CN109736847A - 一次性浇筑混凝土仰拱及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种一次性浇筑混凝土仰拱及其施工方法，在隧道仰拱的仰拱填充面下方直到仰拱初期支护的仰拱混凝土为无混凝土边界和混凝土分层的同一标号一次性浇筑的混凝土整体，施工时取消仰拱弧形模板仅安装仰拱边墙模板、仰拱端头模板和中心水沟模板，仰拱边墙模板安装于仰拱两侧边墙的预设高度，仰拱边墙模板的下端与预设的仰拱填充面平齐，向仰拱中部浇筑区域一次性浇筑混凝土到设计的仰拱填充面高度，向仰拱两侧边墙的仰拱边墙模板内浇注仰拱混凝土到预设高度。本发明施工工艺大幅简化，显著缩短了施工时间，减少了分层浇筑界面缝隙，防止裂隙水冻胀导致仰拱隆起，有效提高了仰拱施工质量，节省工程成本，在隧道施工中的应用势必越来越广泛。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，具体说是一种一次性浇筑混凝土仰拱及其施工方法。
背景技术
在目前隧道施工中，仰拱是为改善隧道上部支护结构受力条件而设置在隧道底部的反向拱形结构，是隧道结构的主要组成部分之一，它一方面要将隧道上部的地层压力通过隧道边墙结构或将路面上的荷载有效的传递到地下，而且还有效的抵抗隧道下部地层传来的反力。仰拱与二次衬砌构成隧道整体，增加结构稳定性。仰拱二次衬砌与填充目前普遍采用弧形模板分层浇筑，先安装包括弧形模板的模板系统后浇筑仰拱二次衬砌，养护后拆除弧形模板进行仰拱面填充，二次浇筑造成界面结合缺陷；施工工艺繁琐，工序之间转换时间长，延长了工期，严重制约仰拱施工进度，造成步距超标，严重影响隧道内施工安全。而这一做法是目前的标准化施作程序，由于力学性能无法等比缩小而无法缩小模具试验因此变更阻力大且设计资金和人力巨大，一直以来难以有所突破。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是力求简化仰拱二次衬砌和仰拱填充区域的浇筑工艺，缩短施工工期，优化施工质量。
所述的一次性浇筑混凝土仰拱，其特征在于：隧道仰拱由外层向隧道中心方向依次设有仰拱初期支护和仰拱二次衬砌，其中在仰拱中部的仰拱顶面为水平面的仰拱填充面，仰拱填充面下方直到仰拱初期支护的仰拱混凝土为无混凝土边界和混凝土分层的同一标号一次性浇筑的混凝土整体；
在仰拱的两侧矮边墙处的仰拱二次衬砌自仰拱填充面至仰拱填充面上方的设定高度。
在仰拱初期支护的仰拱混凝土内横向和纵向埋设有衬砌钢筋。
在仰拱填充面的中部纵向设有嵌入仰拱混凝土的中心水沟。
一次性浇筑混凝土仰拱的施工方法，其特征在于：包括下述顺序进行的施工步骤：
一、隧底开挖、清底
按照设计图纸断面图进行仰拱开挖，仰拱开挖出完渣土后清理仰拱基底，保证仰拱基底无虚渣；
二、仰拱隧底素喷砼
在开挖完成的仰拱内采用喷射混凝土施作仰拱初期支护；
三、防排水预埋件施作
在两侧初期支护和仰拱端头铺设土工布，采用射钉和热熔焊垫片将土工布固定在仰拱初期支护上，在两侧矮边墙土工布上固定布置排水盲管，在两侧仰拱初期支护和仰拱端头上贴合铺设防水软板，采用电磁焊机将防水软板与土工布上热熔焊垫片焊接牢固；
四、绑扎仰拱钢筋
按设计要求绑扎两层衬砌仰拱钢筋，衬砌仰拱钢筋与防水软板之间采用混凝土垫块支撑隔离；
五、安装模板
取消仰拱弧形模板仅安装仰拱边墙模板、仰拱端头模板和中心水沟模板，仰拱边墙模板安装于仰拱两侧边墙的预设高度，仰拱边墙模板的下端与预设的仰拱填充面平齐；在中心水沟的两侧安装中心水沟模板，在仰拱的前后两端安装仰拱端头模板；将排水盲管与仰拱边墙模板的泄水孔对接，并封堵，防止混凝土泄漏；
六、安装止水带
在模板的纵向施工缝布置中埋式止水带，仰拱端头环向施工缝布置中埋式止水带、背贴式止水带，仰拱两侧边墙纵向止水带使用固定卡具固定；
七、仰拱混凝土浇筑
向仰拱中部填充区域一次性浇筑仰拱填充混凝土到设计的仰拱填充面高度，向仰拱两侧边墙的仰拱边墙模板内浇注仰拱混凝土到预设高度；
八、拆除模板，仰拱混凝土养护
仰拱填充完成后，强度达到8Mpa时拆除仰拱模板，仰拱模板拆除后，及时对混凝土洒水养护，保证混凝土表面处于湿润状态。
5.根据权利要求4所述的施工方法，其特征在于：在第七步中，仰拱填充混凝土标号采用仰拱混凝土同等级标号混凝土，首先向仰拱中部填充区域一次性浇筑仰拱区域和仰拱填充区域，之后向仰拱两侧边墙的仰拱边墙模板内浇注仰拱混凝土，采用插入式振捣棒，垂直振捣密实。
按照采用仰拱二次衬砌和仰拱填充一次性浇筑，将施工工艺大幅简化，显著缩短了施工时间，同时消除了仰拱二次衬砌和仰拱填充之间的结合问题，有效提高了仰拱施工质量，且提高了施工效率，加快了施工进度，节省工程成本，在隧道施工中的应用势必越来越广泛。
附图说明
图1是本发明未加阴影的断面结构示意图，
图2是本发明断面结构示意图。
图中：1-仰拱初期支护，2-土工布，3-排水盲管，4-防水软板，5-衬砌钢筋，6-仰拱边墙模板，7-止水带，8-仰拱混凝土，9-仰拱矮边墙，10-仰拱填充面，11-内轨顶面，12-中心水沟，13-中心水沟模板，14-仰拱填充混凝土。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：如图2中所示隧道掌子面，最外层为仰拱初期支护1，下部两侧仰拱矮边墙9处开始为由仰拱混凝土8浇筑而成的仰拱二次衬砌，在下部的中部为仰拱填充混凝土14，现有技术中仰拱二次衬砌专指沿仰拱初期支护1向内均匀浇筑的一层加强支护层，在内埋钢筋并安装了全套封闭的模板，包括仰拱中部的仰拱弧形模板后，通常可采用高标号C50的混凝土从模板的窗口灌注，灌注完毕后拆去仰拱模板，安装中心水沟模板，采用低标号混凝土再次浇筑仰拱填充区域，分步施作和弧形模板的装拆需要耗费大量工期，且二次浇筑降低了仰拱安全性，在浇筑界面容易造成缝隙，导致膨胀系数不一，结合不稳。
本发明中将仰拱的混凝土浇筑一次完成，结构上看，仰拱混凝土和仰拱填充混凝土浇筑区域合为一体，消除了仰拱二次衬砌和仰拱填充区域的边界，仰拱混凝土和仰拱填充混凝土采用同样的混凝土标号，一次浇筑，仰拱二次衬砌和仰拱填充区域合为一体，不仅省略了大面积的弧形模板的制作、运输、安装和拆卸过程，而且避免了仰拱二次衬砌和仰拱填充区域膨胀系数不同和结合不稳固带来的负面影响。
在仰拱的两侧矮边墙处的仰拱二次衬砌高出仰拱填充面，高度按照设计要求施工，实施例中为在仰拱填充面上方，起到加强支护作用。
隧道两侧的排水盲管埋设在仰拱填充区，开口于中心水沟12，中心水沟12嵌设于仰拱填充区的中部，并顶面开口凸出于仰拱填充面10。仰拱二次衬砌区域内布设有两层钢筋层，在实施例中，根据设计要求，外层钢筋铺设与仰拱初期支护面保留5.5cm保护层厚度，内层钢筋铺设与两侧的仰拱二次衬砌表面保留5.5cm保护层厚度，内外层钢筋排距按设计要求布置，可以保持间距一致。
下面以具体的施工实施例来说明一次性浇筑混凝土仰拱的施工方法：
顺序进行下述步骤施工：
1、隧底开挖、清底
按照设计图纸断面图进行仰拱开挖，仰拱开挖出完渣土后清理仰拱基底，保证仰拱基底无虚渣。
2、测量
仰拱开挖及清理虚渣后，测量班组及时复测，判断是否存在欠挖，若存在欠挖，继续开挖及清理虚渣，保证仰拱开挖符合设计要求。
3、仰拱隧底素喷砼
经测量复核合格后，仰拱基底及时施作初期支护，作为实施例，仰拱初支采用湿喷C25喷射混凝土，厚度10cm。
4、防排水预埋件施作
防水软板、盲管安装
按照设计图纸进行土工布及防水软板施作，在两侧初期支护和仰拱端头铺设土工布2，采用起到固定排水管作用的环向胶带固定排水盲管3于土工布2上，在两侧初期支护和仰拱端头铺设防水软板4，采用电磁焊机将防水板4与土工布2上热熔焊垫片，热熔垫圈拱部按50cm环*80cm纵布置,边墙按80cm环*100cm环纵布置，在某项具体施工实施例中，土工布按照设计搭接长度5cm挂设，与热熔垫片一起由射钉固定在仰拱初支面，防水软板搭接长度15cm，焊缝宽度1.5cm，通过热熔垫片焊接固定。
隧道纵向设置两侧和中心的排水沟，防水软板、土工布固定后，在两侧矮边墙土工布上布置排水盲管3，采用100cm纵向盲管，在仰拱两端按照135度角度向外弯出。每板仰拱装设环向排水盲管一组，采用50cm透水软管。每板仰拱布置泄水孔四个，间隔6米。将拱部和边墙的渗水通过环向排水管、纵向排水管引入矮边墙内侧排水沟，通过排水底部排水管引入中心水沟，将水排至洞外
预埋件安装
仰拱段落里程内若存在变压器洞室、大避车洞、大避车洞兼直放站等确定是否预埋过轨管路。此外，仰拱间距每30米预埋横向排水管。
5、钢筋预制
根据设计图纸对仰拱钢筋进行预加工，提前确定所需钢筋长度并对仰拱钢筋进行预弯。
6、绑扎钢筋
按照设计图纸按照要求进行钢筋绑扎，在具体的实施例中，主筋采用Ф18螺纹钢筋，间距20cm，分布筋采用Ф10圆钢，间距25cm，勾筋采用Ф6圆钢，布置于每个钢筋交叉点。仰拱钢筋5与防水板4之间采用混凝土垫块支撑隔离，以确保仰拱衬砌钢筋混凝土保护层。仰拱上下两层钢筋层间距35.5cm，保护层厚度5.5cm。主筋外露长度分别为126cm和63cm，搭接长度63cm。钢筋绑扎过程中按照要求绑扎垫块，每平米要求不少于4个。
7、安装水沟模板、端头模板、止水带
仰拱钢筋绑扎完成后进行仰拱模板及止水带的安装。先由测量班组现场进行放样，确定模板固定位置，保证混凝土厚度符合要求以及不侵线。
安装仰拱边墙模板、仰拱端头模板、中心水沟模板6，取消仰拱弧形模板，也就是在仰拱边墙模板下端不设置模板，仰拱边墙模板下端为仰拱填充面高度。在仰拱的前端和后端安装仰拱端头模板。中心水沟的外侧面安装中心水沟模板6。相邻的模板间连续拼接，仰拱边墙模板面设置为仰拱表面设计位置，大致与仰拱初期支护面平行，安装固定后，防止混凝土跑模泄漏。
纵向施工缝布置中埋式钢边止水带一条，环向施工缝布置中埋式橡胶止水带、背贴式橡胶止水带各一条。居中布置，外露搭接长度不少于50cm。止水带7与仰拱端头模板6采用定型固定。止水带起到混凝土接缝处防水的作用，止水带分为两侧边墙中埋止水带和仰拱端头中环向埋止水带，仰拱两侧边墙纵向止水带使用固定卡具固定
8、混凝土拌制
根据实验室出具配料单，由拌和站统一拌制仰拱混凝土。
9、混凝土运输
拌和站完成混凝土拌制后由混凝土运输车自拌和站运输至施工现场。
10、仰拱混凝土浇筑
现场仰拱一次浇注，可利用仰拱栈桥一次性浇筑仰拱混凝土8和仰拱填充混凝土14，仰拱填充边浇筑边振捣，采用插入式振动棒，变换位置时，应竖向缓慢拔出，振捣密实，不得在混凝土浇筑仓内平拖，不得碰撞模板、钢筋和预埋件。仰拱混凝土高度控制在与仰拱填充面相齐，仰拱填充混凝土采用同等级标号混凝土，浇筑结束后注意仰拱顶部的收面、标高控制，确保仰拱填充面平整度和标高满足设计要求。
可以同步浇筑或优先浇筑仰拱填充区域，也可以首先向仰拱中部浇筑区域一次性浇筑仰拱区域和仰拱填充区域，之后向仰拱两侧边墙的仰拱边墙模板内浇注仰拱混凝土。
11、仰拱填充完成后，强度达到8MPa时方可拆除仰拱模板，仰拱模板拆除后，脱模后，及时对混凝土进行养护，保证混凝土表面处于湿润状态。气温低于5℃时禁止洒水养护。
Claims (5)
1.一种一次性浇筑混凝土仰拱，其特征在于：隧道仰拱由外层向隧道中心方向依次设有仰拱初期支护(1)和仰拱二次衬砌，其中在仰拱中部的仰拱顶面为水平面的仰拱填充面(10)，仰拱填充面(10)下方直到仰拱初期支护(1)的仰拱混凝土(8)为无混凝土边界和混凝土分层的同一标号一次性浇筑的混凝土整体；
在仰拱的两侧矮边墙处的仰拱二次衬砌自仰拱填充面(10)至仰拱填充面上方的设定高度。
2.根据权利要求1所述的混凝土仰拱，其特征在于：在仰拱初期支护(1)的仰拱混凝土(8)内横向和纵向埋设有衬砌钢筋(5)。
3.根据权利要求1所述的混凝土仰拱，其特征在于：在仰拱填充面(10)的中部纵向设有嵌入仰拱混凝土(8)的中心水沟(12)。
4.一种一次性浇筑混凝土仰拱的施工方法，其特征在于：包括下述顺序进行的施工步骤：
一、隧底开挖、清底
按照设计图纸断面图进行仰拱开挖，仰拱开挖出完渣土后清理仰拱基底，保证仰拱基底无虚渣；
二、仰拱隧底素喷砼
在开挖完成的仰拱内采用喷射混凝土施作仰拱初期支护(1)；
三、防排水预埋件施作
在两侧初期支护和仰拱端头铺设土工布(2)，采用射钉和热熔焊垫片将土工布(2)固定在仰拱初期支护(1)上，在两侧矮边墙土工布上固定布置排水盲管(3)，在两侧仰拱初期支护(1)和仰拱端头上贴合铺设防水软板(4)，采用电磁焊机将防水软板(4)与土工布(2)上热熔焊垫片焊接牢固；
四、绑扎仰拱钢筋
按设计要求绑扎两层衬砌仰拱钢筋(5)，衬砌仰拱钢筋(5)与防水软板(4)之间采用混凝土垫块支撑隔离；
五、安装模板
取消仰拱弧形模板仅安装仰拱边墙模板(6)、仰拱端头模板和中心水沟模板(13)，仰拱边墙模板(6)安装于仰拱两侧边墙的预设高度，仰拱边墙模板(6)的下端与预设的仰拱填充面(10)平齐；在中心水沟(12)的两侧安装中心水沟模板(13)，在仰拱的前后两端安装仰拱端头模板；将排水盲管(3)与仰拱边墙模板(6)的泄水孔对接，并封堵，防止混凝土泄漏；
六、安装止水带
在模板的纵向施工缝布置中埋式止水带，仰拱端头环向施工缝布置中埋式止水带、背贴式止水带，仰拱两侧边墙纵向止水带使用固定卡具固定；
七、仰拱混凝土浇筑
向仰拱中部填充区域一次性浇筑仰拱填充混凝土(14)到设计的仰拱填充面(10)高度，向仰拱两侧边墙的仰拱边墙模板(6)内浇注仰拱混凝土(8)到预设高度；
八、拆除模板，仰拱混凝土养护
仰拱填充完成后，强度达到8Mpa时拆除仰拱模板，仰拱模板拆除后，及时对混凝土洒水养护，保证混凝土表面处于湿润状态。
5.根据权利要求4所述的施工方法，其特征在于：在第七步中，仰拱填充混凝土标号采用仰拱混凝土同等级标号混凝土，首先向仰拱中部填充区域一次性浇筑仰拱区域和仰拱填充区域，之后向仰拱两侧边墙的仰拱边墙模板(6)内浇注仰拱混凝土(8)，采用插入式振捣棒，垂直振捣密实。
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