[发明专利]隧道仰拱基础隔段整幅开挖、浇筑混凝土方法和仰拱栈桥装置

说明书

技术领域

本发明属于隧道和地下工程的仰拱混凝土整体施工方法，主要提出了一种隧道仰拱基础隔段整幅开挖、浇筑混凝土方法和仰拱栈桥装置。

背景技术

铁路隧道轨面以下部位、其它隧道(如公路隧道)路面以下部位俗称为仰拱，隧道施工时，隧道仰拱上部的开挖、支护必须先行施工一段距离后，才有空间安排仰拱的施工，这样就存在着前方施工和后方仰拱施工的干扰问题，为了解决隧道仰拱施工与前方开挖作业面的干扰，保证运输道路通畅，以往仰拱施工大多采用半幅施工方式，即一侧通行车辆另一侧进行仰拱的开挖，仰拱是隧道的薄弱部位，这一方式不可避免地使隧道仰拱存在着纵向施工缝，破坏了仰拱结构的整体性，对于铁路客运专线，衬砌结构的底部要承受高速带来的附加动载荷，隧底的刚度及均匀性要求高，即客运专线隧道仰拱施工中不应存在着纵向施工缝，仰拱应整幅施工，同时要求极为严格的是要待仰拱混凝土强度达100％后才能承载，即是说要待混凝土强度终凝后，其上才能作为运输通道。这样一来，在仰拱开挖直至仰拱混凝土浇筑、仰护完成这一时间内，仰拱施工段就不能通行隧道前方的开挖、支护施工机械及运输车辆等，隧道前方的施工也就就无法继续进行，为了破解这一难题，隧道仰拱施工主要采取了仰拱栈桥施工技术，通过多设置仰拱栈桥，长时间架设以满足仰拱混凝土龄期及保证前方仰拱连续施工的目的，保证仰拱混凝土的施工质量，从根本上消除隧底质量隐患，并解决仰拱施工与开挖运输作业面的干扰，保证运输道路通畅。

隧道仰拱施工移动栈桥是一种两端有引桥的简单简支梁，根据栈桥前移方法目前一般采用步进式栈桥方式，步进方式的移动仰拱栈桥基本结构见图1。

栈桥外形尺寸：主桥长14M，加引桥总长30M，桥面总宽3M，总重约27t。通过车辆最大总重40t，主桥采用Q235钢材，最大荷载时应力为60MPa，为许用应力130MPa的46％，总安全系数为3.8。栈桥液压系统采用中压系统，使用压力12MPa。

步进行程1500mm，行程循环时间2分钟，步进10M约需20分钟。

采用步进式仰拱栈桥施工隧道仰拱混凝土的方法为：先用扒渣机对仰拱前方进行清渣，清出前支腿支撑(部件10)的位置后，进行仰拱栈桥就位，栈桥移动时，先由前后支腿支撑(部件2、10)，通过主桥(部件3)上的纵移油缸

(部件9)使主桥前移1.5m，然后由主桥支撑，通过前支腿油缸(部件10)回收前支腿，再通过纵移油缸使前支腿前移1.5m，以此循环，直至整个栈桥前移一个循环。

仰拱栈桥就位后，继续清理栈桥下剩余的渣土，完成后进行隧道仰拱初期支护施工，帮扎仰拱钢筋，进行仰拱衬砌混凝土灌注并进行养护，仰拱施工工艺流程为：

仰拱土方爆破→清渣→移动仰拱栈桥就位→仰拱剩渣清除→仰拱初期支护施工→仰拱钢筋绑扎→仰拱衬砌砼灌注→仰拱填充砼灌注→砼养护→进入下一循环。

采用步进式仰拱栈桥进行仰拱混凝土施工，一次仰拱混凝土灌注循环长度达到10M。采用此种方式，有效减小了仰拱施工和开挖面的施工干扰，栈桥的刚度强度满足最大满载总重的冲击以及紧急制动的冲击要求，栈桥支腿的接地结构应能适应地面的不平整或各向斜度，栈桥移动操作简便，其缺点是栈桥结构重量大，所占空间大，步进速度慢，步进行程1500mm，行程循环时间2分钟，步进10M约需20分钟。同时栈桥前移需要清渣，不能保证运输的连续畅通。

一次仰拱混凝土灌注循环长度10M，每循环时间需6天，则仰拱月进度约为50M，如要求进度较高时，需要增加多组栈桥，造价高。

发明内容

本发明的目的即是提出一种隧道仰拱基础隔段整幅开挖、浇筑混凝土方法和仰拱栈桥装置，以满足仰拱混凝土龄期及保证前方仰拱连续施工的要求，保证仰拱混凝土的施工质量，从根本上消除隧底质量隐患，并解决仰拱施工与开挖运输作业面的干扰，保证运输道路通畅。

本发明所提出的方法为：对隧道仰拱基础进行隔段整幅开挖、浇筑混凝土施工作业；开挖时在所开挖仰拱槽的上方安装过轨梁构成仰拱栈桥，即将过轨梁两端安装在所开挖仰拱槽相邻的仰拱槽段土渣或已完成的仰拱基础混凝土上，依次隔段进行仰拱槽段土渣开挖，并对已开挖完毕的仰拱槽依次进行混凝土浇筑及养护作业；将已养护完成的仰拱槽上方的仰拱栈桥拆移至前方待开挖的仰拱槽段或依次移至后方架设在两段已养护完成的仰拱槽基础混凝土之间，在它们之间待开挖的仰拱槽段上方重新构成仰拱栈桥，依次进行对应段仰拱槽段进行开挖、浇筑仰拱槽混凝土基础作业，实现过轨梁栈桥的循环使用，实现隧道仰拱基础的连续开挖、混凝土浇注施工。