专利名称：自行式仰拱模板施工方法
自行式仰拱模板施工方法
技术领域：
本发明涉及一种隧道和地下工程的仰拱混凝土模筑的施工方法，具体涉及一种隧 道仰拱的自行式仰拱模板施工方法。
背景技术：
隧道仰拱是指隧道路面下面的支护，仰拱施工在隧道衬砌中一般是先浇筑，浇筑 后模板台车就可以在仰拱砼上定位和支撑，从而进行隧道拱墙砼的浇筑。目前，国内在隧道仰拱施工中采用整体模板的实例很少，大部分是人工利用小钢 模或槽钢拼装，再利用大量的钢筋对小钢模或槽钢进行焊接定位和加固；而部分采用整体 模板施工的，需要大型的起吊机械如挖掘机、装载机配合进行模板的吊装就位，施工工效不 高。由于模板的加固定位受人工拼装模板或整体模板吊装的不定影响因素较大，造成仰拱 模板在浇筑过程中跑模，纵向施工缝处混凝土不能及时振捣或振捣不密实；且模板就位加 固需要大量的人员或机械配合进行，耗时长，使得隧道施工中比较重要的环节仰拱施工的 进度往往跟不上开挖的进度，造成隧道不能及时封闭基底成环，隧道施工安全步距不能得 到有效的控制。上述施工实例中，利用大量的钢筋对模板进行加固不仅浪费大量的资源，且与国 家倡讨的节约型社会不相符；同时大量的人员及电焊机等小型机具堆积在洞内仰拱施工作 业处，不利于隧道文明施工和施工安全。
发明内容为了克服背景技术中的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种自行式仰拱 模板施工方法；以满足仰拱施工的进度对于隧道开挖进度的快速跟进的要求，从根本上解 决了仰拱施工模板安装加固的施工难点，更好的控制了仰拱施工的质量，使纵向施工缝处 混凝土振捣较普通模板施工密实，且相应提高了施工工效。为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案本发明的自行式仰拱模板施工方法，将仰拱施工中模板安装加固的各道工序整合 在一起，充分利用机械的快速及可靠性能，达到快速施工的目的。具体包括如下施工步骤a)、根据设计要求放样出仰拱开挖断面及纵向施工缝的控制线；根据仰拱的弧形 断面按照爆破设计参数准确的放样出底板眼的孔位，底板眼放样时为防止过大的超挖造成 砼回填量过大应将底板眼向上抬高5 IOcm;同时在环向施工缝处两侧边墙对应里程高出 纵向施工缝20cm的位置利用膨胀螺栓放样出仰拱施工的控制基准点；b)、对隧道仰拱进行光面爆破开挖；根据确定的仰拱开挖断面大小及岩石的软硬 程度做出仰拱光面爆破设计，底板眼间距尽量控制在40 50cm之间，采用间隔装药；C)、移动仰拱栈桥就位；若采用普通机械式仰拱栈桥，其就位方法为先在下一仰拱循环处安放好栈桥钢
4架蹬，然后采用装载机、挖掘机等大型机械设备一前一后各一台将栈桥两端固定后向上举 起，然后前车向前退，后车向前进，将栈桥抬到下一个仰拱循环处，重复操作就将两片栈桥 移动就位；在移动栈桥过程中尽量采用装载机作为前车移动栈桥；若采用步进式仰拱栈桥，其就位方法为先用扒渣机或挖机对仰拱前方进行场地 平整，清理出仰拱栈桥前支腿支撑的位置后，进行仰拱栈桥就位；栈桥移动时，首先铺设好 拱栈前后行走轮轨道，轨道铺设长度不能超过12米；其后收栈桥的前后支腿、前后引桥，紧 接操纵液压系统进行栈桥的纵向移动；栈桥就位后，放下栈桥前后支腿并固定，之后放下栈 桥前后引桥，工序完成；d)、利用挖掘机和运输设备将仰拱石碴装运出洞外弃碴场，采用人工清理干净仰 拱基底，要求不能虚碴；e)、安装仰拱端头模板；仰拱端头模板根据仰拱环向弧形制作，由上下两层拼装而 成，上下层模板高度为仰拱设计厚度的1/2 ；待出渣完成，现场人员对仰拱按设计要求进行检查，以达到设计仰拱尺寸要求；如 果仰拱里存水，则要用抽水机抽掉里面的水；然后在挖好的设计仰拱框架下以设计施工缝 间距进行仰拱端头模板的安装，若是独立第一次仰拱填充，需要进行仰拱两端端头模板的 安装，若是一次以上连续仰拱施工，需要进行连续仰拱端头模板的安装；安装时先放出仰拱端头模板的安装位置，然后用钢筋打桩固定仰拱端头模板位 置；安装弧形的仰拱端头模板时，用铅锤校正其竖直度，找到支撑点焊接钢筋加固模板，固 定仰拱端头模板位置，防止在打仰拱混凝土时倾覆；之后在上下两层仰拱端头模板的拼缝 处安装仰拱止水带，仰拱端头模板安装完成；f)、铺设钢轨，移动仰拱模板就位；移动仰拱模板装置由钢结构桁架下部的纵移机构、横移机构，钢结构桁架下部前 后端的前后液压支腿、钢结构桁架上部的配重小车机构及钢结构桁架下部前端的仰拱模板 组成；横移机构在纵移机构的上层，带动钢结构桁架、配重小车以及移动仰拱模板在轨道上 横向左右滑动，以此来调整移动仰拱模板横向就位；配重小车机构由小车轨道、小车、电动 行走部分以及水泥块组成；其中，横移机构的动力由液压油缸提供，经丝杆千斤传动；纵移 机构的动力由电动机提供，经减速器减速后输出纵向勻速恒扭矩；根据施工设计要求在已完成的仰拱砼面上放出钢轨铺设位置，再人工铺设好钢 轨；钢轨铺设好后，操纵纵移机构使整车沿着钢轨向前纵移至要施工工作面；纵移就位后， 操作横移机构的液压系统，放下整组仰拱模板使其达到仰拱施工要求，此时检查仰拱断面 数据是否与设计相符，如有偏差则使用横移机构进行调整；再次检查所有数据与设计相符 后，放下前后液压支腿并固定，之后移动配重小车到钢结构桁架的中间位置处以压实仰拱 模板，防止仰拱模板端上浮，保证仰拱填充时达到设计精度；g)、仰拱模板支撑牢固；仰拱模板就位后，采用横移机构的丝杆千斤顶连接移动仰拱模板与仰拱模板端桁 架，增加仰拱模板稳定性；h)、浇筑仰拱混凝土；i)、混凝土养护到达设计脱模强度后，横移机构的液压油缸缩回，收起丝杆千斤 顶，仰拱模板脱模。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性(1)、本方法中仰拱模板及钢结构桁架一次加工成型，成本较低，采用钢结构桁架 代替传统方法中的大量钢筋对仰拱模板进行定位加固，操作方便、需要的劳动力较少，提高 了施工工效。(2)、本仰拱模板较普通仰拱模板多了配重小车机构，在打仰拱混泥土时模板不易 上浮，纵向施工缝处混凝土振捣较普通模板施工密实，对提高隧道工程施工质量有积极作 用。(3)、采用自行式仰拱模板后，仰拱施工各工序间的循环时间更加合理，缩短了仰 拱施工的整个工序时间。从整个开始就位到安装完毕整个用时只需要2个小时就可完成， 而采用传统的施法施工最少用时在5 6个小时。为此使整个隧道施工能均衡进行，有利 于保证工期。(4)、节约成本，实现较大经济效益。采用仰拱模板及钢桁架后，将其做为仰拱施工 所需的周转机具进行统一使用管理，减少了零星材料的周转次数避免了材料严重浪费的现 象，同时实现了仰拱模筑混凝土的浇筑，减少了因小块钢模拼装出的尺寸偏差引起砼的浪费。
图1为本发明仰拱模板装置的主视图；图2是本发明仰拱模板的断面图；图3为本仰拱模板脱模状态图大样图；图4为浇筑仰拱混凝土图；图中1、纵移机构；2、横移机构；3、仰拱模板；4、配重小车机构；5、钢结构桁架； 6、后液压支腿；7、前液压支腿；8、钢轨；9丝杆千斤顶；10、液压油缸；11、仰拱端头模板。
具体实施方式以下实施例可以更详细地解释本发明，但本方法保护范围并不局限于以下实施 例。结合附图1 4，以某隧道仰拱施工为例对采用的自行式仰拱模板施工方法加以 具体说明；工程概况隧道全长14598米，III级围岩7185米，占全隧的49. 2% ；IV、V级围岩7413米，占 全隧的50. 8%。全隧大型区域断裂带13条，分进口及1号平导、1号横洞、2号横洞和出口 四个作业工点组织施工。隧道均设计为有仰拱的复合式衬砌断面，地质条件较为复杂，且处 于岩溶地区，渗水量大。本工程设计的仰拱段弧长为14m，一次浇筑的长为12m。开挖设备采用了先进的三臂凿台车，配以大型的出碴装运设备。施工过程为(1)根据设计图纸给定的仰拱弧形尺寸放样出仰拱开挖断面，结合二衬台车的长 度考虑搭接后的有效长度确定纵向施工缝的里程桩号控制线，分别在两侧初期支护边墙对 应里程高出纵向施工缝20cm的位置采用膨胀螺栓钻孔、埋设高程及位置控制基准点做为检查仰拱开挖断面及仰拱模板就位检查的依据；根据仰拱的弧形断面按照爆破设计参数准 确的放样出底板眼的孔位，底板眼放样时为防止过大的超挖造成砼回填量过大应将底板眼 向上抬高5 IOcm ；(2)预先对隧道仰拱进行光面爆破开挖按设计仰拱的弧度，用凿岩机打好仰拱 底板眼及辅助眼，然后在打好的底板眼和辅助眼中装上炸药，底板眼间距尽量控制在40 50cm之间，采用间隔装药；用导爆管、非电毫秒雷管、起爆器进行引爆；在进行爆破设计时 仰拱开挖的抵抗线取值尽量取小值，确保仰拱爆破一次成型；(3)移动仰拱栈桥就位；本实施例中，采用步进式仰拱栈桥；(4)利用挖掘机和运输设备将仰拱石碴装动出洞外弃碴场，利用人工配合挖掘机 清理干净仰拱基底，达到仰拱基坑内无虚碴，无积水；(5)安装仰拱端头模板；待出渣完成，施工人员按设计尺寸对仰拱断面进行检查，确认无欠挖后利用待浇 筑仰拱段纵向施工缝处放样的高程及位置基点挂线，采用五寸台法检查纵向施工缝处的仰 拱弧形断面，分段浇筑仰拱的纵向施工缝处出现的基坑超挖部份利用钻眼孔布设钢筋支架 调整个仰拱端头模板安装高度，以达到仰拱端头模板底部安装高度满足仰拱弧形要求；确 保仰拱端头模板11与仰拱模板3的面板在交叉处密贴；仰拱端头模板11的加固利用在其外缘按间距50 80cm钻孔埋设直径不小16mm 的钢筋，加固钢筋应埋入仰拱基坑内20cm以上，并高出仰拱端头模板1. Im高，将仰拱端头 模板点焊在加固钢筋上，加固钢筋与仰拱端头模板之间的缝隙利用木块塞紧；用铅锤校正 其竖直度，防止仰拱端头模板在浇筑仰拱混凝土时倾覆；仰拱端头模板11由上下两层拼装 而成，上下层模板高度为仰拱设计厚度的1/2，在拼缝处安装环向施工缝的中埋式止水带， 仰拱端头模板11安装完成；(6)铺设钢轨，移动仰拱模板自行纵移就位；结合图1，移动仰拱模板装置由钢结构桁架5下部的纵移机构1、横移机构2，钢结 构桁架下部前后端的前液压支腿7、后液压支腿6、钢结构桁架上部的配重小车机构4及钢 结构桁架下部前端的仰拱模板3组成；横移机构2与仰拱模板3连成一体，操作横移机构 时能使仰拱模板安装尺寸达到设计要求；配重小车机构由小车轨道、小车、电动行走部分以 及15t水泥块组成；其中，横移机构的动力由液压油缸提供，经丝杆千斤传动；纵移机构的 动力由电动机提供，经减速器减速后输出纵向勻速恒扭矩；根据行走轮距要求在已完成的仰拱砼面上放样出钢轨8铺设位置，再人工铺设好 钢轨8 ；钢轨8铺设好后，操纵纵移机构使其整车沿着钢轨向前纵移至要施工工作面；图2 中，纵移就位后，操作横移机构2的液压系统，放下整组仰拱模板3使用其达到仰拱施工要 求，此时检查仰拱断面数据是否与设计相符，如有偏差则使用横移机构进行调整；再次检查 所有数据与设计相符后，放下前液压支腿7、后液压支腿6并固定，其后移动配重小车到移 动仰拱模板钢结构桁架5的中间位置处以压实仰拱模板3，防止仰拱模板端上浮，保证仰拱 填充时达到设计精度；(7)仰拱模板支撑牢固；仰拱模板就位后，采用横移机构的丝杆千斤顶9连接移动仰拱模板与仰拱模板端
7桁架，增加仰拱模板稳定性；(8)图4中，罐车输出混凝土至仰拱模板3下方，浇筑仰拱混凝；(9)图3中，混凝土养护到达设计脱模强度后，收起丝杆千斤顶9，液压油缸10收 回脱模。自行式仰拱模板施工工法在本工程的实用效果本工程采用自行式仰拱模板施工，单月仰拱施工最高进度为单幅220m/月，比原 采用人工拼装小钢模施工仰拱速度提高了 80m/月；且节约了大量的仰拱模板加固用的钢 筋，相比于采用人工拼装小钢模每延米少消耗加固用钢筋18公斤，且混凝土的浪费明显减 少。
权利要求
一种自行式仰拱模板施工方法，其特征在于包括安装仰拱端头模板(11)、移动仰拱模板(3)就位及将仰拱模板(3)支撑牢固；仰拱端头模板(11)根据仰拱环向弧形制作，由上下两层拼装而成，上下层模板高度为仰拱设计厚度的1/2；安装仰拱端头模板时，先放出仰拱端头模板的安装位置，然后用钢筋打桩固定仰拱端头模板位置；安装仰拱端头模板时，用铅锤校正其竖直度，找到支撑点焊接钢筋加固模板，固定仰拱端头模板位置，防止在打仰拱混凝土时倾覆；之后在上下两层仰拱端头模板的拼缝处安装仰拱止水带，仰拱端头模板(11)安装完成；移动仰拱模板的装置由钢结构桁架(5)下部的纵移机构(1)、横移机构(2)，钢结构桁架下部前后端的前液压支腿(7)、后液压支腿(6)、钢结构桁架上部的配重小车机构(4)及钢结构桁架下部前端的仰拱模板(3)组成；横移机构(2)在纵移机构(1)的上层，带动钢结构桁架(5)、配重小车机构(4)以及仰拱模板(3)在轨道上横向左右滑动，以此来调整移动仰拱模板横向就位；配重小车机构由小车轨道、小车、电动行走部分以及水泥块组成；其中，横移机构(2)的动力由液压油缸(10)提供，经丝杆千斤传动；纵移机构(1)的动力由电动机提供，经减速器减速后输出纵向匀速恒扭矩；移动仰拱模板(3)就位时，根据施工设计要求在已完成的仰拱砼面上放出钢轨(8)铺设位置，再人工铺设好钢轨(8)；钢轨铺设好后，操纵纵移机构(1)使整车沿着钢轨(8)向前纵移至要施工工作面；纵移就位后，操作横移机构(2)的液压系统，放下整组仰拱模板使其达到仰拱施工要求，此时检查仰拱断面数据是否与设计相符，如有偏差则使用横移机构进行调整；再次检查所有数据与设计相符后，放下前后液压支腿并固定，之后移动配重小车到钢结构桁架的中间位置处以压实仰拱模板，防止仰拱模板端上浮，保证仰拱填充时达到设计精度；仰拱模板(3)就位后，采用横移机构(2)的丝杆千斤顶(9)连接移动仰拱模板与仰拱模板端桁架，增加仰拱模板稳定性；从而使仰拱模板支撑牢固。
2.根据权利要求1所述的自行式仰拱模板施工方法，其特征在于在进行仰拱端头模 板安装前，需进行以下施工步骤操作a)、根据设计要求放样出仰拱开挖断面及纵向施工缝的控制线；根据仰拱的弧形断面 按照爆破设计参数放样出底板眼的孔位；同时在环向施工缝处两侧边墙对应里程高出纵向 施工缝20cm的位置利用膨胀螺栓放样出仰拱施工的控制基准点；b)、对隧道仰拱进行光面爆破开挖；c)、移动仰拱栈桥就位；d)、利用挖掘机和运输设备将仰拱石碴装运出洞外弃碴场，清理干净仰拱基底，要求不 能虚碴；
3.根据权利要求1所述的自行式仰拱模板施工方法，其特征在于在仰拱模板支撑牢 固后，需浇筑仰拱混凝土 ；混凝土养护到达设计脱模强度后，将横移机构(2)的液压油缸 (10)缩回，收起丝杆千斤顶(9)，仰拱模板脱模。
4.根据权利要求1所述的自行式仰拱模板施工方法，其特征在于用钢筋打桩固定仰 拱端头模板(11)位置时，在仰拱端头模板的外缘按间距50 80cm钻孔埋设直径不小16mm 的钢筋，加固钢筋应埋入仰拱基坑内20cm以上，并高出仰拱端头模板1. Im高。
5.根据权利要求2所述的自行式仰拱模板施工方法，其特征在于底板眼放样时为防 止过大的超挖造成砼回填量过大应将底板眼向上抬高5 IOcm ；底板眼间距尽量控制在40 50cm之间。
全文摘要
本发明公开的一种隧道的自行式仰拱模板施工方法，具体包括以下施工步骤，根据设计要求放样出仰拱开挖断面及纵向施工缝的控制线；预先对隧道仰拱进行光面爆破开挖；移动仰拱栈桥就位；利用挖掘机和运输设备将仰拱石碴装动出洞外弃碴场，清理干净仰拱基底；安装仰拱端头模板；铺设钢轨，移动仰拱模板自行纵移就位；启动液压装置下放仰拱模板，利用丝杆千斤顶将模板支撑牢固；浇筑仰拱混凝；养护等强，收起丝杆千斤顶，液压油缸收回脱模；本施工方法成本较低、操作方便、提高了施工工效，纵向施工缝处混凝土振捣较普通模板施工密实，对提高隧道工程施工质量有积极作用。
文档编号E21D11/10GK101967985SQ20101027557
公开日2011年2月9日 申请日期2010年9月8日 优先权日2010年9月8日
发明者付建国, 张维, 杨文影, 段平安, 裴生平, 邓国才, 黄亮 申请人:中铁隧道集团三处有限公司