一种高速铁路双线隧道仰拱的施工工艺.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102146796 A (43)申请公布日 2011.08.10 CN 102146796 A *CN102146796A* (21)申请号 201110057368.8 (22)申请日 2011.03.10 E21D 11/00(2006.01) E21D 11/10(2006.01) E21D 11/38(2006.01) (71)申请人 中铁二局股份有限公司 地址 610041 四川省成都市高新区九兴大道 高发大厦 B 栋一层 156 申请人 中铁二局集团有限公司 (72)发明人 张勇 王云波 刘仁智 马辉 梅志荣 胡守斌 兰文峰 陈仁超 马雷 张金柱 王磊 王

2、洪涛 张军伟 陈时刚 文志勇 (74)专利代理机构 成都九鼎天元知识产权代理 有限公司 51214 代理人 徐宏 吴彦峰 (54) 发明名称 一种高速铁路双线隧道仰拱的施工工艺 (57) 摘要 本发明公开了高速铁路双线隧道仰拱的施工 工艺， 属于隧道施工技术领域。 本发明的高速铁路 双线隧道仰拱的施工工艺， 包括以下步骤 ： 101. 对隧底开挖、 出碴和清底 ； 102. 移动、 定位并安装 仰拱施工设备 ； 103. 仰拱混凝土浇筑 ； 104. 仰拱 混凝土等强后， 仰拱拆模 ； 105. 在仰拱上填充混 凝土浇筑 ； 106. 对填充混凝土进行养护， 养护约 10 小时后脱模 ； 10

3、7. 重复步骤 101 至步骤 106 对 下一段隧道进行仰拱施工。本发明的高速铁路双 线隧道仰拱的施工工艺， 操作简便， 施工效率高， 施工成本低 ； 机械化水平高， 劳动强度低， 加快了 施工进度 ； 设备定位准确， 能够实现仰拱一次性 整体浇筑完成， 保证工程的质量， 适合推广应用。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 9 页 附图 8 页 CN 102146798 A1/1 页 2 1. 一种高速铁路双线隧道仰拱的施工工艺， 包括步骤 101. 对隧底开挖、 出碴和清底， 其特征在于 ： 还包括以下步骤 ： 1

4、02. 移动、 定位并安装仰拱施工设备 ； 103. 仰拱混凝土浇筑 ； 104. 仰拱混凝土等强后， 仰拱拆模 ； 105. 再在仰拱上填充混凝土浇筑 ； 106. 对填充混凝土进行养护， 养护约 10 时后脱模 ； 107. 重复步骤 101 至步骤 106 对下一段隧道进行仰拱施工。 2. 如权利要求 1 所述的高速铁路双线隧道仰拱的施工工艺， 其特征在于 ： 步骤 102 中 具体包括以下步骤 ： 201. 对隧道仰拱位置进行测量放样， 确定端头梁 （1） 的安装位置 ； 202. 安装栈桥 （2） 就位， 使栈桥 （2） 与隧道的中线平行 ； 203. 采用行走装置 （4） 将端头梁

5、 （1） 与两边栈桥 （2） 连接后， 收起端头梁 （1） 上的伸缩 支柱 （6） ， 使端头梁 （1） 与隧道底部之间不接触， 保证仰拱模架 （5） 和端头梁 （1） 处于悬吊状 态 ； 204. 启动行走装置 （4） ， 驱动仰拱模架 （5） 和端头梁 （1） 在栈桥 （2） 上向前移动至预定 安装位置 ； 205. 利用挂在栈桥 （2） 上的两个手动葫芦起吊端头梁 （1） 的两端后， 使端头梁 （1） 与 栈桥 （2） 分离， 再通过手动葫芦上下调整端头梁 （1） 标高至预定标高位置 ； 206. 用千斤顶横向调整端头梁 （1） 至设计平面位置 ； 207. 放下端头梁 （1） 上的伸缩

6、支柱 （6） 后， 拆除手动葫芦， 端头梁 （1） 固定就位 ； 208. 仰拱模架 （5） 的一端固定于端头梁 （1） 的仰拱滚动装置 （8） 上， 另一端在已施作 的仰拱填充混凝土上定位 ； 209. 用仰拱滚动装置 （8） 拉住翻折的模板 （5b） ， 人工配合放下模板 （5b） 至预先布设销 钉上， 并固定模板 （5b） ； 210. 安装中心沟模架 （3） ， 其一端在端头梁 （1） 上定位， 另一端在已施作的仰拱填充混 凝土上定位 ； 211. 安设防排水系统， 包括仰拱填充端头木板和止水带。 3. 如权利要求 1 所述的高速铁路双线隧道仰拱的施工工艺， 其特征在于 ： 步骤 10

7、3 中 具体包括以下步骤 ： 301. 在仰拱中部的无模板部分， 浇筑的混凝土采用自然摊铺的方式， 从仰拱中部开始 纵向摊铺， 再向仰拱的左右两边同时浇筑 ； 302. 当仰拱中部的混凝土浇至模板 （5b） 下沿时， 混凝土由仰拱两侧的顶部进入模板 （5b） 浇筑， 保证仰拱的混凝土不留施工缝， 一次浇筑即完成。 4. 如权利要求 1 所述的高速铁路双线隧道仰拱的施工工艺， 其特征在于 ： 步骤 104 中 具体为 ： 401. 仰拱混凝土等强后， 仰拱滚动装置 （8） 拉起模板 （5b） 翻折到骨架 （5a） 上。 权 利 要 求 书 CN 102146796 A CN 102146798

8、A1/9 页 3 一种高速铁路双线隧道仰拱的施工工艺 技术领域 0001 本发明涉及一种隧道施工技术， 尤其是一种用于高速铁路双线隧道仰拱的是施工 技术。 背景技术 0002 近年来， 国内外隧道施工过程中发生较多坍塌事故， 造成较大的人员伤亡和财产 损失。 调查统计表明， 发生这些事故的主要原因是隧道初期支护不当和仰拱、 二次衬砌等后 继工序未及时跟进造成。为了保证铁路隧道施工安全， 铁道部对仰拱与掌子面的距离要求 越来越严格，铁路隧道工程施工安全技术规程 （TB10304-2009） 规定 ： III 级围岩中仰拱 与掌子面的距离不得超过 90m， IV 级围岩不得超过 50m， V 级及

9、以上围岩不得超过 40m。铁 道部 关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知 （铁建 设 2010120 号） 对隧道开挖掌子面与仰拱、 二衬之间的距离做出进一步的强制性规定 ： 隧 道开挖后初期支护应及时施作并封闭成环， IV、 V、 VI 级围岩仰拱封闭位置距离掌子面不得 大于 35m ； IV 级围岩二次衬砌与掌子面距离不大于 90m ； V、 VI 级围岩二衬与掌子面距离不 大于70m。 这些施工规定， 提高了要求， 对于隧道施工安全起到了非常重要的作用， 却给施工 组织带来了很大的困难。 在当前隧道施工中， 常因没有理想的配套设备和施工工艺， 仰拱施 工的质

10、量和进度难以保障， 成本也较高。 进而影响了防水系统、 二衬等后继工序的结构衔接 质量和进度， 隧道仰拱成为隧道施工中控制性工序。 0003 现有的隧道仰拱施工通常采用非整体设计的简易支架配合小模板或整体模板组 成仰拱模板， 应用效果对比分析如下 ： 可见以上两种常用的仰拱施工方案都存在着一些不足， 如采用率较高的小模板方案的 施工质量难以保障， 且要消耗大量的定位加固钢筋 ； 整体模板方案能较好地保障施工质量， 但因重量较重， 现场安装移动需要挖掘机等吊装机械配合， 往往受吊装机械作业时间的制 约而窝工， 使用工效相对较低。 0004 总体而言， 铁路双线隧道仰拱施工中存在以下亟需解决的技术

11、问题 ： （1） 仰拱施工效率低下， 进度滞后， 进而影响了防水系统、 二衬等后继工序的结构衔接 质量和进度， 使得这些工序滞后于掌子面掘进速度， 工序安全步距难以实现规定的要求， 施 工安全隐患加大， 隧道仰拱成为影响隧道施工总体进度的控制性工序。 说 明 书 CN 102146796 A CN 102146798 A2/9 页 4 0005 （2） 模板工程机械化水平低， 人力劳动强度大。 0006 （3） 施工附加成本偏高， 资源浪费严重。当前普遍使用的拼装小模板施工法， 每 8 米需要 320kg 以上的钢筋来加固和支撑， 需要 10 个专业木工 4 小时以上的工作时间来完成 安装工作

12、， 仰拱模板的安装费用约为 225 元 / 米。 0007 （4） 工程质量难以保障。现有的拼装小模板施工方法存在着板缝多， 错台易超限， 线条不直等缺陷。大模板施工方法又存在移动及加固困难， 易整体跑模的问题。 0008 （5） 隧道洞内施工组织混乱、 标准化作业和安全文明施工困难。 为加快仰拱施工进 度， 当前一般采用多开仰拱施工作业面或加大仰拱一次施工长度的方法， 造成洞内交通阻 塞、 人员设备组织混乱、 作业标准降低、 安全隐患加大、 文明施工差等诸多问题。 0009 （6） 在隧道施工机械化配套课题中， 仰拱施工进度无法与掌子面掘进进度保持一 致的问题成为实现隧道机械化快速掘进的关键

13、性问题。 发明内容 0010 本发明的发明目的在于 ： 针对上述存在的问题， 提供一种操作简便， 施工效率高， 人力劳动强度低， 机械化水平高， 施工成本低， 工程质量高的高速铁路双线隧道仰拱的施工 工艺。 0011 本发明采用的技术方案如下 ： 本发明的高速铁路双线隧道仰拱的施工工艺， 包括以下步骤 ： 101. 对隧底开挖、 出碴和清底 ； 102. 移动、 定位并安装仰拱施工设备 ； 103. 仰拱混凝土浇筑 ； 104. 仰拱混凝土等强后， 仰拱拆模 ； 105. 再在仰拱上填充混凝土浇筑 ； 106. 对填充混凝土进行养护， 养护约 10 时后脱模 ； 107. 重复步骤 101 至

14、步骤 106 对下一段隧道进行仰拱施工。 0012 由于采用了上述工艺， 在对仰拱进行混凝土施工时， 采用了可折叠的模板， 满足仰 拱混凝土一次性整体浇筑完成的要求， 并通过仰拱施工设备， 提高了仰拱施工的机械化程 度， 降低了人力劳动强度， 通过该仰拱施工设备， 能够方便快捷地堆仰拱进行整体浇筑， 保 证了工程质量的同时， 施工效率高， 缩短了施工的时间， 降低了施工成本。 0013 本发明的高速铁路双线隧道仰拱的施工工艺， 在步骤 102 中具体包括以下步骤 ： 201. 对隧道仰拱位置进行测量放样， 确定端头梁的安装位置 ； 202. 安装栈桥就位， 使栈桥与隧道的中线平行 ； 203.

15、 采用行走装置将端头梁与两边栈桥连接后， 收起端头梁上的伸缩支柱， 端头梁与 隧道底部之间不接触， 保证仰拱模架和端头梁处于悬吊状态 ； 204. 启动行走装置， 驱动仰拱模架和端头梁在栈桥上向前移动至预定安装位置 ； 205. 利用挂在栈桥上的两个手动葫芦起吊端头梁的两端后， 使端头梁与栈桥分离， 再 通过手动葫芦上下调整端头梁标高至预定标高位置 ； 206. 用千斤顶横向调整端头梁至设计平面位置 ； 207. 放下端头梁上的伸缩支柱后， 拆除手动葫芦， 端头梁固定就位 ； 说 明 书 CN 102146796 A CN 102146798 A3/9 页 5 208. 仰拱模架的一端固定于端

16、头梁的仰拱滚动装置上， 另一端在已施作的仰拱填充混 凝土上定位 ； 209. 用仰拱滚动装置拉住翻折的模板， 人工配合放下模板至预先布设销钉上， 并固定 模板 ； 210. 安装中心沟模架， 其一端在端头梁上定位， 另一端在已施作的仰拱填充混凝土上 定位 ； 211. 安设防排水系统， 包括仰拱填充端头木板和止水带。 0014 由于采用了上述工艺， 在移动、 定位并安装仰拱施工设备的过程中， 通过机械化的 精确定位并安装模具的方法， 改变了传统的人工对仰拱模具的定位和安装方法， 一方面使 得模具的定位十分的准确， 从而能够准确地控制仰拱至掌子面之间的距离， 保证施工后的 仰拱满足国家对隧道仰拱

17、施工的要求 ； 另一方便， 提高了模具安装、 移动以及定位的机械化 程度， 降低了人工劳动强度， 能够为隧道快速掘进提供保障 ； 另一方面， 由于机械化的施工， 能够满足工程的质量要求， 并提高施工效率， 保证施工进度。 0015 本发明的高速铁路双线隧道仰拱的施工工艺， 在步骤 103 中具体包括以下步骤 ： 301. 在仰拱中部的无模板部分， 浇筑的混凝土采用自然摊铺的方式， 从仰拱中部开始 纵向摊铺， 再向仰拱的左右两边同时浇筑 ； 302. 当仰拱中部的混凝土浇至模板下沿时， 混凝土由仰拱两侧的顶部进入模板浇筑， 保证仰拱的混凝土不留施工缝隙， 一次浇筑即完成。 0016 由于采用了上

18、述工艺， 在仰拱施工中采用可折叠的仰拱模具， 即模板， 因仰拱中部 弧形半径大， 坡度比较平缓， 可不设模板， 混凝土通过自然摊铺的方法从中间向两边浇筑， 因此在施工过程中， 混凝土从仰拱中部开始纵向摊铺， 即从间分别向两边浇筑混凝土， 直至 混凝土浇至模板下沿时， 再从仰拱两侧的顶部进入模板浇筑， 该部分的仰拱弧形半径小， 因 此需要通过模板对其进行支持， 从模板顶部进行浇筑， 能够有效地保证仰拱到掌子面之间 的距离， 从而保证工程质量， 且能够保证仰拱的混凝土不留施工缝隙， 能够满足一次浇筑完 成。 0017 本发明的高速铁路双线隧道仰拱的施工工艺， 步骤 104 具体为 ： 401. 仰

19、拱混凝土 等强后， 仰拱滚动装置拉起模板翻折到骨架上。 0018 由于采用了上述工艺， 可以在混凝土浇筑后将模板收起， 便于脱模的同时， 便于在 脱模后， 便于模板随整个仰拱施工设备的移动而移动， 使得运输、 移动、 以及安装十分的方 便快捷。 0019 综上所述， 由于采用了上述技术方案， 本发明的有益效果是 ： 1. 本发明的高速铁路双线隧道仰拱的施工工艺， 操作简便， 施工效率高， 施工成本低 ； 2. 本发明的高速铁路双线隧道仰拱的施工工艺， 机械化水平高， 劳动强度低， 效率高， 保证了施工的进度要求 ； 3. 本发明的高速铁路双线隧道仰拱的施工工艺， 定位准确， 能够实现仰拱一次性

20、整体 浇筑完成， 保证工程的质量， 适合推广应用。 附图说明 0020 本发明将通过例子并参照附图的方式说明， 其中 ： 说 明 书 CN 102146796 A CN 102146798 A4/9 页 6 图 1 是本发明的高速铁路双线隧道仰拱的施工工艺流程图 ； 图 2 是本发明的高速铁路双线隧道仰拱的施工工艺中采用的施工设备的结构示意图 ； 图 3 是图 2 的左视图 ； 图 4 是图 2 的俯视图 ； 图 5 是本发明所采用的施工设备中端头梁的结构示意图 ； 图 6 是图 5 的俯视图 ； 图 7 是本发明所采用的施工设备中仰拱模架的结构示意图 ； 图 8 是图 7 的俯视图。 002

21、1 图中标记 ： 1- 端头梁、 2- 栈桥、 3- 中心沟模架、 4- 行走装置、 5- 仰拱模架、 5a- 骨 架、 5b- 模板、 6- 伸缩支柱、 7- 滚动机构、 8- 仰拱滚动装置。 具体实施方式 0022 本说明书中公开的所有特征， 或公开的所有方法或过程中的步骤， 除了互相排斥 的特征和 / 或步骤以外， 均可以以任何方式组合。 0023 本说明书 （包括任何附加权利要求、 摘要和附图） 中公开的任一特征， 除非特别叙 述， 均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即， 除非特别叙述， 每个特征只 是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。 0024 如图2至图8所示，

22、本发明的高速铁路双线隧道仰拱施工过程中所采用的施工设 备， 包括栈桥 2、 仰拱模架 5 和端头梁 1， 其中端头梁 1 的底部为弧形结构， 适合于仰拱形状， 便于施工， 且端头梁 1 上设置 8 根有用于支撑端头梁 1 的伸缩支柱 6， 用于支撑起整个仰拱 施工设备， 其中伸缩支柱 6 为可调式结构， 当需要移动仰拱施工设备时， 可以收拢伸缩支柱 6， 便于移动 ； 当移动到设计位置时， 可以伸出伸缩支柱 6， 定位端头梁 1 便于后续仰拱施工 操作的进行。其中仰拱模板系统的移动需要以栈桥 2 作为移动的轨道， 且在进行仰拱的施 工过程中， 人员或者车辆可以从栈桥 2 上通行， 不会影响到其

23、它工程的进行， 从而避免了和 其它工序的相互干扰， 提高工作效率。在端头梁 1 上连接有仰拱模架 5， 因隧道中仰拱中部 弧形半径大， 坡度比较平缓， 可不设模板， 因此可以将仰拱模架 5 主要分为左右两幅， 分别 位于仰拱的两侧边上， 所述仰拱模架5的一端与端头梁1连接， 所述仰拱模架5包括骨架5a 和模板 5b， 所述模板 5b 由至少两个钢模活动连接而成， 本实施例中采用三个钢模活动连接 而成， 其中位于边部的钢模固定连接于骨架 5a 上， 形成可折叠的仰拱模架 5， 在施工的过程 中， 当浇灌的仰拱混泥土强度达脱模要求时， 能够很快速地脱模， 为填充混凝土施工提供工 作面。所述骨架 5

24、a 与端头梁 1 连接， 使得整个仰拱模架 5 均连接到端头梁 1 上， 同时在端 头梁1的两端上设置有仰拱滚动装置8， 所述仰拱模架5通过仰拱滚动装置8与端头梁1连 接， 即骨架 5a 与仰拱滚动装置 8 连接， 使得仰拱滚动装置 8 可控制仰拱模架 5 的骨架 5 在 端头梁 1 上移动， 通过移动骨架 5a， 得以控制模板的位置， 从面实现模板定位。在端头梁 1 的中部连接有中心沟模架 3， 所述中心沟模架 3 位于两仰拱模架 5 之间， 可与仰拱模板同步 安装完成， 减少仰拱混凝土与填充混凝土工序的自衔接时间， 提高效率。端头梁 1 中心沟模 架 3 以及仰拱模架 5 连接形成一个整体

25、， 便于对仰拱施工设备的整体式移动。仰拱模架 5 的骨架 5a 通过行走装置 4 连接到栈桥 2 上， 可以通过控制行走装置 4 驱动整个仰拱施工设 备的移动。所述仰拱模架 5 与中心沟模架 3 的靠近端头梁 1 的一端均连接到端头梁 1 上， 说 明 书 CN 102146796 A CN 102146798 A5/9 页 7 所述仰拱模架5与中心沟模架3的远离端头梁1的一端上设置有滚动机构7， 可以在整个仰 拱施工设备移动时， 该滚动机构 7 在前一填充的混凝土表面上滚动， 从而便于整个仰拱施 工设备的移动， 且在端头梁 1 定位时， 可以通过滚动机构 7 起到支撑和定位作用。本发明的 高

26、速铁路双线隧道仰拱的施工工艺中使用的施工设备， 在模板 5b 上设置定位卡， 便于将模 板 5b 定位， 便于将在施工的时候， 将模板 5b 固定好， 对仰拱的施工起到支撑作用。 0025 本发明的高速铁路双线隧道仰拱的施工工艺中使用的施工设备， 主要由五部分组 成 ： 仰拱模架 5、 中心沟模架 3、 端头梁 1、 栈桥 2 和行走装置 4。以端头梁 1 为界， 把仰拱作 业面分为两个工作区， 即隧底开挖、 出碴、 清底为第一工作区， 仰拱模架 5 安装、 拆除和混凝 土浇筑为第二工作区， 二者平行施工， 流水作业。 根据高速铁路双线隧道工程正常施工进度 要求， 每个工作区设计为 6 7 米

27、， 可满足月进尺 180 240 米的进度要求。 0026 本发明的用于高速铁路双线隧道仰拱的施工设备中， 仰拱模架 5 可以满足仰拱混 凝土一次性整体浇筑完成的要求 ； 中心沟模架 3 可以满足填充施工中预留中心水沟的要 求 ； 端头梁1可以满足定位并固定仰拱模架5、 中心沟模架3， 安设仰拱填充端头模板和中埋 式止水带。同时， 在隧底开挖出碴时， 作为栈桥 2 的临时支撑， 满足混凝土罐车上栈桥浇筑 仰拱混凝土的作业要求， 是移动模架的核心部分。栈桥 2 可以满足在仰拱填充施工中洞内 的交通要求， 同时作为仰拱模架 5、 中心沟模架 3、 端头梁 1 整体移动的行走吊梁。行走装置 4 ：

28、自制与栈桥 2 配套的轨道吊车， 配备 2 台绞车为动力， 以栈桥 2 为轨道吊梁， 使模架系统 向前移动。 0027 本发明中使用的各部件的设计要点如下 ： （1） 仰拱模架 5 ： 因仰拱中部弧形半径大， 坡度比较平缓， 可不设模板， 混凝土通过自然 摊铺的方法从中间向两边浇筑， 混凝土浇至仰拱模板下沿时， 混凝土改由仰拱两侧的顶部 入模， 使仰拱混凝土一次浇筑完成。经现场试验证明 ： 混凝土坍落度在 120 140mm 的情况 下， 从仰拱与二衬边墙设计施工缝处向下设置 3.0 米长的弧形模板， 即可很好的满足仰拱 混凝土的施工要求。 0028 仰拱模架 5 设计为左右两幅， 分别由刚性

29、骨架 5a 和模板 5b 组成。刚性骨架 5a 设 置在仰拱外露部分 （不被填充掩埋的部份） ， 主要作用是固定、 存放和移动模板 5b， 以及安设 行走装置 4， 传递动力。模板 5b 采用大块组合钢模， 每幅 3 块， 填充混凝土以上的部分设计 为固定部分。每块模板 5b 间用枢纽连接， 填充混凝土面以下的仰拱模板以翻折方式安装和 拆除。模板每块长 6m， 宽 0.8 1.2m， 用 10cm 槽钢做加强肋， 使模板具有足够的刚度， 仅通 过销钉固定模板两端就可完成模板固定， 以简化模板加固措施。 在填充混凝土施工时， 固定 部分不拆除， 只需把填充混凝土面以下的仰拱模板转起来就可以浇筑填

30、充。 0029 （2） 中心沟模架 3 ： 中心沟模架 3 采用模架、 模板一体式设计， 即用 20cm 工字钢为 模架， 在模架上有 6mm 钢板作面板和底板。 0030 （3） 端头梁 1 ： 根据仰拱和填充混凝土的结构尺寸设计端头梁， 以满足端头就位 后， 仰拱模架 5、 中心沟模架 3 跟着就位的要求。梁底为弧形， 与仰拱中埋式止水带位置一 致， 便于固定中埋式止水带。 梁上边缘与填充混凝土面标高一致， 可控制填充混凝土浇筑标 高。在端头梁两端设立仰拱模架靠柱， 定位仰拱模架 5。为适应隧底开挖清理后的地形情 况， 共设置 8 根可自由伸缩的伸缩支柱 6， 梁部采用 20cm 工字钢制

31、作， 设计承载 60t。端头 梁 1 上设置模板系统的定位卡， 使模板系统定位快速便捷。通过端头梁 1 把仰拱模架 5 和 说 明 书 CN 102146796 A CN 102146798 A6/9 页 8 中心水沟模架 3 系统联系成一体后， 利用与栈桥 2 配套的轨道吊车在绞车的牵引下整体移 动至下一工作区。 0031 （4） 栈桥 2 ： 考虑洞内施工中设备配套情况， 每幅栈桥 2 采用两片分离式， 每片重约 10t， 使一台挖掘机可完成栈桥 2 的移动。由 4 片梁组成两幅栈桥 2 形成双车道， 保证在仰 拱施工时洞内交通畅通。 0032 栈桥 2 长 20m， 单片宽 1.2m。在

32、仰拱施工中， 两端支撑长度共 7m， 有效工作长度约 13m。其中， 端头梁宽度 1m， 有效工作面长约 12m， 平均分为两个仰拱工作区。栈桥 2 设计为 双层结构， 上层主要采用 20cm 工字钢， 加工成弧形， 使桥面成为拱桥面 ； 下层用 36cm 工字 钢制作， 上下两层之间每隔 1m 左右设一道联系横梁， 使下层主梁受力荷载符合均布荷载模 型， 加强结构整体性和承载能力。 0033 （5） 行走装置 4 ： 为使栈桥 2 能够做为快速施工设备的吊梁， 利用栈桥 2 每片梁两 边工字钢翼板作为轨道 ； 配备一个轨道吊车， 使之吊起端头梁 ； 在绞车的拉动下， 端头梁 1、 仰拱模架5

33、、 中心沟模架3整体移动到下一工作面。 轨道吊车采用20cm槽钢作为梁， 每侧各 设两个滑轮与栈桥 2 的底层工字钢翼板咬合， 确保走行顺畅。 0034 轨道吊车的吊运和卸货定位。吊运 ： 端头梁有可以伸缩的支柱， 把端头梁用拉杆 与吊车连接， 收缩端头梁 1 的伸缩支柱 6， 就可起吊。仰拱模架 5、 中心沟模架 3 一端在已施 工的填充面上， 安设滚动机构 7 可滑行。另一端与端头梁连接， 在绞车的拉动下整体向前移 动。卸载定位 ： 模架移动到设计里程后， 需要上下调整标高， 左右调整平面位置。利用栈桥 2上挂设的手动葫芦提升端头梁， 松动轨道车拉杆即可卸载。 利用手动葫芦先上下调整端头

34、梁至设计标高， 再用千斤顶横向左右调整端头梁至设计平面位置， 然后放下端头梁的支柱 完成定位。 0035 如图 1 所示， 本发明的高速铁路双线隧道仰拱的施工工艺， 包括以下步骤 ： 1. 将工作区分为两区， 并对第一工作区的隧底开挖、 出碴和清底 （此步骤为第一工作区 作业内容， 也可在后续第二工作区作业时同时进行） ； 2. 对隧道的仰拱位置进行测量放样， 确定端头梁 1 的安装位置， 即在已经清底的隧道 上确定施工的一段 ； 3. 安装栈桥 2 就位， 使栈桥 2 与隧道的中线平行， 保证仰拱随隧道平行， 不会产生仰拱 与隧道偏心等现象， 保证工程的质量 ； 4. 采用行走装置 4 将端

35、头梁 1 与两边栈桥 2 连接后， 收起端头梁 1 上的伸缩支柱 6， 端 头梁 2 与隧道底部之间不接触， 保证仰拱模架 5 和端头梁 1 处于悬吊状态 ； 5. 启动行走装置 4， 驱动仰拱模架 5 和端头梁 1 在栈桥 2 上向前移动至预定安装位置， 能够完成仰拱施工设备在隧道方向上的移动 ； 6.利用挂在栈桥2上的两个手动葫芦起吊端头梁1的两端后， 使端头梁与栈桥分离， 再 通过手动葫芦上下调整端头梁 1 标高至预定标高位置， 可以调整仰拱施工设备在上下高度 的位置， 便于定位。 0036 7. 用千斤顶横向调整端头梁 1 至设计平面位置， 能够确定水平方向上的位置， 从 而通过三维的

36、定位， 实现了仰拱施工设备的精确定位， 保证仰拱施工的质量要求 ； 8. 放下端头梁 1 上的伸缩支柱 6 后， 拆除手动葫芦， 端头梁 1 固定就位 ； 9. 仰拱模架 5 的一端固定于端头梁 1 的仰拱滚动装置 8 上， 另一端在已施作的仰拱填 说 明 书 CN 102146796 A CN 102146798 A7/9 页 9 充混凝土上定位 ； 10. 用仰拱滚动装置 8 拉住翻折的模板 5b， 人工配合放下模板 5b 至预先布设销钉上， 并固定模板 5b ； 11. 安装中心沟模架 3， 其一端在端头梁 1 上定位， 另一端在已施作的仰拱填充混凝土 上定位 ； 12. 安设防排水系统

37、， 包括仰拱填充端头木板和止水带 ； 13. 在仰拱中部的无模板部分， 浇筑的混凝土采用自然摊铺的方式， 从仰拱中部开始纵 向摊铺， 再向仰拱的左右两边同时浇筑 ； 14.当仰拱中部的混凝土浇至模板5b下沿时， 混凝土由仰拱两侧的顶部进入模板5b浇 筑， 保证仰拱的混凝土不留施工缝隙， 一次浇筑即完成 ； 15. 仰拱混凝土等强后， 仰拱滚动装置 8 拉起模板 5b 翻折到骨架 5a 上 ； 16. 由于仰拱及其填充混凝土的施工要求不同， 为了保证达到施工标准， 因此需要将仰 拱部分和填充部分分开进行施工， 因此待仰拱混凝土等强后， 能够承载填充混凝土时， 仰拱 拆模 ； 17. 在仰拱上填充

38、混凝土浇筑 ； 18. 对填充混凝土进行养护， 养护约 10 时后脱模 ； 19.重复步骤1至步骤18对下一段隧道进行仰拱施工， 能够保证隧道仰拱的施工进度。 0037 本发明的高速铁路双线隧道仰拱的施工工艺， 操作简便， 施工效率高， 人力劳动强 度低， 机械化水平高， 施工成本低， 工程质量高。 0038 本发明的高速铁路双线隧道仰拱的施工工艺， 其有益效果和优点主要表现在以下 几个方面 ： 一、 施工效率显著提高 本发明的高速铁路双线隧道仰拱的施工工艺， 把一个仰拱作业面分为两个工作区以平 行作业方式施工， 大大缩短了仰拱分段施工的循环时间。 0039 （1） 仰拱快速施工设备在填充混凝

39、土的强度达到脱模强度后， 就可移动至下一作 业区， 而不是放行强度 （新浇筑混凝土结构物允许承受交通荷载的强度） 时间， 可节省 16 小 时 ； （2） 仰拱混凝土浇筑采用了 3.5m 长弧形模板， 可一次快速完成浇筑， 避免因模板弧长 过短而导致快速浇筑混凝土时， 混凝土从模板下沿冒出的问题 ； （3） 因使用了中心沟模架， 节省中心水沟的模板安装等强时间约 4 小时 ； （4） 采用两个工作区平行作业， 第一工作区的循环时间少于平行作业的第二工作区， 工 序占用时间仅计第二工作区 19 小时的循环时间， 较现有工法节省 18 小时工序占用时间 ； 仰拱填充施工工序时间对照表， 如下 ：

40、项目现有模式 采用快速施工设备备注 隧底开挖 （小时）12与混凝土工序平行作业 隧底出碴 （小时）2与混凝土工序平行作业 虚碴清理 （小时）4与混凝土工序平行作业 仰拱模版安装 （小时）43 仰拱混凝土浇筑 （小时）63 等强时间 （小时）42 中心沟模版安装1与仰拱模板同时完成 说 明 书 CN 102146796 A CN 102146798 A8/9 页 10 填充混凝土浇筑11 等强移动栈桥施工下一模2410 合计 （小时）5819 综上所述， 采用本发明中高速铁路双线隧道仰拱的施工工艺， 所需工序循环时间只有 现有工法循环时间的 1/3。 0040 二、 降低人力劳动强度， 提高机械

41、化水平 （1） 把仰拱模板设计为固定部分和活动部分， 利用铰接组合， 使仰拱模板安装、 拆除能 够简单快速地完成。 0041 （2） 采用端头梁来固定仰拱模架和中心水沟模架， 使模板系统形成为一个整体， 定 位准确。 0042 （3） 以端头梁为依托， 利用栈桥 2 为吊梁， 在自带电动设备移动端头梁的同时运载 模板系统， 移动就位快捷。 0043 （4） 分体式简易栈桥 2 体积小， 移动方便， 减少对了开挖区的覆盖面积， 便于机械 作业， 减少了人力劳动工作量。 0044 三、 施工成本大幅降低 前期使用的拼装小模板， 每 8 延米需要 320kg 以上的钢筋来加固和支撑， 需要 10 个

42、专 业木工 4 小时以上的工作时间来完成安装工作， 仰拱模板的安装费用约为 225 元 / 米。快 速施工法仅需不足 10kg 的钢筋， 5 个人 3 小时完成模板安装， 费用不足 80 元 / 米。采用快 速施工法， 每延米节约成本约 145 元。 0045 四、 工程质量明显提高 现有的仰拱小模板施工方法存在着板缝多， 错台易超限， 线条不直等缺陷。 大模板施工 方法又存在移动及加固困难， 易整体跑模的问题。 快速施工法采用整体模板， 端头梁定位固 定， 模架刚度好， 有效地解决了上述问题， 使仰拱混凝土达到了内实外美的效果。 0046 五、 为隧道快速掘进提供了保障 现有仰拱施工方法的一

43、个作业循环需要 3 天时间， 平均每天进度不足 3m ； 若要保证 进度， 则需增加仰拱施工作业面， 必然会加大掌子面与衬砌间的距离， 造成隧道工序安 全步距超过相关规范和规定的要求， 使得隧道施工进度与工序安全步距之间的矛盾 （主 要是仰拱、 二衬等后继工序进度赶不上掌子面开挖进度之间的矛盾）一直未能得到很 好的解决。采用 CRECGG-1 型高速铁路双线隧道仰拱快速施工设备， 可满足每月 235 米 （6m241931=235m） 的施工进度要求。若将本例栈桥 2 长度由 18 米加长到 22 米， 则可 满足每月 313 米 （8m241931=313m） 的施工进度要求。以此类推， 快

44、速施工法可在保 证隧道掌子面快速掘进的同时， 轻易地满足隧道施工各工序安全步距的要求。 0047 六、 优化洞内施工组织和工序分区、 利于标准化作业和安全文明施工 （1） 模架法施工工艺只需保留一个仰拱作业面， 减小了掌子面与二衬之间的作业面数 量和总长度， 减少了隧道施工安全危险源， 减少了工序分区间的相互干扰， 利于二衬等后继 工序及时跟进， 文明施工和标准化作业水平显著提高 ； （2） 采用双车道分离式简易栈桥 2， 移动方便， 保证了仰拱混凝土施工中的洞内交通畅 通， 保障了隧道施工安全 ； （3） 快速施工法的仰拱模板安装不需要吊装设备配合， 移动自成体系， 有效地避免了配 套机械设

45、备不足的干扰。 说 明 书 CN 102146796 A CN 102146798 A9/9 页 11 0048 本发明的高速铁路双线隧道仰拱的施工工艺， 率先在中铁二局股份有限公司承建 的贵广铁路油竹山隧道应用。 现场检验表明， 该设备的应用使得隧道施工变得更为快捷， 作 业面整洁、 生产成品结构美观， 从质量、 工期、 成本、 标准化作业、 人性化管理、 文明施工等方 面均取得了良好效果， 解决了隧道快速施工机械化配套课题中仰拱施工进度无法与掌子面 掘进进度保持一致的关键性问题。该设备及配套工法的成功开发与运用， 在业界得到广泛 赞誉， 相信随着其应用效益的进一步展现和系统功能的进一步开发

46、， 其应用价值和推广前 景将更为宽广。 0049 高速铁路双线隧道仰拱的施工工艺， 不仅仅运用于高速铁路双线隧道， 还可以广 泛地运用到铁路双线隧道、 多车道公路隧道及其它类似结构设计的隧道施工。 0050 本发明并不局限于前述的具体实施方式。 本发明扩展到任何在本说明书中披露的 新特征或任何新的组合， 以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。 说 明 书 CN 102146796 A CN 102146798 A1/8 页 12 图 1 说 明 书 附 图 CN 102146796 A CN 102146798 A2/8 页 13 图 2 说 明 书 附 图 CN 10214679

47、6 A CN 102146798 A3/8 页 14 图 3 说 明 书 附 图 CN 102146796 A CN 102146798 A4/8 页 15 图 4 说 明 书 附 图 CN 102146796 A CN 102146798 A5/8 页 16 图 5 说 明 书 附 图 CN 102146796 A CN 102146798 A6/8 页 17 图 6 说 明 书 附 图 CN 102146796 A CN 102146798 A7/8 页 18 图 7 说 明 书 附 图 CN 102146796 A CN 102146798 A8/8 页 19 图 8 说 明 书 附 图 CN 102146796 A