大型隧洞变截面段砼衬砌施工方法与流程

本发明属于大型隧洞开挖施工技术领域，具体涉及到一种大型隧洞变截面段砼衬砌施工方法。

背景技术：

异形模板，即曲面模板，在水利枢纽工程施工中，极为常见。大型隧洞砼衬砌，一般采用定制钢模台车，台车外形尺寸根据隧洞标准断面定制。而隧洞进口段，常规设计为“方变圆”流线型曲面，以减少水流摩擦阻力及“气蚀”现象对砼壁的破坏。

隧洞洞脸岩石开挖成直立面，岩面喷射砼及锚杆锚索支护后，进行隧洞分层掘进，若地质情况差，在下导下卧开挖过程中，随着洞脸处临空面高度逐渐加大，基础部位爆破开挖扰动，岩石结构失稳，极易出现塌方及滑坡现象，对施工安全造成极大威胁，因此，缩短各工序的衔接时间，尽快完成洞脸处变截面段砼支护衬砌，是保障安全的关键因素。

在上导洞开挖完成后，洞脸临空面较小，高度较低，危险性相对较小，这时对洞进口变截面段顶拱曲面钢筋完成绑扎，即可缩短整体钢筋绑扎时间。利用钢模台车完成洞进口变截面段模板及砼施工，将大大提高砼施工效率，节约成本，减少了常规搭设满堂承重架、在狭小空间拼装模板拆架等工序，最大限度的节省时间，避免塌方，保证施工安全，意义重大。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于克服上述施工方法的不足,提供一种设计合理、结构简单、提高砼施工效率，节约成本，减少了常规搭设满堂承重架、在狭小空间拼装模板拆架等工序、最大限度的节省时间，避免塌方，保证施工安全的大型隧洞变截面段砼衬砌施工方法。

解决上述技术问题采用的技术方案是：包括以下步骤：步骤一、建立净空三维几何模型：根据隧洞的设计尺寸，运用绘图软件建立净空三维几何模型，挖去钢模台车所占空间，得到需要制作部位的三维几何模型，剖出各部位断面立柱；

步骤二、加工端面桁架：a、在放样场地利用钢尺绘制圆弧线，该圆弧线既是下横梁的底面曲线，也是钢模台车的顶面圆弧，并绘制立柱的位置；

b、根据绘制三维几何模型各部的尺寸，分别对立柱、上横梁水平段、上横梁圆弧段、下横梁各部位下料；

c、根据绘制三维几何模型的尺寸对上横梁圆弧段、下横梁进行调弧；

d、将完后调弧后下横梁放置在放样场地相应的曲线位置，首先依次放置下好料的立柱，然后依次摆放上横梁水平段、上横梁圆弧段，对立柱、上横梁水平段、上横梁圆弧段、下横梁的各节点部位进行焊接加固；

e、根据桩点数量制作相应数量的桁架，每一桩点桁架的尺寸与桩点横截面的尺寸相对应，每片桁架左右对称制作两片；

步骤三、拼装桁架：将加工好的单片桁架按桩点顺序间隔水平摆放，然后进行焊接固定，完成一侧后，用上述方法设置对称另一侧的桁架；

步骤四、桁架上表面敷设组合钢模板：左右两片桁架加工完成后，上表面间隔敷设组合钢模板，用铁丝将组合钢模板与左右两片桁架绑扎牢固，小半径圆弧部位采用木模板敷设；

步骤五、焊接桁架脚垫：在钢模台车两侧相应的部位焊接桁架脚垫；

步骤六、吊装桁架：用吊车吊装一侧的桁架至钢模台车顶部，使立柱下端放置在钢模台车相应的桁架脚垫内，使用上述方法完成另一侧的桁架的安装；

步骤七、钢模台车就位：洞挖完成后，绑扎侧墙钢筋及地板钢筋，浇筑地板砼后，钢模台车自行驶入就位；

步骤八、支设挡头模板：采用木模板拼装加固圆环形顶部挡头模板；

步骤九：浇筑砼：控制浇筑速度，两侧对称浇筑；

步骤十：完成拆模：待砼龄期达到设计强度80％以上时，拆除钢模台车模板，钢模台车与桁架驶出洞外，完成拆模。

本发明的第一桩点桁架包括立柱、上横梁水平段、下横梁、组合钢模板，下横梁上间隔设置有立柱，立柱顶端水平设置有上横梁水平段，上横梁水平段设置有组合钢模板。

本发明的第二桩点桁架～第二十桩点桁架均包括立柱、上横梁水平段、上横梁圆弧段、下横梁、组合钢模板，下横梁上间隔设置有立柱，立柱顶端水平设置有上横梁水平段，上横梁圆弧段两端分别与上横梁水平段一端和最外侧立柱顶端光滑吻接，上横梁水平段设置有组合钢模板。

本发明的下横梁为圆弧形工字钢，圆弧的圆心角和弧长与对应桩点的截面尺寸相适应。

本发明的上横梁水平段的长度与对应桩点的截面尺寸相适应。

本发明的立柱的高度和间距与对应桩点的截面尺寸相适应。

本发明的上横梁圆弧段的圆心角以及弧长与对应桩点的截面尺寸相适应。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、与传统满堂架施工相比，本发明的桁架的吊装加固在导流洞外提前完成，不占用直线工期，缩短工期、提高效率；

2、钢模台车就位、支设挡头模板、浇筑砼、拆除挡头模板、钢模台车驶出洞外均比满堂架施工方案所需要的工期更短；

3、与传统的满堂架施工相比，降低了人员和设备成本；利用工地现有下脚料及废旧型钢加工模型，节省成本、节约能源。

4、与传统满堂架施工方案相比，本发明适用于大型输水隧洞及隧道变截面施工，尤其是地质情况差、需要快速完成隧洞变截面段砼衬砌的工程中。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构示意图。

图2是图1中第四桩点桁架2的结构示意图。

图3是图1中第一桩点桁架的结构示意图。

图中：1、导流洞断面；2、第四桩点桁架；3、钢模台车；2-1、立柱；2-2、组合钢模板；2-3、上横梁圆弧段；2-4、下横梁；2-5、上横梁水平段。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

在图1、2、3中，本发明大型隧洞变截面段砼衬砌施工方法,包括以下步骤：

步骤一、建立净空三维几何模型：根据隧洞的设计尺寸，运用绘图软件建立净空三维几何模型，挖去钢模台车所占空间，得到需要制作部位的三维几何模型，剖出各部位断面立柱；

步骤二、加工断面桁架：以第四桩点桁架2为例说明具体制作过程，其余各桩点桁架的制作过程相同；

a、在放样场地利用钢尺绘制圆弧线，该圆弧线既是下横梁2-4的底面曲线，也是钢模台车3的顶面圆弧，并绘制立柱2-1的位置；

b、根据绘制三维几何模型各部的尺寸，分别对立柱2-1、上横梁水平段2-5、上横梁圆弧段2-3、下横梁2-4各部位下料；

c、根据绘制三维几何模型的尺寸对上横梁圆弧段2-3、下横梁2-4进行调弧；根据每一桩点对应的截面的尺寸不同，调整上横梁圆弧段2-3、下横梁2-4的弧度使其与对应的截面的尺寸相适应；

d、将完后调弧后下横梁2-4放置在放样场地相应的曲线位置，首先依次放置下好料的立柱2-1，然后依次摆放上横梁水平段2-5、上横梁圆弧段2-3，对立柱2-1、上横梁水平段2-5、上横梁圆弧段2-3、下横梁2-4的各节点部位进行焊接加固；

e、根据桩点数量制作相应数量的桁架，每一桩点桁架的尺寸与桩点横截面的尺寸相对应，每片桁架左右对称制作两片；

第一桩点桁架由立柱2-1、上横梁水平段2-5、下横梁2-4、组合钢模板2-2组成，下横梁上间隔焊接加固有立柱2-1，立柱2-1顶端水平设置有上横梁水平段2-5，上横梁水平段2-5上敷设有组合钢模板2-2；所述的下横梁2-4为圆弧形工字钢，圆弧的圆心角和弧长与对应桩点的截面尺寸相适应，上横梁水平段2-5的长度与对应桩点的截面尺寸相适应；立柱2-1的高度和间距与对应桩点的截面尺寸相适应；

第二桩点桁架～第二十桩点桁架均包括立柱2-1、上横梁水平段2-5、上横梁圆弧段2-3、下横梁2-4、组合钢模板2-2，下横梁2-4上间隔焊接固定有立柱2-1，相邻立柱2-1的间每个立柱2-1的高度根据对应桩点的截面尺寸确定，立柱2-1顶端水平焊接固定有上横梁水平段2-5，上横梁圆弧段2-3两端分别与上横梁水平段2-5一端和最外侧立柱2-1顶端光滑吻接，上横梁水平段2-5上敷设有组合钢模板2-2；所述的下横梁2-4为圆弧形工字钢，圆弧的圆心角和弧长与对应桩点的截面尺寸相适应，上横梁水平段2-5的长度与对应桩点的截面尺寸相适应；立柱2-1的高度和间距与对应桩点的截面尺寸相适应；上横梁圆弧段2-3的圆心角以及弧长与对应桩点的截面尺寸相适应；

步骤三、拼装桁架：将加工好的单片桁架按桩点顺序间隔0.75m水平摆放，具体的间隔尺寸根据实际截面尺寸进行确定，然后进行焊接固定，完成一侧后，用上述方法设置对称另一侧的桁架；

步骤四、桁架上表面敷设组合钢模板：左右两片桁架加工完成后，上表面间隔1.5m敷设组合钢模板，具体间隔尺寸根据实际截面尺寸进行确定，用铁丝将组合钢模板与左右两片桁架绑扎牢固，小半径圆弧部位采用木模板敷设；

步骤五、焊接桁架脚垫：在钢模台车3两侧相应的部位各焊接3个桁架脚垫；桁架脚垫采用槽钢加工，高度为0.1m，使切割的槽钢一端与钢模台车3侧面圆弧吻合。

步骤六、吊装桁架：用吊车吊装一侧的桁架至钢模台车3顶部，使立柱下端放置在钢模台车3相应的桁架脚垫内，使用上述方法完成另一侧的桁架的安装；吊装完成后整体加固焊接，修补并铺设桁架表面残缺部位，进行校核使表面平整度满足规范要求；

步骤七、钢模台车3就位：洞挖完成后，绑扎侧墙钢筋及地板钢筋，浇筑地板砼后，钢模台车3自行驶入就位；

步骤八、支设挡头模板：采用木模板拼装加固圆环形顶部挡头模板；

步骤九：浇筑砼：控制浇筑速度，两侧对称浇筑；

步骤十：完成拆模：待砼龄期达到设计强度80％以上时，拆除钢模台车模板，钢模台车与桁架驶出洞外，完成拆模。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。