报告单;钢筋进场后进行复检,并将检测报告报监理工程师审查;钢筋现场堆放必须采取下垫上盖等措施防止钢筋锈蚀。
2.技术准备
为保证钢筋工程的及时性、准确性,根据图纸、规范要求,及时技术交底,做到放样及时、准确,能指导施工;钢筋工必须持证上岗,保证钢筋加工质量。
3.钢筋加工
开工前及时向监理工程师提交加工方案、加工材料明细表。加工时钢筋应平直,无局部曲折。如遇有死弯时,应将其切除。
钢筋表面应洁净,无损伤、油漆和锈蚀。钢筋级别和直径必须符合设计要求。
4.钢筋安装
钢筋的安装位置、间距、保护层及各部钢筋大小尺寸应符合设计图规定。
钢筋制作及安装严格按有关规程、规范及设计图纸要求,由钢结构加工厂统一制作,利用轨行式作业平台现场人工绑扎、焊接。施工时应防止损坏防水层和注意预埋件安装。
(二)模筑式整体混凝土衬砌施工方法
1.施工方法
正洞衬砌采用12m长全断面钢模整体式液压衬砌台车,一次施工长度12m,横洞衬砌采用组合钢模板,采用混凝土输送泵或汽车泵泵送作业,由下向上,对称分层,先墙后拱灌筑,入模倾落自由高度不超过2.0m,机械振捣。台车结构如图4-9-5所示。
图4-9-5 台车结构示意图
混凝土运输采用混凝土输送车,挡头模板采用制式钢模,确保施工缝处混凝土质量。
混凝土灌筑前做好钢筋的布设工作,钢筋角隅处要加强振捣,并做好防水层铺设及各类预埋件、预留孔、沟、槽、管路的设置。
2.混凝土施工
隧道模筑混凝土衬砌施工程序及工艺流程如图4-9-6所示。
施工准备:测量人员和隧道工程师共同进行水平、高程测量放样。起动台车液压系统,根据测量资料使钢模定位,保证钢模衬砌台车中线与隧道中线一致,拱墙模板定位后固定,并进行测量复核。清理基底杂物、积水和浮渣;衬砌台车前端装设钢制挡头模板,并按设计要求安装固定止水带;拆除上组衬砌混凝土施工缝处止水带保护模,并自检防水系统设置情况。自检合格后报请监理工程师隐蔽检查,经监理工程师签证同意后灌筑混凝土。
混凝土原材料必须经工地试验室检验合格后方可使用。细骨料采用河沙,粗骨料在指定石料场加工。在石料场建立粗骨料加工系统,保证粗骨料生产质量满足混凝土对粗骨料的各项指标的要求。
到工地后,按混凝土原材料试验规范进行检验。水泥采用袋装水泥,必须有出厂合格证。进场后,由检测试验中心按规范要求,进行各项性能检验。水泥进库后按规程要求上盖下垫分批推放,水泥出厂超过三个月有效期,或发现水泥有受潮结块现象时,均应经过鉴定后降级使用。搅拌用水从深井抽取。使用前对水进行酸性物质含量化学分析试验,合格后方可使用。
3.混凝土搅拌
搅拌站采用电子自动计量系统,混凝土搅拌严格按设计配合比计量拌和,配合比设计在满足设计强度、耐腐蚀、耐久性、和易性的要求和合理使用材料和经济的原则下,计算与试验相结合,采用质量法设计。泵送混凝土配合比的技术要求:骨料最大粒径与输送管内径之比,碎石不大于1:3,且不大于40mm;通过0.315mm筛孔的沙不小于15%。混凝土生产必须满足冬期施工要求。
4.混凝土运输
混凝土采用混凝土输送车运输。
运输施工要点:混凝土在运输中应保持其匀质性,做到不分层、不离析、不漏浆;运到灌筑点时,要满足坍落度要求;从搅拌机卸料到灌筑完毕的延续时间不超过120分钟。
5.混凝土灌筑(www.xing528.com)
混凝土自模板窗口,由下向上,对称分层,先墙后拱灌筑,倾落自由高度不超过2.0m。因意外混凝土灌筑作业受阻不得超过2小时,否则按施工缝处理。衬砌混凝土施工均为机械振捣,插入式振动棒和附着式振捣器振捣密实,并避免碰撞钢筋、模板、预埋件和止水带等。振动棒插入下层混凝土50mm左右。
6.混凝土养护及整修
模筑混凝土衬砌应根据不同地段承压情况,混凝土强度分别达到设计强度的100%、70%及8MPa时方可拆模。
7.质量保证技术措施
衬砌施工前,应对中线、高程、断面尺寸和净空大小进行仔细检查核对,准确无误符合设计要求后,方可灌筑混凝土。
施工前做好地下水的封堵、引排,仰拱及基础部位的浮渣、积水必须清理干净,衬砌混凝土必须在无水情况下进行施作,以保证混凝土质量。混凝土灌筑前,对模板、支架、钢筋、预埋件和止水带进行仔细检查,符合要求后方能灌筑。
混凝土中掺入粉煤灰和早强剂、减水剂、引气剂,控制混凝土的水灰比,控制混凝土中水泥用量等措施,增加混凝土的密实性并减小因水化热引起的混凝土温度应力和收缩。
混凝土衬砌灌筑过程中,严禁损坏防水板。
检测试验中心按规定要求在灌筑混凝土现场做试件,并详细填写施工记录。
8.注浆回填
为了确保初期支护与二次衬砌密实无空洞,在初期支护完成后二次衬砌前对初期支护背后进行探地雷达检测,发现空洞后采取注浆回填;二次衬砌时,在拱部每隔3m预埋一根注浆管,注浆管采取保护措施,防止混凝土进入将其堵死,在衬砌混凝土强度达到后进行注浆,注浆材料选用水泥砂浆(水灰比1:1,砂灰比2:1),注浆从低标高注浆孔开始注浆压力不小于1Mpa或高标高拱顶注浆孔冒浆为止。
【情景案例分析与解答】
1.正确施工顺序⑤—⑥—③—④—⑨—⑩—⑦—⑧,理由:右侧围岩较左侧更差,先开挖;⑬—⑫—⑭,理由:软弱围岩,尽快施工二衬,稳定拱部。
2.不合理,理由:如果围岩的完整性较好时,可采用多台阶法开挖,本案例中围岩软弱,地下水丰富,隧道断面尺寸大,优先采用单侧壁、双侧壁导坑法。
3.本隧道可采用超前钻孔法、地质雷达法、TSP、TGP或TRT等超前地质预报方法。
4.表明围岩和支护呈不稳定状态,应密切监视围岩动态,并加强支护,必要时暂停开挖。
【课后思考与练习】
1.简述选择隧道施工方案应考虑的因素。
2.简述新奥法施工原则。
3.全断面法的优缺点及使用条件是什么?
4.简述台阶法的分类及各自的特点。
5.CD法与CRD法有什么区别?
6.洞口段施工的主要内容有哪些?
7.地层预加固和预支护措施有哪些?
8.隧道爆破中常用的装药结构有几种形式?
9.炮眼的布置原则和方法。
10.光面爆破和预裂爆破有什么区别
11.常见的装渣机械有哪些?
12.如何计算渣量。
13.锚喷支护的使用条件。
14.简述自钻式中空注浆锚杆的施工工艺。
15.监控量测的必测项目和选测项目有哪些?
16.隧道净空变化的测线如何布置。
17.简述隧道防排水的工艺流程。
18.简述隧道防水板的施工要求。
19.简述仰拱的作用。
20.简述二次支护的施工工艺。
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