长大明挖隧道施工方法 【技术领域】
本发明涉及明挖隧道施工方法，尤其是涉及长大明挖隧道的施工方法。
背景技术
随着高速铁路建设的飞速发展和工程设计、施工技术的进步，铁路等级的不断提高，施工条件也越来越受到限制。受特殊条件的限制，长大明挖隧道作为一种重要结构形式，应运而生。
目前明挖隧道一般长度较短，且主要分布在进出口及地质复杂处，其施工方法基本为内模台车配上小块模板(作外模)进行施工；尚无一种成熟的长大规模明挖隧道的施工工艺。
【发明内容】
为了克服现有技术地上述缺点，本发明提供了一种长大明挖隧道的施工方法，该方法现场可操作性强，易于推广，保证了长大明挖隧道的施工安全和施工质量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种长大明挖隧道施工方法，包括如下步骤：
A、划定红线范围，规划施工区域及施工便道；
B、采用降水井水泵抽水，降水目标为地下水降到基坑底面以下0.5～1m；
C、放坡开挖至设计高程，先采用机械开挖，开挖到设计高程之上30cm时采用人工开挖修整，每向下开挖8m设置边坡平台，边坡坡率小于或等于1∶1.5；
D、开挖完成以后，对基底做承载力试验，基底承载力试验满足要求之后安装垫层木模板施工垫层混凝土，垫层混凝土强度达到50％之后，铺设基底防水卷材，卷材间搭接宽度大于等于15cm；防水卷材施工合格后在卷材面上施工5cm细石混凝土，对防水卷材进行保护；
E、仰拱钢筋绑扎、安装模板，然后采用汽车泵进行混凝土浇筑，在混凝土强度符合施工工艺要求之后，进行填充施工，填充过程中按照设计要求预埋电力过轨、通信过轨、沉渣井、中心排水管等设施；
F、衬砌施工，包括以下五个步骤：
①钢筋预扎架制作：按照衬砌内径制作钢筋预扎架，预扎架尺寸应略小于衬砌内径，预扎架下安装行走车轮，预扎架下留有车辆通道，在预扎架两侧设置可伸缩钢管的套筒，并在钢筋预扎架上安装护栏；
②钢筋绑扎：钢筋预扎架制作完成后，对仰拱边脚混凝土凿毛，将钢筋预扎架移动至衬砌施工区域，进行衬砌钢筋绑扎；钢筋骨架绑扎完毕后，安装纵向施工缝、横向施工缝中埋式止水带，变形缝、沉降缝采用钢边止水带加塑料泡沫板配合背贴式止水带，然后将注浆管紧贴止水带中线安装，最后进行综合接地钢筋焊接；
③台车就位：对模板进行打磨，涂刷脱模剂，在浇筑好的边墙上画出台车底部就位线，通过液压系统把台车外模底部准确的靠在就位线上，利用外模台车桁架吊住衬砌钢筋，然后移走钢筋预扎架，内模台车再移动就位，在台车的内外模板就位后进行整体调试和加固，加固时在台车两外侧设置顶撑加固；
④安装台车挡头板：挡头板采用木模板现场加工安装，应确保钢筋穿过挡头板时不得弯曲钢筋，挡头板缝隙用棉布堵死；
⑤用输送泵浇筑混凝土：浇筑要连续进行，并且将浇筑速率控制在每小时浇筑方量小于16m3；混凝土施工完毕后，对衬砌进行覆盖、洒水和养护；
G、当衬砌混凝土强度达到50％以上后，在衬砌外侧搭设脚手架，施工边墙和拱顶外包防水卷材，防水卷材施工合格后在卷材面上再铺设一层土工布；然后对称回填明洞两侧土方。
为了防止漏浆，还可在所述台车底部的内模外侧、外模内侧贴双面胶进行止浆。
为了确保混凝土密实，拆模后外观光洁，在所述用输送泵浇筑混凝土的过程中，可采用附着式振捣器加人工振捣。
为确保卷材紧贴衬砌，在所述防水卷材施工前应清除衬砌外侧杂物，然后在衬砌外涂刷一层冷底油；为提高防水效果，防水卷材间搭接宽度不小于15cm，搭接处用爬焊机焊接紧密，无缝隙，并在接缝处粘贴10cm宽的压条。
为确保回填土方坚实牢固，在所述回填明洞两侧土方时，土方按每层30cm分层回填，每回填一层用机械压实，压实度达到90％以上。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：本发明采用管井降水降低地下水位以后，放坡开挖至设计高程，依次施工垫层、防水卷材、仰拱及填充，采用内、外模台车施工二次衬砌，再进行外包防水施工，之后回填压实。由于在钢筋绑扎之前制作钢筋预扎架，采用钢筋预扎架进行钢筋绑扎，预扎架尺寸略小于衬砌内径，预扎架下安装行走车轮，并留有车辆通道，而且在预扎架两侧设置可伸缩钢管的套筒，因此保证了钢筋尺寸准确、提高了钢筋绑扎效率；由于采用了内、外模台车配合进行衬砌施工，且两套模板台车均安装液压装置和独立的走行系统，安装调试速度快，模板强度和刚度足够，保证了隧道净空断面、施工安全和混凝土表面质量，提高衬砌的施工效率；由于在所述的钢筋绑扎完成后，外模台车先就位，利用外模台车桁架吊住衬砌钢筋，然后移走钢筋预扎架，内模台车再移动就位，在台车的内外模板就位后进行整体调试和加固，加固时在台车两外侧设置顶撑加固，因此避免了钢筋预扎架移走后钢筋下挠侵占净空，保证钢筋保护层厚度。总之，本发明方法现场可操作性强，施工方法易于推广；既保证了施工安全，又增强了长大明挖隧道的施工质量。
【具体实施方式】
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。
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。
一种长大明挖隧道的施工方法，采用如下步骤：
1)准备施工设备
施工设备主要分为土方开挖及回填、钢筋加工及安装、混凝土拌制和浇筑、模板台车等四大类。土方施工机械有挖掘机、运输汽车、装载机、推土机、压路机等；钢筋方面设备有切断机、弯曲机、电焊机等；混凝土施工设备有拌和机、运输罐车、输送泵、汽车泵等；模板台车分内模和外模，由专业的台车生产厂家加工制作。
2)测量放样
测量人员进行施工放样，划定红线范围，规划施工区域及施工便道。对施工现场进行平整，修建施工便道，便道宽度不小于7m，压实良好以保证施工车辆频繁载重通行。绑扎施工电力设备，施工临时排水沟，选取弃土场地。
3)降水施工
开挖施工前必须进行基坑降水，采用降水井水泵抽水，降水目标为地下水降到基坑底面以下0.5～1m，降水井施工时，井底高程控制在基底以下2～3m为宜，井径采用Φ705mm，井间距8m，若降水效果不明显，采用双排降水井降水。
4)土方开挖
放坡开挖至设计高程，先采用机械开挖，开挖到设计高程之上30cm时采用人工开挖修整，避免扰动原状土体。每向下开挖8m设置边坡平台，边坡坡率1∶1.5，若遇边坡不稳定，可适当减小坡率，以保障施工安全。
5)垫层施工
开挖完成以后，对基底做承载力试验，基底承载力试验满足要求之后绑扎垫层木模板施工垫层混凝土。施工中对混凝土进行充分振捣，避免出现蜂窝麻面现象。施工时，应全断面纵向推进，严禁出现纵向施工缝。混凝土施工完毕后，进行混凝土收面及养护工作。
6)防水卷材铺设
垫层混凝土强度达到50％之后，铺设基底防水卷材。防水卷材铺设中做到纵横向平整，无明显褶皱，无卷材破损。卷材间搭接宽度不小于15cm，搭接紧密，无缝隙；为提高防水效果，在接缝处粘贴10cm宽的压条。防水卷材施工合格后在卷材面上施工5cm细石混凝土，对防水卷材进行保护。
7)仰拱施工
仰拱钢筋绑扎中要避免损坏防水卷材。为方便后续施工，衬砌边墙3m以下范围同仰拱钢筋一起绑扎完毕。钢筋原材和焊接应满足“型号正确、数量足够、质量合格、工艺达标”。
钢筋、模板安装合格后，采用汽车泵进行混凝土浇筑。施工中合理安排工、料、机施工组织，精细作业，充分振捣，确保混凝土质量合格；施工时，应全断面纵向推进，避免出现纵向施工缝。
8)填充施工
仰拱混凝土强度符合施工工艺要求之后，组织填充施工。施工中严格按照设计要求预埋电力过轨、通信过轨、沉渣井、中心排水管等设施。施工中避免沉渣井、中心排水管等设施堵塞。混凝土采用汽车泵或输送泵浇筑，浇筑应全断面纵向推进，避免出现纵向施工缝。混凝土施工完毕后进行收面、养护作业。
9)衬砌施工
①钢筋预扎架制作
钢筋绑扎前按照衬砌内径制作钢筋预扎架，要求钢筋预扎架有足够的刚度和稳定性，预扎架的主要材料为[18槽钢和Φ89mm钢管。为使钢筋预扎架能在衬砌内自由通行，其尺寸应略小于衬砌内径，并且设置行走车轮。为方便混凝土及其它材料运输，预扎架下留有车辆通道。钢筋预扎架两侧设置可伸缩钢管的套筒，绑扎钢筋时，随套筒内钢管的伸缩，可灵活调节作业面范围。为确保施工安全，钢筋预扎架上安装护栏。
②钢筋绑扎
施工前进行仰拱边脚混凝土凿毛，再进行拱圈钢筋绑扎。钢筋预扎架移动至衬砌施工区域，绑扎衬砌钢筋。钢筋焊接中，当受力钢筋需要接长时，接头需要同轴预弯，焊接采用双面搭接焊，焊缝长度不小于5d，同一焊接区域，接头面积百分率小于50％。钢筋骨架绑扎完毕后，组织中埋式止水带(或钢边止水带)安装，纵向施工缝、横向施工缝采用中埋式止水带；变形缝、沉降缝采用钢边止水带加塑料泡沫板配合背贴式止水带。止水带安装时，做到定位准确，始终保持止水带居中，止水带中线与施工缝、变形缝、沉降缝处在同一平面。注浆管安装中，为确保后续注浆效果，注浆管安装必须紧贴止水带中线。综合接地焊接中，采用“L”型Φ16螺纹钢对称焊接，以上作业完成后行走式台车就位。
③台车就位
台车就位是控制衬砌内、外轮廓线的关键，决定衬砌的几何尺寸。台车提前在旁边拼装完成，内、外模就位前，对模板进行打磨，涂刷脱模剂(柴机油)。在浇筑好的边墙上画出台车底部就位线，通过液压系统把台车外模底部准确的靠在就位线上，利用外模台车桁架吊住衬砌钢筋，然后移走钢筋预扎架，内模台车再移动就位。为了防止漏浆，底部内模外侧、外模内侧贴双面胶止浆。 内外模板就位后进行整体调试和加固，加固时在台车两外侧设置顶撑，以抵抗混凝土浇筑后对外模应力。
④挡头板安装
台车就位和加固经检查全部合格后，安装台车挡头板。挡头板采用木模板，现场加工安装。钢筋从挡头板缝隙中穿过，或者在挡头板中打孔让钢筋穿过，不得弯曲钢筋。挡头板缝隙用棉布堵死，确保浇筑混凝土时不漏浆。
⑤混凝土浇筑
混凝土采用输送泵浇筑，浇筑要连续进行，并且要控制浇筑速率，每小时浇筑方量以小于16m3为宜，减小混凝土对台车模板带来的压力，避免走模、暴模现象发生。混凝土浇筑中采用附着式振捣器加人工振捣，确保混凝土密实，拆模后外观光洁。混凝土施工完毕后，安排专人对衬砌覆盖、洒水、养护。
10)衬砌外包防水施工及土方回填
当衬砌混凝土强度达到50％以上后，在衬砌外侧搭设脚手架，按防水设计要求和规范施工边墙和拱顶防水卷材。防水卷材铺设前必须清除衬砌外侧杂物，在衬砌外涂刷一层冷底油，以利于卷材紧贴衬砌。防水卷材铺设中做到纵横向平整，无明显褶皱，无卷材破损。卷材间搭接宽度不小于15cm，搭接处用爬焊机焊接紧密，无缝隙；为提高防水效果，在接缝处粘贴10cm宽的压条。防水卷材施工合格后在卷材面上铺设一层土工布，对防水卷材进行保护。
防水卷材和土工布施工完毕后，对称回填明洞两侧土方。土方按规范每层30cm分层回填，回填后机械压实，然后再回填30cm，再压实，以此类推。回填土方压实度达到90％以上。
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。