大斷面、多斷面隧道襯砌施工方法

2023-07-30 07:08:36 2

專利名稱：大斷面、多斷面隧道襯砌施工方法
技術領域：
本發明屬於隧道工程施工技術領域，特別涉及一種大斷面、多斷面隧道襯 砌施工方法。
背景技術：
近年來，隨著我國經濟建設的發展，城市化進程的不斷加速，對基礎設施， 尤其是交通設施建設的需求在不斷增加，大量出現大斷面、多斷面隧道工程現 象，且規模越來越大。對大斷面、多斷面隧道施工方案，不僅需要能很好地滿足特殊地質及地形 條件、線橋隧銜接方式、總體路線線型的特殊要求，而且還需要考慮是否有利 於公路整體線型規劃和線型優化，能否取得良好的技術經濟效果等因素。目前，對大斷面、多斷面隧道工程的襯砌施工，多採用不同的斷面全液壓 襯砌臺車進行施工，對不同斷面進行施工時，換用新的符合需要的襯砌臺車， 即同一隧道包括多少種形式的斷面，即需換用多少臺襯砌臺車，多臺襯砌臺車 需分別組拼安裝，這必然造成大量人力、物力、財力的浪費，並直接影響整個 工程進度。發明內容本發明的目的是提供一種新的大斷面、多斷面襯砌施工方法，不需採用多 臺斷面全液壓襯砌臺車進行施工，同時能很好地滿足特殊地質及地形條件、線 橋隧銜接方式、總體路線線型的特殊要求，並有利於公路整體線型規劃和線型 優化，而且可節省大量人力、物力、財力，可取得良好的技術經濟效果等。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是大斷面、多斷面襯砌施工方法其基本方法是選用組合式襯砌臺車對大斷面、多斷面進行臺車拼裝襯砌，在常規臺車單門架基礎上增加一個門架形成可組拼可分離的襯砌臺車，在不同 形式斷面臺車拼裝過程中，將鋼模板、行走輪、主門架、立向螺旋千斤頂、門 架縱向連接梁、門架橫梁、門架立柱、下縱梁等構成臺車的基本構件列為不變構件；而將側向調節絲杆、上部臺架弦杆、上部臺架立柱、型鋼拱連接梁、襯 砌鋼架等列為可調構件。施工過程中，可由一種形式的斷面到另一種形式的斷 面。在進行臺車拼裝時，根據襯砌斷面參數，對不變構件不變，僅對可變構件 進行改裝組拼。第一個大斷面襯砌時的基本步驟為首先進行線路中線、水平 測量，固定點位，根據測量點位鋪設枕木和鋼軌，拼裝下縱梁和行走輪，並進 行吊裝到位，加斜撐固定；其次拼裝雙主門架、連接梁、橫梁、門架斜撐進行 固定，再拼裝上部千斤頂、縱梁、臺架弦杆、側向調節絲杆、型鋼拱連接梁、 臺架立柱、襯砌鋼拱等，拼裝完成後，進行中線水平測量和調整臺車，進行固 定；檢查各連接件，組裝鋼模板，調節殺尖板，裝擋頭板，進行襯砌混凝土澆 築施工。拼裝不同形式的斷面時，根據斷面參數，可對不變構件行走到位，對 可變構件進行加工成型，即只拼裝部分構件，拼裝的基本步驟同前。本發明大斷面、多斷面襯砌施工方法的具體操作包括第一個斷面襯砌施 工、第二個斷面襯砌施工，以此類推至第N個斷面襯砌施工，詳述如下第一個斷面襯砌施工首先根據第一個斷面形式的參數情況拼裝第一個斷 面襯砌臺車，然後進行混凝土澆築等工序，其具體步驟如下(1) 、吊點布置襯砌臺車洞內拼裝，採用隧道內埋設吊點方法拼裝襯砌臺車。 即在支護好的拱頂同一橫斷面上每2m位置埋設1個吊點；每個吊點按0.1m2範圍內垂直巖面以60。的外插角鑽孔，孔深3.5m，裝填砂漿錨杆，砂漿 錨杆外露頭成交錯狀。對3T的滑輪進行改裝，同時將改裝好的滑輪安裝焊接 在砂漿錨杆外露頭上，作為不同的吊點，拼裝襯砌臺車時採用挖掘機和裝載機 配合進行吊裝。(2) 、鋪設枕木和鋼軌枕木尺寸按0. 6mX0. 2mX0. 2m下料，在澆築好的調平層上根據測量中線、 水平定位點進行鋪設枕木。鋼軌選用12m和6m長兩種，60kg重型軌作底墊， 根據斷面參數按3列或4列鋪設。(3) 、襯砌臺車行走系統安裝襯砌臺車行走由主動輪、被動輪兩部分組成，安裝在兩個主門架立柱下縱 梁兩端，支承在鋼軌上，配置2臺15kW電動機，由2套主動輪行走機構完成， 電動機帶動減速器，通過鏈條傳動，使主動輪驅動整機行走，被動輪隨動，同 時制動器緊跟，保證襯砌臺車行走安全。(4) 、主門架拼裝襯砌臺車構件在現場加工，經檢査合格後運抵洞內拼裝，在澆築好的路面 上拼裝主從動輪與下縱梁、門架立柱和橫梁、上部縱梁及千斤頂座；根據測量 中線、水平定位點，鋪設枕木和鋼軌，先將下縱梁及主從動輪吊在鋼軌上，加 斜撐固定，用木製三角形對行走輪進行制動，再吊裝門架立柱和橫梁，利用門 架縱向連接梁和門架斜撐進行固定。在整個吊裝過程中，可採用4)16鋼絲繩一端固定在連接好的構件上，通過 拱頂定滑輪，另一端固定在挖掘機鬥背上的掛鈎，通過挖掘機行走，將單個門 架吊裝在下縱梁上，用螺絲進行固定，橫向雙門架之間用螺栓聯接，形成門架 整體連接。整個臺車可拼裝雙門架6榀，縱向間距1.2m。(5) 、平移機構和升降機構拼裝拼裝平移和升降機構時，先將豎向千斤頂座和伸縮套安裝在門架橫梁前後 端的滑槽內，沿線路中線橫向間距為340cm，用14cmX14cm的槽鋼對焊聯接； 然後將水平千斤頂安裝在滑槽兩端， 一端固定在門架橫梁上，另一端支撐在豎 向千斤頂座上；在中間門架橫梁上沿線路中線橫向間距為340cm位置分別安設 豎向調節螺杆座，通過水平千斤頂和豎向千斤頂對襯砌臺車上部臺架橫向和縱 向進行調節。(6) 、上部臺架及支撐拼裝-拼裝上部臺架和支撐時，先將上部臺架縱梁焊接在豎向千斤頂伸縮套上，並利用中間門架橫梁上豎向調節絲杆支撐，縱向間距1.2m與中間各門架對應 位置安裝上部臺架弦杆，在弦杆上安裝對應長度的立柱，立柱上安裝相對應的 型鋼拱縱向連接梁；按設計尺寸將側向調節絲杆安裝在門架立柱外側，襯砌臺 車主架拼裝完畢。(7)、襯砌臺車拱架、模板安裝、加固及調試① 襯砌臺車拱架拼裝；每一榀拱架由5節拱架組成，先在地面上用夾板、 螺絲把拱架連為一體，通過挖掘機起吊人工配合就位；在上部臺架旋杆左右側 和上部臺架立柱上的型鋼拱縱向連接梁之間，用螺栓與縱向連接梁一一連接， 再將兩側邊牆拱架連接固定；用千斤頂將邊拱架伸開安裝側向調節絲杆， 一端 與拱架縱向連接梁上吊耳連接，另一端固定在門架立柱的對應吊耳上，每榀主 門架左右各5根側向調節絲杆。② 襯砌臺車組合鋼模板拼裝將拼裝好的拱架整體縮到最小位，給組合鋼 模板拼裝留下操作空間，在拱架上標出模板安裝尺寸，由下至上安裝鋼模板， 採用扣件固定，安裝過程中嚴格控制板縫，端頭必須齊平，在固定的鋼模板上 開有混凝土澆築窗口 12個(30X120cm)和拱頂剎尖孔2個。③ 襯砌臺車拼裝完成後，對襯砌臺車進行整體調試；由測量技術人員用全 站儀對兩端頭進行定位測量和各主要部位進行測量和校驗，同時埋設觀測點， 檢查模板和淨空尺寸，安裝擋頭板，整體加固，進行第一個斷面混凝土澆築。④ 第一組斷面混凝土澆築完成後，使用7根12m長I 16工字鋼，其中5m 用5組騎馬卡卡在臺車橫梁上，外露7m用作掛設防水布及綁紮鋼筋平臺。第二個斷面襯砌施工上述第一個斷面襯砌臺車適合略小斷面(如開挖高 度為9m左右、開挖寬度為14m左右的斷面)的襯砌施工，第一個斷面襯砌施 工結束、即最後一組斷面混凝土拆模後，襯砌臺車行走到開挖高度、寬度等參 數值更大的第二個斷面；首先依據高度、寬度、邊牆半徑等主要參數變化情況， 對襯砌臺車進行改裝對雙門架、平移機構、豎向千斤和豎向調節絲杆等不變，主要更換襯砌臺車拱部型鋼拱架、對上部立柱加高和側向調節絲杆加寬座加寬 等，具體改裝方法如下(1) 、對襯砌臺車可變部分側向調節絲杆、上部臺架弦杆、上部臺架立柱、 型鋼拱連接梁、襯砌鋼架等全部拆除；(2) 、上部臺架立柱加高，弦杆加長；(3) 、側向調節絲杆改進在主門架上原安裝側向調節絲杆位置，用116 工字鋼焊接成直角三角形狀2m加寬座， 一端與門架外側焊接，另一端固定在 工字鋼滑槽上的調節絲杆加寬座上；(4) 、拱架改進原襯砌臺車拱架每榀採用5節拱架，對更高、更寬斷面 襯砌臺車拱架每榀可採用7節拱架，邊牆半徑可不變；(5) 、襯砌臺車改裝組拼完成後，進行加固、安裝模板、臺車調試等，操 作方法同前。第二個斷面襯砌臺車改裝組拼及調試等完成後，進行第二個斷面混凝土澆築。第三個斷面襯砌施工上述第二個斷面襯砌施工結束、即最後一組斷面混 凝土拆模後，襯砌臺車行走到第三個斷面；當斷面高度和寬度等參數值進一步 增大，依據高度、寬度、邊牆半徑等主要參數變化情況，對上述改裝後的第二 個斷面襯砌臺車還可進一步改裝襯砌臺車雙主門架、側向調節絲杆及三角形 加寬座、臺車平移機構、豎向千斤頂和豎向調節絲杆等不變，主要更換襯砌臺 車拱部型鋼拱架、對上部立柱加高和雙門架橫向分離調節寬度等，具體改裝方 法如下(1)、襯砌臺車雙門架進行分離先將雙門架立柱之間連接螺栓拆除，上 部臺架縱向連接梁不動，其它連接構件全部拆除，測量人員放好中線、水平點後，雙門架橫向間距邊對邊6m分離成2個主門架，鋪設枕木和鋼軌，在分離 的單個主門架橫梁之間用6m的12。工字鋼對焊連接，門架立柱和工字鋼之間增 設12Q工字鋼斜撐，混凝土澆築時需在分離的主門架立柱之間安設4> 150mm鋼管作對河撐，保證臺車鋼度；對襯砌臺車可變部分全部拆除，上部臺架立柱加 高(用I 16工字鋼對焊)，弦杆加長；(2) 、襯砌臺車上部加固在臺車上部臺架和門架橫梁間增設支撐柱臺 架弦杆和門架橫梁之間每榀均勻布置12根豎向I 2。工字鋼作為支撐柱；(3) 、側向調節絲杆加工在主門架上原安裝側向調節絲杆位置，用116工字鋼焊接成直角三角形狀2m加寬座， 一端與門架外側焊接，另一端固定在 工字鋼滑槽上的調節絲杆加寬座上；(4) 、拱架加工襯砌臺車拱架每榀可採用9節拱架，邊牆半徑可不變；(5) 、襯砌臺車改裝組拼完成後，進行加固、安裝模板、臺車調試等，操作方法同前。第三個斷面襯砌臺車改裝組拼及調試等完成後，進行第三個斷面混凝土澆築。當某一斷面開挖高度及寬度等主要參數值變小時，根據各主要參數值變化 情況，可採用與上述相同或相似的方法對襯砌臺車進行改裝組拼，然後進行加固、安裝模板、臺車調試、及混凝土澆築等施工工序； 以此類推，至第N個斷面襯砌施工。上述施工方法中，進行混凝土澆築時以採用兩側對稱施工為佳，並保證澆 築過程中混凝土施工間歇時間不超過2小時，每次洚築高度不超過2. 0m。每次 澆築高度最高2. 0m和間隔時間最長80分鐘，根據制定的澆築時間和混凝土入 模量，交替輪換澆築，每次澆築時間控制16 2 1小時左右。與現有技術相比，本發明的有益效果是本發明大斷面、多斷面襯砌施工方法不需採用多臺斷面全液壓襯砌臺車進 行施工，而是在常規臺車單門基礎上增加一個門架形成可組拼可分離的襯砌臺 車，以適應城市地下立交公路隧道分岔部大斷面襯砌施工，尤其適用於隧道及 地下工程大斷面、多斷面型式二次襯砌施工。具有下述主要特點(1)、施工進度快。本施工方法選用雙門架組合式襯砌臺車，在襯砌斷面變化時只需拆裝上部組件，組裝快。(2) 、用組合鋼模代替大塊鋼模成本低。雙門架組合式襯砌臺車，易組裝、 易拆除、且多數構件能在不同斷面型式之間相互周轉使用，節約材料。(3) 、臺車斷面可變。通過變換加寬座和加高座來適應不同大斷面的襯砌施工需要。(4) 、現場施工管理易控制。由於襯砌臺車的拼裝、施工等操作均更為簡 單，操作人員易於掌握拼裝程序以及定位、加固、混凝土澆築、臺車拆除等操 作要點，有利於現場施工管理和工序質量控制。因此，本發明大斷面、多斷面襯砌施工方法不僅能很好地滿足特殊地質及 地形條件、線橋隧銜接方式、總體路線線型的特殊要求，並有利於公路整體線 型規劃和線型優化，而且可節省大量人力、物力、財力，可取得良好的技術經 濟效果，具有顯著的經濟、社會、環境效益。


圖1是本發明實施例施工方法中ZF1斷面襯砌臺車斷面示意圖；圖2是本發明實施例施工方法中ZF2斷面襯砌臺車斷面示意圖； 圖3是本發明實施例施工方法中ZF3斷面襯砌臺車斷面示意圖。 圖l-3中，l是上部臺架立柱，2是鋼模，3是襯砌鋼架，4是上部臺架弦 杆，5是門架縱向連接梁，6是門架橫梁，7是門架斜撐，8是門架立柱，9是 下縱梁，IO是立向螺旋千斤頂，ll是水平移動千斤頂，12是側向調節絲杆， 13是型鋼拱連接梁，14是行走輪，15是鋼軌，16是枕木，17是木板，18是 加寬座，19是方木撐。
具體實施方式
下面結合具體實施方式
對本發明作進一步的詳細描述。 但不應將此理解為本發明上述主題的範圍僅限於下述實施例。 實施例本實施例是在萬石山、鐘鼓山隧道工程中採用的大斷面、多斷面襯砌施工方法萬石山、鐘鼓山隧道是由7條隧道組成的地下立交隧道群，共設6個分岔 部，l個併線段，4個下穿段，15種隧道淨空斷面，最大開挖寬度26.69m，最 大開挖高度U.99m;共計12種大斷面形式。如果採用傳統的斷面全液壓襯砌 臺車進行施工，則需要配備12種至少12臺不同的斷面全液壓襯砌臺車；那麼 施工大斷面、分岔部將造成大量人力、物力、財力的浪費，並直接影響整個工 程進度，難以實現工期目標。申請人組織大量專家進行現場勘測及分析研究後，採用了下述大斷面、多 斷面襯砌施工方法，僅安排投入了 4臺大斷面襯砌臺車，施工進度指標即能滿 足工期要求，且各種斷面襯砌施工效果良好。本實施例以ZF1、 ZF2、 ZF3三種不同形式斷面(ZF1、 ZF2、 ZF3三種大斷 面尺寸見表l)襯砌施工為例，採用同一臺襯砌臺車通過不同改裝組拼進行施 工，其基本方法是在ZF1、 ZF2、 ZF3三種不同形式斷面臺車拼裝過程中，鋼模板、行走輪、 主門架、立向螺旋千斤頂、門架縱向連接梁、門架橫梁、門架立柱、下縱梁等 是構成臺車的基本構件，列為不變構件。而側向調節絲杆、上部臺架弦杆、上 部臺架立柱、型鋼拱連接梁、襯砌鋼架等為可調構件。在進行臺車拼裝時，根 據襯砌斷面，可由ZF1斷面到ZF3斷面，也可從ZF3斷面到ZF1斷面進行襯砌 (見圖l-3)。從ZF1斷面開始襯砌時，首先進行線路中線、水平測量，固定點 位，根據測量點位進行鋪枕木和鋼軌，拼裝下縱梁和行走輪，並進行吊裝到位， 加斜撐固定。其次拼裝雙主門架、連接梁、橫梁、門架斜撐進行固定，再拼裝 上部千斤頂、縱梁、臺架弦杆、側向調節絲杆、型鋼拱連接梁、臺架立柱、襯 砌鋼拱，拼裝完成後，進行中線水平測量和調整臺車，進行固定。檢查各連接 件，組裝鋼模板，調節殺尖板，裝擋頭板，進行襯砌混凝土澆築施工。拼裝ZF2 時，對不變構件行走到位，根據斷面參數，對可變構件進行加工成型，拼裝步 驟與ZF1相同。拼裝ZF3時，對雙主門架進行分離，加連接橫梁進行支撐固定，根據斷面參數，對不變構件不動，對可變構件進行加工成型，進行拼裝，步驟也與ZF1相同。表l ZF1、 ZF2、 ZF3襯砌斷面尺寸表襯砌類型開挖高度(m)開挖寬度(m)襯砌厚度(m)襯砌淨高(m)襯砌淨寬(m)ZF1斷面9. 1614. 820. 557. 6413ZF2斷面9,9118. 460. 58. 5917ZF3斷面11. 7825. 40.89. 9923本實施例大斷面、多斷面襯砌施工方法的具體操作包括第一 (ZF1)斷面 襯砌施工、第二 (ZF2)斷面襯砌施工和第三(ZF3)斷面襯砌施工，詳述如下 第一個斷面襯砌施工首先根據ZF1斷面形式參數情況拼裝ZF1斷面襯砌臺車，然後進行混凝土澆築等工序，其具體步驟如下(1) 、吊點布置襯砌臺車洞內拼裝，採用隧道內埋設吊點方法拼裝襯砌臺車。即在支護好的拱頂同一橫斷面上每2m位置埋設l個吊點，共埋設3個；每個吊點按O. lm2 範圍內垂直巖面以60。的外插角鑽孔3個，孔深3.5m，裝填砂漿錨杆，3根砂 槳錨杆外露頭成交錯狀。對3T的滑輪進行改裝，同時將改裝好的滑輪安裝焊 接在砂漿錨杆外露頭上，作為3個不同的吊點，拼裝襯砌臺車時採用挖掘機和 裝載機配合進行吊裝。(2) 、鋪設枕木和鋼軌枕木尺寸按0. 6mX0. 2mX0. 2m下料，在澆築好的調平層上根據測量中線、 水平定位點進行鋪設枕木。鋼軌選用12m和6m長兩種，60kg重型軌作底墊， 按4列鋪設。ZF1、 ZF2斷面枕木按3列鋪設，雙門架中間兩鋼軌採用共用枕木； ZF3斷面雙門架分離，枕木鋪設4列。(3) 、襯砌臺車行走系統安裝襯砌臺車行走由主動輪、被動輪兩部分組成，安裝在兩個主門架立柱下縱 梁兩端，支承在鋼軌上，配置2臺15kW電動機，由2套主動輪行走機構完成， 電動機帶動減速器，通過鏈條傳動，使主動輪驅動整機行走，被動輪隨動，同時制動器緊跟，保證襯砌臺車行走安全。(4) 、主門架拼裝-襯砌臺車構件在現場加工，經檢査合格後運抵洞內拼裝，在澆築好的路面 上拼裝主從動輪與下縱梁，門架立柱和橫梁，上部縱梁及千斤頂座。根據測量 中線、水平定位點，鋪設枕木和鋼軌，先將下縱梁及主從動輪吊在鋼軌上，加 斜撐固定，用木製三角形對行走輪進行制動，再吊裝門架立柱和橫梁，利用門 架縱向邊接梁和門架斜撐進行固定。在整個吊裝過程中，採用4)16鋼絲繩一端 固定在連接好的構件上，通過拱頂定滑輪，另一端固定在挖掘機鬥背上的掛鈎， 通過挖掘機行走，將單個門架吊裝在下縱梁上，用螺絲進行固定，橫向雙門架之間用螺栓聯接，形成門架整體連接。整個臺車拼裝雙門架6榀，縱向間距 1,2m。(5) 、平移機構和升降機構拼裝拼裝平移和升降機構時，先將豎向千斤頂座和伸縮套安裝在門架橫梁前後 端的滑槽內，沿線路中線橫向間距為340cm，用14cmX14cm的槽鋼對焊聯接。 然後將水平千斤頂安裝在滑槽兩端， 一端固定在門架橫梁上，另一端支撐在豎 向千斤頂座上。在中間門架橫梁上沿線路中線橫向間距為340cm位置分別安設 豎向調節螺杆座，通過水平千斤頂和豎向千斤頂對襯砌臺車上部臺架橫向和縱 向進行調節。(6) 、上部臺架及支撐拼裝拼裝上部臺架和支撐時，先將上部臺架縱梁焊接在豎向千斤頂伸縮套上， 並利用中間門架橫梁上豎向調節絲杆支撐，縱向間距1.2m與中間各門架對應 位置安裝上部臺架弦杆，在弦杆上安裝對應長度的立柱，立柱上安裝相對應的 型鋼拱縱向連接梁。按設計尺寸將側向調節絲杆安裝在門架立柱外側，襯砌臺 車主架拼裝完畢。(7) 、襯砌臺車拱架、模板、加固及調試 ①襯砌臺車拱架拼裝；每一榀拱架由5節拱架組成，先在地面上用夾板、螺絲把拱架連為一體，通過挖掘機起吊人工配合就位。在上部臺架旋杆左右側 和上部臺架立柱上的型鋼拱縱向連接梁之間，用螺栓與縱向連接梁一一連接， 再將兩側邊牆拱架連接固定。用千斤頂將邊拱架伸開安裝側向調節絲杆， 一端 與拱架縱向連接梁上吊耳連接，另一端固定在門架立柱的對應吊耳上，每榀主 門架左右各5根側向調節絲杆。② 襯砌臺車組合鋼模板拼裝將拼裝好的拱架整體縮到最小位，給組合鋼 模拼裝留下操作空間，在拱架上標出模板安裝尺寸，由下至上安裝鋼模板 (4012)，採用扣件固定，安裝過程中嚴格控制板縫，端頭必須齊平，在固定的鋼模上開有混凝土澆築窗口 12個(30X120cm)和拱頂剎尖孔2個。③ ZF1斷面襯砌臺車拼裝完成後，對襯砌臺車進行整體調試；由測量技術 人員用全站儀對兩端頭進行定位測量和各主要部位進行測量和校驗，同時埋設 觀測點，檢查模板和淨空尺寸，安裝擋頭板，整體加固，進行ZF1斷面混凝土 澆築。混凝土澆築時採用兩側對稱施工，並保證混凝土施工間歇時間不超過2小 時，每次澆築高度不超過2. 0m。每次單側澆注高度和間隔時間，根據制定的澆 築時間和混凝土入模量，交替輪換澆築，每次澆築時間控制等見表2。 整個ZF1斷面臺車拼裝完成共用15天。⑤第一組ZF1斷面混凝土澆築完成後，使用7根12m長I 16工字鋼，其中 5m用5組騎馬卡卡在臺車橫梁上，外露7m用作掛設防水布及綁紮鋼筋平臺。第二個斷面襯砌施工上述ZF1斷面襯砌施工結束、即該斷面最後一組混 凝土拆模後，襯砌臺車行走到ZF2斷面；根據ZF1與ZF2斷面參數對比，ZF2 襯砌斷面最高和最寬處分別比ZF1高0.95m、寬4m，邊牆半徑同為500cm;依 據這3個主要參數，對襯砌臺車進行改裝對雙門架、平移機構、豎向千斤和 豎向調節絲杆等不變，主要更換襯砌臺車拱部型鋼拱架、對上部立柱加高和側向調節絲杆加寬座加寬等，具體改裝方法如下(1)、對襯砌臺車可變部分即側向調節絲杆、上部臺架弦杆、上部臺架立柱、型鋼拱連接梁、襯砌鋼架等全部拆除；(2) 、上部臺架立柱加高0.95m，弦杆加長11.269m;(3) 、側向調節絲杆改進在主門架上原安裝ZF1側向調節絲杆位置，用 Iw工字鋼焊接成直角三角形狀2m加寬座， 一端與門架外側焊接，另一端固定 在工字鋼滑槽上的調節絲杆加寬座上；(4) 、拱架改進ZF1斷面襯砌臺車拱架每榀採用5節拱架，而ZF2斷面 襯砌臺車拱架每榀採用7節拱架，其中邊牆半徑仍為500cm邊牆拱不變；(5) 、 ZF2斷面襯砌臺車改裝組拼完成共用15天，拼裝完成後，進行加固、 安裝模板、臺車調試等，操作方法同前。斷面襯砌臺車改裝組拼及調試等完成後，按照相同方法進行ZF2斷面混凝 土澆築。第三個斷面襯砌施工上述ZF2斷面襯砌施工結束、即該斷面最後一組混 凝土拆模後，襯砌臺車行走到ZF3斷面；斷面高度和寬度等參數值進一步增大， 根據ZF2與ZF3斷面參數對比，ZF3襯砌斷面最高和最寬處分別比ZF2高1. 4m、 寬6m，邊牆半徑同為500cm;依據這3個主要參數，對襯砌臺車進行再次改裝 襯砌臺車雙主門架、側向調節絲杆及三角形加寬座、臺車平移機構、豎向千斤 頂和豎向調節絲杆等均保持不變，主要更換襯砌臺車拱部型鋼拱架、對上部立 柱加高和雙門架橫向分離調節寬度等，具體改裝方法如下(1) 、襯砌臺車雙門架進行分離先將雙門架立柱之間連接螺栓拆除，上部臺架縱向連接梁不動，其它連接構件全部拆除，測量人員放好中線、水平點後，雙門架橫向間距邊對邊6m分離成2個主門架，鋪設枕木和鋼軌，在分離 的單個主門架橫梁之間用6m的12。工字鋼對焊連接，門架立柱和工字鋼之間增 設12。工字鋼斜撐，混凝土澆築時需在分離的主門架立柱之間安設4> 150mm鋼 管作對河撐，保證臺車鋼度；對襯砌臺車可變部分全部拆除，上部臺架立柱加 高1. 4m (用I 16工字鋼對焊)，弦杆加長17. 492m;(2) 、襯砌臺車上部加固在臺車上部臺架和門架橫梁間增設支撐柱臺架弦杆和門架橫梁之間每榀均勻布置12根豎向I 2。工字鋼作為支撐柱；(3) 、側向調節絲杆加工在主門架上原安裝ZF2側向調節絲杆位置，用 Iw工字鋼焊接成直角三角形狀2m加寬座， 一端與門架外側焊接，另一端固定在工字鋼滑槽上的調節絲杆加寬座上；(4) 、拱架加工ZF2斷面襯砌臺車拱架每榀採用7節拱架，而ZF3斷面 襯砌臺車拱架每榀採用9節拱架，其邊牆半徑仍為500cm邊牆拱不變；(5) 、 ZF3襯砌臺車改裝組拼完成共用20天，拼裝完成後，進行加固、安 裝模板、臺車調試等，操作方法同前。斷面襯砌臺車改裝組拼及調試等完成後，按照相同方法進行ZF3斷面混凝 土澆築至襯砌施工完成。上述襯砌施工過程中，不同斷面混凝土澆築時間控制情況見下述表2。表2 不同斷面混凝土一次澆築時間控制襯砌斷面ZF1ZF2ZF3備註混凝土厚度(cm)5060804塊摸板1.2m混凝土量(m3)3.64. 325. 76每一罐車澆注時間(min)2 02 02 0罐車8m3輸送泵轉換時間(min)151515關模3片的時間(t)252525單側灌注混凝土最多時間限制 及車數的限制《80min 《1車《80min 《1車《80min 《1,5車每組砼灌注時間1 61 82 1立模時間(h)242836脫模等待時間(h)121620上述襯砌施工過程中的質量控制和安全、環保措施等參照正常斷面全液壓 襯砌施工方法。本實施例選用上述組合式襯砌臺車進行大斷面、多斷面襯砌施工後，從工 期目標、施工進度指標上均能滿足工期要求。且與全液壓襯砌臺車相比，節約費用大致如下(1)、採用本施工方法，在施工中用小鋼模和鋼拱架代替大塊鋼模，平均每臺每種斷面少用鋼材8.2噸；萬石山、鐘鼓山隧道全部工程(以下簡稱本項
目)共12種變斷面，共節約材料和加工費共計8. 2噸X 12X7500元/噸二73. 8 萬元(鋼材及加工每噸以7500元計)。
(2) 、採用本施工方法，本項目12種變斷面少投入模板7套，平均每套 節約模板17噸，節約費用共計7套X17噸/套X7500元/噸二89.25萬元。
(3) 、採用本施工方法，在施工中每臺臺車節約液壓系統l套，按工期共 投入4臺臺車，除去組合臺車在就位和脫模時比液壓臺車多投入的人工費，共 節約費用4套X4.5萬元/套二16萬元。
(4) 、採用本施工方法，在施工中每次臺車拆拼時間比大塊鋼模節約10 天，拆拼每天按12人計，即節約人工120個，投入同等數量臺車共節約工期 80天，節約人工費12工日/天X80天X70元/工日二6.72萬元。
通過上述實施例及計算分析等可見，本發明大斷面、多斷面襯砌施工方法 不僅能很好地滿足特殊地質及地形條件、線橋隧銜接方式、總體路線線型的特 殊要求，並有利於公路整體線型規劃和線型優化，而且可節省大量人力、物力、 財力，可取得良好的技術經濟效果，具有顯著的經濟、社會、環境效益。
權利要求
1.大斷面、多斷面隧道襯砌施工方法，包括第一個斷面襯砌施工、第二個斷面襯砌施工，以此類推至第N個斷面襯砌施工，其特徵在於第一個斷面襯砌施工首先根據第一個斷面形式參數情況拼裝第一個斷面襯砌臺車，然後進行混凝土澆築工序，其具體步驟如下(1)、吊點布置襯砌臺車洞內拼裝，採用隧道內埋設吊點方法拼裝襯砌臺車即在支護好的拱頂同一橫斷面上每2m位置埋設1個吊點；每個吊點按0.1m2範圍內垂直巖面以60°的外插角鑽孔，孔深3.5m，裝填砂漿錨杆，砂漿錨杆外露頭成交錯狀；對3T的滑輪進行改裝，同時將改裝好的滑輪安裝焊接在砂漿錨杆外露頭上，作為不同的吊點，拼裝襯砌臺車時採用挖掘機和裝載機配合進行吊裝；(2)、鋪設枕木和鋼軌枕木尺寸按0.6m×0.2m×0.2m下料，在澆築好的調平層上根據測量中線、水平定位點進行鋪設枕木；鋼軌選用12m和6m長兩種，60kg重型軌作底墊，根據斷面參數按3列或4列鋪設；(3)、襯砌臺車行走系統安裝襯砌臺車行走系統由主動輪、被動輪兩部分組成，安裝在兩個主門架立柱下縱梁兩端，支承在鋼軌上，配置2臺15kW電動機，由2套主動輪行走機構完成，電動機帶動減速器，通過鏈條傳動，使主動輪驅動整機行走，被動輪隨動，同時制動器緊跟，保證襯砌臺車行走安全；(4)、主門架拼裝襯砌臺車構件在現場加工，經檢查合格後運抵洞內拼裝，在澆築好的路面上拼裝主從動輪與下縱梁、門架立柱和橫梁、上部縱梁及千斤頂座；根據測量中線、水平定位點，鋪設枕木和鋼軌，先將下縱梁及主從動輪吊在鋼軌上，加斜撐固定，用木製三角形對行走輪進行制動，再吊裝門架立柱和橫梁，利用門架縱向邊接梁和門架斜撐進行固定；在整個吊裝過程中，採用φ16鋼絲繩一端固定在連接好的構件上，通過拱頂定滑輪，另一端固定在挖掘機鬥背上的掛鈎，通過挖掘機行走，將單個門架吊裝在下縱梁上，用螺絲進行固定，橫向雙門架之間用螺栓聯接，形成門架整體連接；(5)、平移機構和升降機構拼裝拼裝平移和升降機構時，先將豎向千斤頂座和伸縮套安裝在門架橫梁前後端的滑槽內，沿線路中線橫向間距為340cm，用14cm×14cm的槽鋼對焊聯接；然後將水平千斤頂安裝在滑槽兩端，一端固定在門架橫梁上，另一端支撐在豎向千斤頂座上；在中間門架橫梁上沿線路中線橫向間距為340cm位置分別安設豎向調節螺杆座，通過水平千斤頂和豎向千斤頂對襯砌臺車上部臺架橫向和縱向進行調節；(6)、上部臺架及支撐拼裝拼裝上部臺架和支撐時，先將上部臺架縱梁焊接在豎向千斤頂伸縮套上，並利用中間門架橫梁上豎向調節絲杆支撐，縱向間距1.2m與中間各門架對應位置安裝上部臺架弦杆，在弦杆上安裝對應長度的立柱，立柱上安裝相對應的型鋼拱縱向連接梁；按設計尺寸將側向調節絲杆安裝在門架立柱外側，襯砌臺車主架拼裝完畢；(7)、襯砌臺車拱架、模板安裝、加固及調試①襯砌臺車拱架拼裝；每一榀拱架由5節拱架組成，先在地面上用夾板、螺絲把拱架連為一體，通過挖掘機起吊人工配合就位；在上部臺架旋杆左右側和上部臺架立柱上的型鋼拱縱向連接梁之間，用螺栓與縱向連接梁一一連接，再將兩側邊牆拱架連接固定；用千斤頂將邊拱架伸開安裝側向調節絲杆，一端與拱架縱向連接梁上吊耳連接，另一端固定在門架立柱的對應吊耳上，每榀主門架左右各5根側向調節絲杆；②襯砌臺車組合鋼模板拼裝將拼裝好的拱架整體縮到最小位，給組合鋼模板拼裝留下操作空間，在拱架上標出模板安裝尺寸，由下至上安裝鋼模板，採用扣件固定，安裝過程中嚴格控制板縫，端頭必須齊平，在固定的鋼模板上開有混凝土澆築窗口12個和拱頂剎尖孔2個；③襯砌臺車拼裝完成後，對襯砌臺車進行整體調試；由測量技術人員用全站儀對兩端頭進行定位測量和各主要部位進行測量和校驗，同時埋設觀測點，檢查模板和淨空尺寸，安裝擋頭板，整體加固，進行第一個斷面的混凝土澆築；④第一個斷面的第一組混凝土澆築完成後，使用7根12m長I16工字鋼，其中5m用5組騎馬卡卡在臺車橫梁上，外露7m用作掛設防水布及綁紮鋼筋平臺；第二個斷面襯砌施工上述第一個斷面襯砌臺車襯砌施工結束即第一個斷面的最後一組混凝土拆模後，襯砌臺車行走到斷面主要參數值開挖高度和寬度均增大的第二個斷面；首先依據主要參數高度、寬度、邊牆半徑值，對襯砌臺車進行改裝對雙門架、平移機構、豎向千斤和豎向調節絲杆不變，主要更換襯砌臺車拱部型鋼拱架、對上部立柱加高和側向調節絲杆加寬座加寬，具體改裝方法如下(1)、對襯砌臺車可變部分全部拆除；(2)、上部臺架立柱加高，弦杆加長；(3)、側向調節絲杆改進在主門架上原安裝側向調節絲杆位置，用I16工字鋼焊接成直角三角形狀2m加寬座，一端與門架外側焊接，另一端固定在工字鋼滑槽上的調節絲杆加寬座上；(4)、拱架改進根據斷面開挖高度和寬度，將襯砌臺車拱架由每榀採用5節拱架，改裝為每榀採用7節拱架，邊牆半徑不變；(5)、襯砌臺車改裝組拼完成後，進行加固、安裝模板、臺車調試，操作方法同前；第二個斷面襯砌臺車改裝組拼及調試完成後，進行第二個斷面混凝土澆築；第三個斷面襯砌施工上述第二個斷面襯砌施工結束即第二個斷面的最後一組混凝土拆模後，襯砌臺車行走到斷面主要參數值開挖高度和寬度進一步增大的第三個斷面；依據主要參數高度、寬度、邊牆半徑值，對上述改裝後的第二個斷面襯砌臺車進一步改裝襯砌臺車雙主門架、側向調節絲杆及三角形加寬座、臺車平移機構、豎向千斤頂和豎向調節絲杆不變，主要更換襯砌臺車拱部型鋼拱架、對上部立柱加高和雙門架橫向分離調節寬度，具體改裝方法如下(1)、襯砌臺車雙門架進行分離先將雙門架立柱之間連接螺栓拆除，上部臺架縱向連接梁不動，其它連接構件全部拆除，測量人員放好中線、水平點後，雙門架橫向間距邊對邊6m分離成2個主門架，鋪設枕木和鋼軌，在分離的單個主門架橫梁之間用6m的I20工字鋼對焊連接，門架立柱和工字鋼之間增設I20工字鋼斜撐，混凝土澆築時在分離的主門架立柱之間安設φ150mm鋼管作對河撐，保證臺車鋼度；對襯砌臺車可變部分全部拆除，上部臺架立柱加高，弦杆加長；(2)、襯砌臺車上部加固在臺車上部臺架和門架橫梁間增設支撐柱臺架弦杆和門架橫梁之間每榀均勻布置12根豎向I20工字鋼作為支撐柱；(3)、側向調節絲杆加工在主門架上原安裝側向調節絲杆位置，用I16工字鋼焊接成直角三角形狀2m加寬座，一端與門架外側焊接，另一端固定在工字鋼滑槽上的調節絲杆加寬座上；(4)、拱架加工根據斷面開挖高度和寬度，將襯砌臺車拱架由每榀採用7節拱架，改裝為每榀採用9節拱架，邊牆半徑不變；(5)、襯砌臺車改裝組拼完成後，進行加固、安裝模板、臺車調試，操作方法同前；第三個斷面襯砌臺車改裝組拼及調試完成後，進行第三個斷面混凝土澆築；當某一斷面主要參數開挖高度及寬度值變小時，根據各參數值變化情況，採用與上述相同或相似的方法對襯砌臺車進行改裝組拼及施工；以此類推，至第N個斷面襯砌施工。
全文摘要
本發明公開了一種大斷面、多斷面隧道襯砌施工方法，選用組合式襯砌臺車對斷面進行臺車拼裝襯砌，在常規臺車單門架基礎上增加一個門架形成可組拼可分離的襯砌臺車，在不同斷面臺車拼裝過程中，將鋼模板、行走輪、主門架等列為不變構件，將側向調節絲杆、上部臺架弦杆、上部臺架立柱、襯砌鋼拱等列為可調構件，施工過程中由一斷面到另一斷面時，不變構件不變，僅對可變構件進行改裝組拼。該施工方法具有施工進度快、成本顯著降低、現場施工管理易控制等特點；可節省大量人力、物力、財力，取得良好的技術經濟效果，具有顯著的經濟、社會、環境效益，尤其適用於隧道及地下工程大斷面、多斷面型式襯砌施工。
文檔編號E21D11/10GK101230785SQ20081004480
公開日2008年7月30日 申請日期2008年2月22日 優先權日2008年2月22日
發明者劉學忠, 呂國曜, 朱家穩, 王付祥 申請人:中鐵二局股份有限公司