隧道仰拱施工工藝研究

白 雪

（中交路橋南方工程有限公司，北京 101121）

在隧道底部設(shè)置的拱形結(jié)構(gòu)—仰拱，其作用主要是對上部支護結(jié)構(gòu)的受力條件進行改善。作為組成隧道結(jié)構(gòu)所不可或缺的部分，仰拱的作用并不僅僅是借助隧道邊墻結(jié)構(gòu)，將地層壓力、路面荷載向地下進行傳遞，還包括對地層所傳來反力進行抵抗，圍繞隧道仰拱施工所適用工藝展開探析，其重要性不言而喻。

1 工程概況

海子街隧道地處貴州高原西北部向四川盆地過渡的邊緣地帶，為畢節(jié)市海子街所轄，交通便利。隧道區(qū)最高點高程1661.1m，最低點高程1468.6m，相對最大高差192.5m。左幅隧道起訖樁號ZK24+020～ZK24+830，長810m，最大埋深約71m。右幅隧道起訖樁號YK24+010～YK24+827，長817m，最大埋深約71m。隧道平面線形呈S形，左右幅隧道進口段平面線形均位于R=750m，出口段均位于R=830m的圓曲線上。左右幅隧道均為上坡，縱坡坡度均為0.5%。進口為端墻式洞門。隧道進口為磚廠料場，受料場開挖影響，地表破壞嚴重，縱坡較陡，植被不發(fā)育。出口為端墻式洞門。出口位于山體脊部，地形坡度相對較陡，植被較發(fā)育，多為灌木及旱地。圍層等級為Ⅳ-Ⅴ級圍巖[1]。

2 仰拱施工要求

（1）相關(guān)人員應(yīng)根據(jù)支護情況、圍巖受力情況，組織仰拱施工的開展，在不給前方掘進施工帶來影響的前提下，以設(shè)計方案為依據(jù)，完成相應(yīng)的施工環(huán)節(jié)，參考拱墻施工情況，進行初期支護、混凝土施工，加快支護結(jié)構(gòu)閉合的速度。（2）在實際施工的過程中，施工人員應(yīng)重視模板的使用，為混凝土澆筑質(zhì)量提供保證。（3）支護、模筑、回填等環(huán)節(jié)，應(yīng)分別開展，這樣做對施工質(zhì)量的提高，具有積極作用。（4）施工人員應(yīng)保證接縫平順，在此基礎(chǔ)上，進行防水處理，使用強度相同的混凝土，對超挖部位進行回填。實踐證明，只有做到以上要求，才能保證仰拱施工取得應(yīng)有的效果。

3 仰拱施工工藝探析

3.1 隧道開挖

（1）正常情況下，隧道仰拱結(jié)構(gòu)為類橢圓形，如圖1所示，在開挖過程中，測量人員應(yīng)對仰拱底標高進行嚴格控制，杜絕出現(xiàn)欠挖、大超挖的情況，對于允許范圍內(nèi)的超挖，可選擇對標號相同的混凝土進行襯砌與澆筑，對于超出允許范圍的超挖，施工人員應(yīng)視情況，選擇10號漿砌片或混凝土進行回填，切記不可隨意使用渣體進行回填。（2）在對仰拱進行澆筑前，測量人員應(yīng)對仰拱底標高進行測量，如果發(fā)現(xiàn)開挖斷面與設(shè)計要求存在差距，應(yīng)繼續(xù)開挖，待開挖斷面符合設(shè)計要求后，方可進行澆筑。（3）仰拱施工通常采用半幅推進法，具體來說，就是先對一半斷面進行開挖，另一半斷面作為施工通道，完成澆筑后，再對另一半斷面進行施工，依次循環(huán)，加快進度。判斷可否對另一半斷面進行施工的依據(jù)有兩個，一個是仰拱回填長度＞30m，另一個是回填強度≥90%。（4）完成隧道仰拱的開挖后，施工人員需盡快將浮渣清除并排除積水，這樣做的目的是為后續(xù)施工提供便利[2]。除此之外，需要引起相關(guān)人員重視的內(nèi)容，還包括施工進尺，一般來說，仰拱施工的進尺應(yīng)≤5m，進行開挖后，及時支護并澆筑，避免引發(fā)不必要的問題。

圖1 隧道仰拱結(jié)構(gòu)

3.2 混凝土支護

（1）對混凝土配合比加以確定，以設(shè)計圖紙為依據(jù)，完成混凝土噴射施工。（2）處于特殊地質(zhì)環(huán)境中的仰拱，往往需要通過立拱架的方式，對襯砌強度進行加強，無論是安裝、加工還是其他工藝，均應(yīng)當以設(shè)計圖紙為依據(jù)。（3）根據(jù)設(shè)計圖紙?zhí)岢龅囊?，確定施工所用鋼筋，完成搭接、焊接、加工等環(huán)節(jié)，對鋼筋接頭進行預(yù)留，使其成為拱墻的一部分。

3.3 模板架設(shè)

施工模板所使用軌模、槽鋼、鋼制邊側(cè)模板的剛度，均應(yīng)達到有關(guān)要求，切記不可使用易變形模板，例如，塑料模板、木質(zhì)模板等。另外，模板需要滿足的要求，還包括尺寸標準、便于裝卸、周轉(zhuǎn)率高、剛度優(yōu)秀、接縫嚴密、穩(wěn)定性加、表面光滑等。正式開始支模前，施工人員應(yīng)將脫模劑涂刷在模板表面，杜絕使用變色、易黏油料，再對模板的安裝位置，進行測量并放樣，確定仰拱底標高。所安裝模板應(yīng)滿足平順、穩(wěn)固的要求，可以承載負責澆筑、振實或整平混凝土設(shè)備的重量，保證即使遇到振動或沖擊，也不會出現(xiàn)位移。如果所安裝模板無法滿足上述要求，施工人員可視情況選擇增加橫撐、斜撐或剪刀叉的方式，增加其強度。完成模板的安裝后，將預(yù)留件位置、仰拱頂標高標注在模板上，為后續(xù)施工提供參考。

3.4 模板拆除

正常情況下，混凝土只有在達到2.5MPa的強度后，才能進行脫模。夏季脫模時間通常為12～15h，冬季脫模時間為15～24h。過早脫模，會導(dǎo)致砼被拉壞，過晚脫模，又會增加脫模難度，施工人員應(yīng)視情況確定脫模時間。隨后，便可將模板拆除，在此過程中，施工人員應(yīng)避免對模板進行猛烈強敲打，待模板卸落，方可進行清除灰漿、維修整理等后續(xù)環(huán)節(jié)。

3.5 混凝土澆筑

（1）在對混凝土進行澆筑前，施工人員應(yīng)結(jié)合實際情況，確定配合比，完成試拌，聯(lián)合實驗室，反復(fù)檢查所生產(chǎn)混凝土質(zhì)量。（2）先對坍落度進行檢查，若檢查結(jié)果表明，坍落度在標準范圍內(nèi)，則可以將混凝土入模，制作對抗折、抗壓強度進行檢測的試件。（3）分層澆筑混凝土，嚴格控制每層混凝土的厚度，以≤30cm為最佳。振搗過程中，振動棒移動間距的最大值為35cm，待混凝土密實后，方可對下一部分進行振動，混凝土密實的標志為停止下沉、表面泛漿。（3）振動過后，緩慢提出振動棒，避免處于振動狀態(tài)的振動棒，與鋼筋、模板或其他預(yù)埋件發(fā)生碰撞。（4）在對混凝土進行澆筑時，應(yīng)避免出現(xiàn)離析的情況，為澆筑質(zhì)量提供保證。（5）被運送到施工現(xiàn)場的混凝土，應(yīng)在第一時間完成澆筑。這是因為存放時間越長，混凝土所引起坍落度的損失越大。提高坍落度的關(guān)鍵是對混凝土進行拌和，所采用原料應(yīng)為水泥漿而非自來水，待坍落度達到施工要求，再進行澆筑，另外，如果需要中斷混凝土的澆筑，施工人員應(yīng)嚴格控制中斷時間，保證其不超過已澆筑混凝土初凝的時間。（6）完成澆筑后，如果發(fā)現(xiàn)混凝土表面存在泌水過多的情況，在不會給已澆混凝土帶來影響的前提下，采取相關(guān)措施將泌水排除，為混凝土質(zhì)量、外觀提供保證[3]。

3.6 混凝土養(yǎng)護

如果不及時對澆筑后混凝土進行養(yǎng)護，水分大量蒸發(fā)，極易導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)脫水情況。水泥顆粒在形成凝膠體后，無法通過水化向穩(wěn)定結(jié)晶進行轉(zhuǎn)化，黏結(jié)力不足，混凝土粉狀、片狀脫落的現(xiàn)象難以避免，另外，對于沒有達到特定強度的混凝土而言，水分大量蒸發(fā)，還會使自身面臨收縮變形、產(chǎn)生裂紋的問題，如圖2所示。由此可見，對混凝土進行養(yǎng)護很有必要。對隧道仰拱施工來說，澆筑作業(yè)告一段落后，施工人員就可以對所澆筑混凝土進行養(yǎng)護。在溫度較高的季節(jié)，只需要進行灑水養(yǎng)護即可，在溫度較低的冬季，施工人員還應(yīng)對保溫工作引起重視。養(yǎng)護初期，應(yīng)禁止行人、車輛通行，經(jīng)過測試，在確定所澆筑混凝土強度達到預(yù)期強度的40%之后，行人可通行，通過相應(yīng)的強度試驗后，車輛方可通行。

圖2 混凝土裂縫

3.7 其他注意事項

文章所討論工程在開挖隧道的過程中，出現(xiàn)了嚴重滲水的情況，為了將滲水帶來的不利影響降到最低，在對仰拱進行澆筑的過程中，施工人員將側(cè)重點放在了控制環(huán)向施工縫、水平施工縫的方面，二者所采用防水工藝均為止水帶。每隔10m，設(shè)置一道環(huán)向施工縫，所采用止水條的材質(zhì)為膨脹橡膠，帶有注漿管，在施工正式開始前，施工人員應(yīng)將SR緩膨劑涂抹在止水條表面，避免止水條在混凝土尚未凝結(jié)時就發(fā)生膨脹。在仰拱厚度1/2處，對止水條進行預(yù)埋，由于止水條處于襯砌混凝土之中，因此，在振搗混凝土并對止水條進行定位時，施工人員應(yīng)對振搗壓力、安裝位置引起重視，在保證振搗充分的前提下，杜絕止水條出現(xiàn)偏移的可能，提高二者的貼合度。除此之外，在對水平施工縫的止水條進行埋設(shè)時，應(yīng)每隔50cm對鋼筋卡進行設(shè)置，目的是固定止水條，避免在對混凝土進行澆筑時，下墜的混凝土將止水條壓倒，致使止水條失效。與此同時，環(huán)向止水帶同樣需要對鋼筋卡進行設(shè)置，在端模板上固定止水條與鋼筋卡，止水條與鋼筋卡隨著端模板被拆除而拆除。實踐證明，這樣做可以使止水條的安裝質(zhì)量、定位準確性得到保證。

4 結(jié)束語

通過對上文中討論的內(nèi)容進行分析可以看出，從本質(zhì)上來說，仰拱屬于能夠?qū)β访媾R時荷載、底層永久荷載加以承受的地基梁，聯(lián)合二次襯砌，共同構(gòu)成了隧道的整體，為隧道結(jié)構(gòu)具有的穩(wěn)定性提供保證。在實際施工的過程中，施工人員應(yīng)對上述工藝進行合理使用，在保證施工質(zhì)量的前提下，提高施工效率。