隧道工程明洞模注衬砌施工工法的应用研究

隧道工程明洞模注衬砌施工工法的应用研究

刘训炬

中铁六局集团有限公司长沙路桥分公司  湖南省长沙市  410000

摘要：本文主要研究的是路桥工程中的明洞模注衬砌施工工法，通过深入探索其施工原理、技术要点及实际操作流程，探索路桥工程明洞模注衬砌施工更为高效、安全的施工方法。首先分析幸福城明洞项目的建设情况，包括施工质量、施工情况以施工安全等方面。之后对明洞模注衬砌施工工法的特点进行简单分析，主要包括施工过程中的各个环节，以及加快施工进度的方式，简单简述了外膜台车的作用，并对明洞模注衬砌施工工艺原理进行简单概述，通过图片的方式进行相关信息的展示。最后提出一些明洞模注衬砌施工质量控制的控制策略以及控制要点。

关键词：隧道工程；明洞模注衬砌；施工；工法

随着隧道明洞长度根据地形地貌不断的增长、施工场所有限、工作任务数量多、工作时间紧张等问题，传统的施工方法难以满足施工要求。且随着隧道施工过程中对于机械化的应用程度逐渐提升，采用现代化的施工方法和工艺已经成为一种必然趋势。而明洞模注衬砌施工工法（以下称“整体自行式外模台车”）则能够对施工质量，施工效率，施工安全进行保障，极大提高了隧道衬砌的质量和施工速度。中铁六局集团路桥公司承建的宣城至绩溪高速铁路皖赣铁路宁国城区段改线工程幸福城明洞全长350米，最大埋深12米，隧道进出口均位于600m曲线上，具有工期紧，施工难度大等特征，为尽可能地加快明洞施工速度，在该明洞的施工中，引入了先进的明洞外模设备和相关技术，取得了良好的效果，现将该工法总结如下:

一、工程概况

由中铁六局集团路桥建设有限公司承建的幸福城明洞位于安徽省宁国市境内，幸福城小区西北侧，为单线隧道，隧道进口里程为DK99+755，隧道出口里程为DK100+105，隧道全长350米，最大埋深12米。隧道进口～出口段位于600m曲线上，隧道内单面坡，进口～出口为5‰的上坡，全段围岩级别为V级。通过4个月的紧张施工，顺利完成幸福城明洞衬砌的浇筑，确保了工期，无安全生产质量事故发生，得到了业主、监理单位的一致好评，不仅仅降低了成本的投入而且还降低了出现问题的风险、节约了工期（共计节约5.2个月）。

二、明洞模注衬砌施工工法特点

施工流程简洁且有序，使得钢筋安装、混凝土生产、运输、上料以及模板就位和脱模等环节均实现了机械化流水作业，有效减少了各循环之间的时间间隔，从而加快了施工进度。外模台车解决了小模板衬砌过程中，人工和吊车配合不严谨，料导致拱顶浇筑不易密实的问题，外模台车采用附着式振动器进行震动，并且结合人工进行辅助的方式，杜绝了衬砌渗漏水现象。外模台车施工机械化程度高，减少了人力和物力投入。另外，该工法适用于衬砌长度大于80米的明洞施工。

三、明洞模注衬砌施工工艺原理

明洞衬砌外模台车与内模合车相似，都是由模板、台车架、液压系统、行走机构、电气控制系统等。

图1  外模台车正视图

图2  外模台车侧视图

模板的加工方式是隧道衬砌面轮廓面，模板与台车架之间顶部采用铰接，其余部位通过液压千斤顶连接，以便于模板尺寸调节，相同模板之间所采用的链接方式是螺栓连接。台车架的作用是支撑和固定模板，以及安装和拆除外模受力结构，承受模板自重及模板与衬砌混凝土脱模时的粘结力。台车架利用钢轮将负载传递至下方的钢轨上，同时钢轮与动力机构紧密连接，确保台车的顺利移动。台车遵循工厂标准化的生产流程，现场进行精确拼装，严格把控施工精度。需要注意的是外模台车的顶部预留了0.8米的空白区域，不进行外模的安装。这一设计不仅节省了钢模材料，还利用混凝土的自稳性进行衬砌施工，同时减少了混凝土的浮力影响。而且大窗口还便于观察混凝土浇注时的状态，并用于混凝土的捣固工作。电气控制系统则负责行走电机、油泵电机以及台车照明部分的电气操作与保护。台车通过立模、混凝土浇注、脱模、行走这四个核心步骤，即可完成整个衬砌作业流程。

四、明洞模注衬砌施工工艺流程及操作要点

4.1工艺流程

明洞模注衬砌施工过程中的公益流程所涉及到的步骤是非常多的，每一个步骤都是非常复杂且精细的，而且每一个步骤都是不可缺失的，关乎到施工过程中的安全性。首先第一个阶段就是施工过程中的准备阶段，在准备阶段相关施工人员需要对施工现场进行全面的检查，确保施工现场的施工条件，符合相关规定的要求同事要准备好施工过程中所需要的施工设备和施工材料。第二个步骤是模板打磨，主要目的就是为了确保模板表面光滑，为混凝土的浇筑提供基础。第三个步骤就是衬砌钢筋绑扎。钢筋绑扎是非常关键的一个环节，钢筋绑扎的质量直接关乎到衬砌的强度和稳定性，需要严格按照射击要求进行钢筋的绑扎，同时要对钢筋绑扎的位置进行精细的确定。第四个步骤就是刷脱模剂是为了保证在完成胶折之后能够顺利地脱模。第五个步骤是外膜的拼装。主要是根据实际需求来对完整的衬砌结构模版进行拼装。在台车就位之前需要进行再次的钢筋绑扎，确保钢筋股价的完整性和稳定性。第六个步骤是台车就位，为混凝土的浇筑工作做准备。第七个步骤是非常关键的一个步骤就是对模板进行微调，保证细微的尺寸和角度都能够符合要求。在混凝土泵就绪之后的步骤就是进行混凝土的浇筑。在完成混凝土浇筑之后，需要进行回收油缸脱膜的操作，使模板与衬砌脱离。第八个步骤就是台车行走到下一个施工位置，准备下一轮的施工。最后一个步骤就是对施工过程中的每一个细节以及施工台车进行全面的检查。

图3  工艺流程图

4.2操作要点

4.2.1台车相关技术要求

加工台车时，衬砌断面轮廓需要按照原有的隧道设计断面尺寸进行50mm的扩大。台车一次衬砌长度按照施工缝要求制作成9.1m，其中搭接0.1m。面板采用Q235钢板，厚度为10mm、宽度以2m为宜，表面平整，接缝平顺，缝隙不大于1mm。外模台车就位时应严格量测衬砌各处尺寸，保证衬砌厚度达到预先设计的要求。

4.2.2外模合车拼装调试与模板表面处理

只有明洞洞口处矮边强完成浇筑之后，并且浇筑强度达到事先设定的要求之后才能够进行外模台车的拼装。而且外模台车的拼装顺序也需要按照沿高要求进行拼装;人员及设备配置:25t汽车吊1台，电焊机2台，人员6人，其中指挥1人、机械工2人、电工1人、普工2人。需要再进行模板拼装之前，对台车模板进行打磨，并且在打磨完成之后，需要及时的涂上刷模剂。如果在施工的过程中对衬砌钢筋造成了一定程度的污染，那么就需要在钢筋表面刷上水泥浆之后才能够进行浇筑混凝土工作的开展。

4.2.3精测调模

每次开展浇筑混凝土工作之前，需要对模板位置进行复核找平，不仅仅可以避免衬砌侵限，还能够保障保证衬砌厚度满足设计要求，对于衬砌测量的长度来说一般要往外扩 5cm。要求施工人员对模板进行精确的测量和调整，确保模板的定位准确性，保障尺寸符合设计要求。在精测调模过程中一定要采用先进的测量仪器和技术手段，严格按照相关测量规范进行操作。要求施工人员能够准确判断模板的偏差并及时进行调整。

4.2.4台车就位

首先要做的是启动台车的行走马达，将合车准确地移动到预定的衬砌位置。其次操作基础千斤顶使其稳固地支撑在钢轨上并确保旋紧，确保稳定性。之后通过操纵液压手柄，控制水平油缸进行平移，确保台车模板的中心线与衬砌的中心线精确对齐。操作竖向油缸使其下降，使台车模板达到预定的作业高度，并旋转顶部的竖向千斤顶，使其稳定定位。随后操作液压换向阀，使侧向油缸撑出，对台车侧向模板进行粗略调整，使其接近预定位置。关掉油泵电机，并通过来回摇动手动换向阀的手柄，使侧向油缸卸压。微调侧向支撑千斤顶的丝杠，达到最佳的浇注状态。最后，安装并固定好撑地千斤顶的丝杠以及固定端头的模板，确保整个台车处于准备浇注的状态。这样就可以开始进行混凝土浇注作业。

4.2.5钢筋安装

钢筋利用作业台架洞内绑扎。并严格控制主筋、箍筋间距。主筋单面焊的搭接长度不应该小于十倍的钢筋直径，对焊则应满足规范要求，在同一截面上钢筋接头的数量应该不超过总数的不50%，接头错开不小于35d，统一按照100cm考虑，主筋不允许绑扎，箍筋不允许有接头。

4.2.6混凝土浇注

进行混凝土浇筑的过程中，应该从上而下进行浇筑，并且要保持对称分窗的原则。对于两侧都需要浇筑的时候需要两侧同时浇筑或者是交替进行。对于拱形的混凝土应该采用埋管式的浇筑方法，由液压泵直接将混凝土压入模具之中，采用挤压顶式的浇筑方法。对于巩固区域先采用退出式浇筑，最后采用压入式进行封顶。在混凝土浇筑的过程中需要采用震导器，或者是插入式震导器来不断地震导保证混凝土的内部是比较密实的，并且外部较为光滑，不会出现气泡的现象。

4.2.7脱模

模台车进行脱模的时候，需要混凝土的强度达到一定的要求之后方可脱模。强度达到要求后，先拆除堵头模板。回收油缸，使车侧向模板脱离衬面。收起基础千斤顶。最后再对混凝土表面的杂物进行清理。

五、明洞模注衬砌施工质量控制

5.1防止接缝漏浆

在模板的和混凝土的接触面已经模板和矮边墙的接触点需要用双面胶带密封。严格控制直墙段矮边墙搭接面的平直度及曲墙段矮边墙的高度误差。需要经常对台车模板发生变形的地方进行及时校正。

在明洞模注衬砌施工中接缝漏浆是影响施工质量的关键因素。为了防止接缝漏浆需要保证模板拼接紧密，这个缝隙需要使用专用密封材料进行密封，确保接缝无缝隙。在混凝土浇筑前需要对接缝处进行仔细检查，确保没有杂物并且没有积水。浇筑过程中合理控制混凝土的塌落度和浇筑速度，避免产生过大的压力导致接缝处漏浆。同时需要加强后期养护，确保混凝土充分硬化，提高接缝处的抗渗性能。

5.2防止跑模

对于台车两侧对地的斜撑丝杠要特别注意，保证台车两侧的支撑杠杆有足够的支撑力，并且能够起到固定牢靠的作用。再进行衬砌之前需要对衬砌的长度进行精确的计算，保证台车的长度与衬砌的长度是比较相近的。台车模板两侧因为支撑力等因素的影响，在进行混凝土浇筑的过程中，浇筑到一定高度时容易出现松动的现象，所以说需要采用抗松动的装置。

在明洞模注衬砌施工过程中需要特别主要是否出现跑模的现象。为了防止跑模现象的发生一定要确保模板安装过程中的稳固性，采用科学合理的支撑方式和固定措施，防止模板在浇筑过程中发生位移。控制混凝土的浇筑速度和浇筑量防止因冲击力过大而导致模板变形的现象。后期需要加强模板的维护和检查，及时发现模板的损坏和变形问题，并且及时的对这些问题进行处理。合理设计模板结构从而提高模板的刚度和稳定性也是防止跑模的有效手段。

5.3 提高衬砌混凝土表面光洁度

在对台车模板进行使用之前，需要对台车模板的表面进行认真的清理，使得台车表面变得更加光滑，对于上次所使用的混凝土粘膜剂要及时的清除，并且规定专门的工作人员对这一项工作进行负责。在刷脱模剂的过程中也需要保证刷的比较均匀，防止出现多涂漏涂的现象。而且在对台车进行使用的过程中也需要及时的检查台车是否发生形变。

衬砌混凝土表面光洁度是进行工程质量保障的关键所在，所以一定要合理的确保衬砌混凝土表面光洁度。首先对于材料的选择需要选用优质模板材料，确保模板表面光滑、无瑕疵。其次在进行混凝土浇筑前，对所使用的模板进行彻底清洁，避免杂物残留在模板上。浇筑过程中需要采用振捣工艺，确保混凝土充分密实，避免气泡在混凝土中留存。最后一定要严格按照水灰比进行调制，来提高混凝土的流动性和自密实性。值得注意的是，需求及时对混凝土表面进行养护，防止干裂和脱皮，有效提高衬砌混凝土表面的光洁度，提升工程整体美观度。

5.4据施工中出现的缺点、病害以及确定的关键工序，全面开展QC小组活动，制定全面有效的防范措施，提高工程质量水平。

5.5严格按规定的检查、检验程序进行，上道工序未经检验认可，不得进行下道工序。

5.6安全措施

上岗前进行安全培训，并进行考核，不合格不准上岗。特殊工种必须持证上岗，并组织不定期考核。施工现场安全是重点，各类机械司机必须持证上岗，服从指挥，经常检查运输车辆的刹车性能，拌和站小跑车钢丝绳的磨损、锈蚀情况，凡不符合使用规定者立即更换。1.2m高的防护栏杆是外模台车上工作台规定的最低高度，需要在外膜台车工作台上设置相应的防滑条，保证工作台的铺设是比较严密的，需要将工作台上木板的砖头搭在支点上，严禁木板伸出工作台外部的现象出现。同时保证工作台上部队放其他杂物。加强对施工机械的检查、维修、保养，保证各类设备处于良好状态。衬砌台车组装完毕后，工作台在组装完成之后，需要由专业的检查人员对工作台的连接地点进行精细的检查，确保每一个连接部位都是比较牢固可靠的，才能够进行相关工作的开展。台车就位后，应按规定设置防溜装置，按规定调整台车支撑系统，按规定安装锁定装置。

六、结语

综上所述，明洞模注衬砌施工工法在路桥工程中具有极高的应用价值。通过对明洞模注衬砌施工工法的深入理解，了解了工法的施工原理和技术要求，分析了其在实际工程中的应用效果和优势。明洞模注衬砌施工工法不仅提高了施工效率和工程质量，还在一定程度上降低了施工成本，对于推动路桥工程领域的进步具有重要意义。但是随着路桥工程技术的不断发展，对明洞模注衬砌施工工法的要求也在不断提高。相关人员需要进一步探索和完善该工法的施工技术和方法，以适应更加复杂多变的工程环境。通过对明洞模注衬砌施工工法不断的研究和实践，进一步推动明洞模注衬砌施工工法的不断创新和发展，为路桥工程领域做出更大的贡献。

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