专利名称：轨道交通超大断面明挖区间隧道施工方法
技术领域：
本发明涉及隧道施工技术，具体介绍一种轨道交通超大断面明挖区间隧道施工方法。
背景技术：
随着城市建设的发展，轨道交通已成为人们出行的重要交通工具，在修建轨道交通的过程中，常常需要开挖隧道，这一直是工程施工中的重点和难点。例如在我国重庆市轨道交通六号线的建设过程中，就遇到了衬砌断面长度达6m，结构净空约27mX27m的超大截面明挖区间隧道，这在国内并无先例，由于其衬砌断面太长，隧道衬砌最薄处只有1. Im 厚，在选择施工方案时，必须考虑到施工过程中的安全及成型隧道内表面的外观质量，若采用常规的台车支撑体系的施工方法，工程造价太高，受现场条件的限制，拼装及拆卸难度均较大，施工周期也较长。因此，为完成施工任务，需要设计一种针对超大断面明挖区间隧道的施工方法。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明的主要目的在于介绍一种针对超大断面明挖区间隧道的施工方法。本发明的技术方案如下轨道交通超大断面明挖区间隧道施工方法，包括如下步骤
1)加工拼装定型拱架将工字钢按照设计要求分段加工成拱架拼装件，在每片拱架拼装件连接处的肋板上钻孔，并采用螺栓和双面钢板将若干块拱架拼装件依次连接形成拱架；
2)搭设支撑架在开挖后的隧道施工区域搭设满堂脚手架，所述满堂脚手架采用碗扣式钢管架，在满堂脚手架的立杆底部设置可调节的脚码，在满堂脚手架的顶部设置可调节的顶托，在该顶托上部沿纵向设置钢管，并采用铁丝或钢丝、扎丝将所述钢管与顶托绑扎牢固，在满堂脚手架的水平方向和竖直方向上还分别搭设有剪刀撑，该剪刀撑与对应的满堂脚手架立杆之间通过旋转扣件间隔连接；
3)吊装定位定型拱架在满堂脚手架上搭设悬臂杆，沿隧道纵向在悬臂杆上铺设木板， 然后用吊车将拼装好的定型拱架依次吊装铺设在该木板上，在吊装定型拱架时，先在隧道纵向两端各铺设一个定型拱架，校正固定后，再在两端的定型拱架之间拉设通线，然后按照设定的间距逐个安装定型拱架并固定；
4)铺设木枋在固定好的定型拱架上均勻布设木枋，所述木枋与定型拱架之间通过铁丝固定；
5)预压载荷试验用吊车将砂袋吊装加载在定型拱架的上部，所述砂袋的载荷按照钢筋混凝土载荷设定，试验完毕后卸载砂袋；
6)内模板安装预压卸载后，用铁钉将竹覆膜板拼接固定在木枋上形成内模板，再对所有拼缝采用油腻子进行勾缝处理；
7)钢筋定位、绑扎在拱架的两侧搭设底筋操作架，在拱架边墙及定型拱架的顶拱底层自上而下绑扎底层筋，然后拆除底筋操作架，搭设挑架，再在拱架上绑扎面层筋，绑扎完成后拆除挑架；
8)外模板安装在定位、绑扎完毕的钢筋骨架上支设组合钢模板使其形成整体的外模板，在外模板支设时采用错缝拼装并预留砼浇筑进料孔、振捣孔以及位于底部的垃圾清理孔，在两侧的外模板支设至拱顶时预留5 8m宽度开口，并采用钢筋将外模板固定；
9)浇注砼通过砼浇筑进料孔向内、外模板所形成的内腔浇注砼，并分层浇筑分层振捣，经养护后成型。本发明中，由于采用了碗扣式的满堂脚手架的支撑结构，不仅增强了支撑强度，而且无需布设台车支撑，极大的降低了工程成本；同时直接在脚手架上布设定型拱架，安装、 定位更方便，简化了操作，并有利于提高安装精度，降低施工风险。相对于现有技术，本发明具有以下有益效果
1、减小了拼装难度本发明采用碗扣式满堂脚手架体的结构，就可以在架体上横向搭设弯曲加工成型的型钢，无需用台车来作为支撑体系，安装、拆卸都更加方便。2、降低了工程造价，缩短了施工周期减少了台车的费用，而且在架体上的拼装效率更高，因此也缩短了工期，还保障了支撑刚架在使用过程中的安全和稳定。3、适用范围广，可重复使用，在隧道工程领域具有极大的应用价值。
图1为采用本发明的轨道交通超大断面明挖区间隧道施工方法的隧道在进行预压载荷试验时的结构示意图2为采用本发明施工方法的隧道完成外膜板安装后的结构示意图； 图3为采用本发明施工方法的隧道在进行砼浇注时的结构示意图。图中，1 一定型拱架，2—满堂脚手架，4一脚码，5—顶托，6—剪刀撑，7—木枋，8— 砂袋，9 一内模板，10—外模板。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。如图1、图2和图3所示，本发明的轨道交通超大断面明挖区间隧道施工方法，是针对超大断面明挖区间隧道的施工，它包括如下步骤
1)加工拼装定型拱架首先根据隧道大小计算所需定型拱架的大小，以普通的9m或6m 长度的工字钢为原料，由专业加工厂家按照设计要求分段加工成拱架拼装件，加工成型后将拱架拼装件运至施工现场。在每片拱架拼装件连接处的肋板上钻孔，并采用螺栓和双面钢板将若干块拱架拼装件依次连接形成拱架；这里所用双面钢板为Q235热轧钢板，钢板厚
4度为10mm，将其下料成400mmX 50mm形状，然后采用M16螺栓将两块拱架拼装件的内、外两侧分别连接固定，将多块拱架拼装件连接后就形成了长60m的定型拱架1，以本发明衬砌断面长度24. 6m、结构净空27mX27m的隧道为例，共需要44榀定型拱架。2)搭设支撑架在开挖后的隧道施工区域搭设碗扣式满堂脚手架2，这里所采用的满堂脚手架2为现有建筑施工中常用的架设方法，即在整个施工断面上都架设脚手架； 本发明将其运用到隧道的施工建设中，从而达到取代台车支撑的目的。所述满堂脚手架2 的立杆间距为600mmX 600mm，满堂脚手架2步距为1200mm。在满堂脚手架2的每根立杆底部设置可调节的脚码4，在满堂脚手架2的顶部设置可调节的顶托5，在该顶托5上部沿纵向设置钢管，并采用铁丝所述钢管与顶托绑扎牢固。为保证整个支撑架的稳定性，在满堂脚手架的水平方向和竖直方向上还分别搭设有剪刀撑6，其中在竖直方向上每间隔6排架设一道剪刀撑，沿隧道延伸的水平方向布置至少2道剪刀撑，该剪刀撑6与对应的满堂脚手架 2立杆之间通过旋转扣件间隔连接；所述剪刀撑6与满堂脚手架2立杆之间的夹角为45、 48°、50°、55° 或 60°。3)吊装定位定型拱架待满堂脚手架形成后，根据图纸和定型拱架长度在钢管架上标高，然后在钢管架上搭设悬臂杆，沿隧道纵向在悬臂杆上铺设若干块50mmX 300mm的木板，然后用吊车将拼装好的定型拱架依次吊装铺设在该木板上。在吊装定型拱架时，先在隧道纵向两端各铺设一个定型拱架，检查校正固定后，再在两端的定型拱架之间拉设通线， 然后按照550mm、570mm或600mm的间距逐个安装定型拱架并固定；吊装时可以采用塔吊和汽车吊协同工作，并配合人工安装，支撑架顶部的拱架通过铁丝固定。4)铺设木枋在固定好的定型拱架外壁上布设木枋7，所述木枋7采用 IOOmmX IOOmm尺寸大小并按照100mm、103mm或IlOmm的间距均勻布设，所述木枋7与定型拱架1之间通过铁丝或钢丝、扎丝等固定。5)预压载荷试验为了验证支撑体系的稳定性和核查变形，在木枋铺设完毕后需要对架体进行荷载预压试验。采用吊车将砂袋8吊装加载在定型拱架1的上部，加载时采取不对称分层加载，如左侧(或右侧)加载时比右侧(或左侧)高出500mm，这样可以检验架体在不利因素的影响下是否会失稳。所述砂袋的载荷按照钢筋混凝土载荷和施工载荷综合考虑设定，试验完毕后卸载砂袋。在定型拱架定位完成后，还需要设置观测点，用于观测拱架的沉降、变形等，以便做出修补和调整，本发明中采用数字化的全站仪观测，在拱架平均布设5 个观测点，纵向每排平均布置5个观测点，以达到全方位观测的目的，具体观测方法为现有技术，在此不详述。6)内模板安装预压卸载后，用铁钉将光面板拼接固定在木枋上形成内模板9，考虑到砼成型后的外观质量，可以采用8mm、10mm或12mm厚的竹覆膜板来铺设内模板，此板材具有一定强度也具有一定的可弯曲性，安装后再对所有拼缝采用油腻子进行勾缝处理。7)钢筋定位、绑扎内模板9铺设完成后，在拱架的两侧搭设底筋操作架，在拱架边墙及定型拱架的顶拱底层自上而下绑扎底层筋，这里的主筋保护层厚度不得小于40mm， 然后拆除底筋操作架，搭设挑架，再通过挑架在拱架上绑扎面层筋，绑扎完成后拆除挑架； 这里底层筋与面层筋之间采用直径25mm的钢筋铁马支撑，安装间距ImX Im梅花形布置。8)外模板安装在定位、绑扎完毕的钢筋骨架上支设组合钢模板使其形成整体的外模板10，在外模板支设时采用错缝拼装并预留砼浇筑进料孔、振捣孔以及位于底部的垃圾清理孔；两侧外模板支设至拱顶时不闭合，在两侧的外模板支设至拱顶时预留5m、7m或 8m宽度开口，并采用钢筋做外箍将外模板固定，这里所留的开口宽度以隧道实际需求而定。在支设内、外模板前，需将其表面清理干净并涂刷脱模剂，模板支设时相邻模板间粘贴双面胶，防止砼漏浆；所述振捣孔的尺寸为300mmX 600mm，横向净间距900mm，纵向净间距 1400mm。9)浇注砼砼浇筑前对模板及支撑架进行检查，验收合格后方可浇筑砼，浇筑前准备好足够的彩条布防止砼暴晒和雨淋。砼采用汽车泵输送入内、外模板所形成的内腔，采取分层浇筑分层振捣。采用插入式振动棒振捣，砼振捣时振动棒插点均勻，间距400mm，振捣上一层砼时，插入下层砼5 IOcm,消除冷缝，振捣时，严禁触碰钢筋。砼浇筑层高控制在500mm以内，左、右侧对称浇筑， 左、右两侧混凝土面高差不能超过500mm，同时将砼下落高度控制在以内。施工中严格控制混凝土浇筑速度按照每小时浇注0. 5m高拱圈。同时在砼浇筑过程中安排木工进行护模，防止模板变形，同时进行满堂架变形观测，以确保混凝土浇筑安全。砼试件在施工时按施工规范的要求留置标养、同期养护试件和抗渗试件，试件派专人负责管理，编号记录浇筑构件的时间、强度等情况。砼在浇筑完毕后12小时以内安排专人用土工布将衬砌砼覆盖并采用自然洒水养护，养护时间不少于15天。本发明的施工方法中，支撑系统材料配置更容易，而且材料可重复利用，不浪费； 支撑系统结构简单，拼装简便，无需动用大型吊装设备，降低了成本；同时整个支撑系统在安装及使用过程中可以始终处于受监控状态；具有较高的安全性。
权利要求
1.轨道交通超大断面明挖区间隧道施工方法，其特征在于，包括如下步骤1)加工拼装定型拱架将工字钢按照设计要求分段加工成拱架拼装件，在每片拱架拼装件连接处的肋板上钻孔，并采用螺栓和双面钢板将若干块拱架拼装件依次连接形成拱架；2)搭设支撑架在开挖后的隧道施工区域搭设满堂脚手架，所述满堂脚手架采用碗扣式钢管架，在满堂脚手架的立杆底部设置可调节的脚码，在满堂脚手架的顶部设置可调节的顶托，在该顶托上部沿纵向设置钢管，并采用铁丝或钢丝、扎丝将所述钢管与顶托绑扎牢固，在满堂脚手架的水平方向和竖直方向上还分别搭设有剪刀撑，该剪刀撑与对应的满堂脚手架立杆之间通过旋转扣件间隔连接；3)吊装定位定型拱架在满堂脚手架上搭设悬臂杆，沿隧道纵向在悬臂杆上铺设木板， 然后用吊车将拼装好的定型拱架依次吊装铺设在该木板上，在吊装定型拱架时，先在隧道纵向两端各铺设一个定型拱架，校正固定后，再在两端的定型拱架之间拉设通线，然后按照设定的间距逐个安装定型拱架并固定；4)铺设木枋在固定好的定型拱架上均勻布设木枋，所述木枋与定型拱架之间通过铁丝固定；5)预压载荷试验用吊车将砂袋吊装加载在定型拱架的上部，所述砂袋的载荷按照钢筋混凝土载荷设定，试验完毕后卸载砂袋；6)内模板安装预压卸载后，用铁钉将竹覆膜板拼接固定在木枋上形成内模板，再对所有拼缝采用油腻子进行勾缝处理；7)钢筋定位、绑扎在拱架的两侧搭设底筋操作架，在拱架边墙及定型拱架的顶拱底层自上而下绑扎底层筋，然后拆除底筋操作架，搭设挑架，再在拱架上绑扎面层筋，绑扎完成后拆除挑架；8)外模板安装在定位、绑扎完毕的钢筋骨架上支设组合钢模板使其形成整体的外模板，在外模板支设时采用错缝拼装并预留砼浇筑进料孔、振捣孔以及位于底部的垃圾清理孔，在两侧的外模板支设至拱顶时预留5 8m宽度开口，并采用钢筋将外模板固定；9)浇注砼通过砼浇筑进料孔向内、外模板所形成的内腔浇注砼，并分层浇筑分层振捣，经养护后成型。
2.根据权利要求1所述的轨道交通超大断面明挖区间隧道施工方法，其特征在于，所述剪刀撑的夹角为45 60°。
3.根据权利要求1所述的轨道交通超大断面明挖区间隧道施工方法，其特征在于，所述满堂脚手架的立杆间距为600mmX 600mm，步距为1200mm。
4.根据权利要求1所述的轨道交通超大断面明挖区间隧道施工方法，其特征在于，所述的各个定型拱架之间的间距为600mm。
5.根据权利要求1所述的轨道交通超大断面明挖区间隧道施工方法，其特征在于，所述木枋采用IOOmmX IOOmm尺寸大小并按照IOOmm间距均勻布设。
6.根据权利要求1所述的轨道交通超大断面明挖区间隧道施工方法，其特征在于，所述内模板为8mnTl2mm厚，所述外模板上的振捣孔尺寸为300mmX 600mm。
全文摘要
本发明介绍了一种轨道交通超大断面明挖区间隧道施工方法，包括如下步骤1)加工拼装定型拱架；2)搭设碗扣式满堂脚手架，形成支撑架；3)在支撑架上吊装定位定型拱架；4)铺设木枋；5)进行预压载荷试验；6)内模板安装；7)钢筋定位、绑扎；8)安装外模板；9)浇注砼，经养护后成型。本发明中，由于采用了碗扣式满堂脚手架的支撑结构，不仅增强了支撑强度，而且无需布设台车支撑，极大的降低了工程成本；同时直接在脚手架上布设定型拱架，安装、定位更方便，简化了操作，并有利于提高安装精度，降低施工风险。
文档编号E02D33/00GK102505708SQ20111032300
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月21日 优先权日2011年10月21日
发明者孙慧星, 张增余, 张宇亮, 陈正林 申请人:中冶建工集团有限公司