一种有纵坡且带牛腿的隧道施工方法与流程

本发明涉及土木工程施工，具体涉及一种有纵坡且带牛腿的隧道施工方法。

背景技术：

1、在地下工程中，有一些特殊的隧洞，不仅要用作通行的隧道，还要作为储存物品的洞室，因而其一般采用直立式侧墙，且在侧墙的上部设置牛腿，牛腿上支承轨道，以供桥式起重机行走。这种隧洞不仅断面大，而且为便于桥式起重机的安全、平稳行走，牛腿顶面必须保持水平。

2、对于未设牛腿的常规公路、铁路隧道工程，其二衬混凝土浇筑一般采用二衬台车，其具有速度快、工作稳定和灵活机动等特点。而对于设有牛腿的隧洞，断面形式相对较复杂，为便于安装、脱模和拆模，往往需在牛腿附近将侧墙模板分割开；同时，为保证牛腿结构的受力性能，牛腿混凝土宜与墙身混凝土一体式浇筑。当隧洞沿长度方向没有纵坡时，牛腿顶面与隧洞轴线是平行的，断面沿长度方向无变化，牛腿混凝土很容易与墙身一体浇筑；而当隧洞沿长度方向设置纵坡时，则牛腿顶面和侧墙顶缘不再平行，而成一定的角度，隧洞断面沿长度方向是连续均匀变化的，每浇筑一模二衬混凝土，牛腿顶面与侧墙顶缘的距离均发生变化，针对此种情况，现有方法一般采用先施工侧墙再单独施工牛腿的方式，或采用钢结构牛腿，均无法保证二衬结构的整体性。

技术实现思路

1、针对现有技术中的技术问题，本发明提供一种有纵坡且带牛腿的隧道施工方法，包括以下步骤：

2、s1：完成初次衬砌施工，并施工部分二衬墙身，形成模板结构搭接区域，进入二衬墙身和拱部施工准备；

3、s2：二衬台车拼装与调试：在洞内已施工完仰拱及仰拱填充的区段拼装二衬台车，并进行调试检验，确保二衬台车各项使用功能正常、整体安装质量满足要求；

4、s3：防排水系统施工；

5、s4：钢筋及止水带安装；

6、s5：二衬台车就位及模板结构安装；

7、s6：二衬混凝土浇筑：通过二衬台车预留的浇筑窗口进行混凝土浇筑，混凝土浇筑速度控制在1.5m/h左右，从两侧拱墙向拱顶、由下向上依次分层、对称、连续浇筑，浇筑过程中振捣密实；

8、s7：脱模及养护：混凝土灌注完成24h后进入脱模工序，脱模后混凝土养护时间不少于7天；

9、s8：台车前移，重复步骤s3至s7，直至本段隧道二衬全部完成。

10、进一步的，步骤s2中包括隧道的牛腿模板结构，所述模板结构包括牛腿腹模、多个牛腿顶模、调节模组、顶模套筒和导链系统，所述牛腿腹模包括多个弧形吊耳、多个腹模板件和通梁，多个弧形吊耳、多个腹模板件和多个牛腿顶模一一对应，所述腹模板件和所述牛腿顶模形成牛腿模板结构，多个所述牛腿模板结构沿隧道的长度方向分布，所述弧形吊耳的下部焊接在所述腹模板件上，所述通梁与多个所述腹模板件连接成整体，所述通梁远离腹模板件的一侧通过腹模丝杠与台车骨架的侧面连接，多个所述牛腿顶模的一端通过螺栓安装有调节模组，另一端通过多个顶模丝杠与台车骨架的侧面连接，所述导链系统安装于台车骨架的侧面的顶部，所述导链系统与其中一个牛腿模板结构中的弧形吊耳铰接，所述顶模套筒的一端与对应牛腿模板结构中的牛腿顶模铰接，另一端与导链系统连接。

11、进一步的，步骤s5中包括对照图纸，利用全站仪、钢卷尺进行定位量测，使二衬台车按设计位置初步就位，通过导链系统调节牛腿顶模的高程，通过调整调节模组，使调节模组的总高度与对应的牛腿模板结构的高程相匹配，并采用竖向楔形块对调节模组进行限位固定，再对二衬台车的中心线、高程、几何尺寸进行校核，使之精确就位。

12、进一步的，所述调节模组包括大调节模和小调节模，所述大调节模沿竖向设置m层，所述小调节模沿竖向设置1层或不设，所述大调节模之间或大调节模与小调节模之间均通过螺栓连接，所述小调节模的高度为△h0，所述大调节模的高度为2△h0，其中△h0＝l0×i％，式中l0为一模二衬混凝土的标准长度，i％为隧道的纵坡。

13、进一步的，所述调节模组的调整方法包括：

14、当隧道施工前进方向为上坡时，则在第一模浇筑时，无需安装调节模组，第二模浇筑时，安装1层小调节模，第三模浇筑时，拆除1层小调节模，安装1层大调节模，依此交替进行，每前进一模，调节模组的总高度增加△h0；

15、当隧道施工前进方向为下坡时，则在第一模浇筑时，安装m层大调节模或安装m层大调节模和1层小调节模，第二模浇筑时，拆除1层大调节模，同时安装1层小调节模或拆除1层小调节模，第三模浇筑时，拆除1层小调节模或拆除1层大调节模，同时安装1层小调节模，依此交替进行，每前进一模，调节模组的总高度减少△h0。

16、进一步的，所述顶模套筒包括内套管、外套管、三角支架和顶模油缸，所述内套管的一端与顶模上铰耳铰接，另一端与外套管滑动套接，所述三角支架固定安装于外套管的外壁上且与导链系统连接，所述顶模油缸的两端通过铰耳和销轴分别与内套管和外套管铰接，所述内套管和外套管在所述顶模油缸的带动下自由滑动。

17、进一步的，所述导链系统包括钢丝绳、导链上铰耳、导链纵梁、导链下铰耳、导链连接板和电动葫芦，所述电动葫芦安装在台车骨架的侧面的顶部，并通过钢丝绳与导链上铰耳铰接，所述导链上铰耳、导链纵梁、导链下铰耳和导链连接板采用焊接连接成整体，所述导链连接板与所述三角支架螺栓连接，所述导链下铰耳与所述弧形吊耳铰接。

18、进一步的，步骤s7中脱模工序包括拆除顶模丝杠和腹模丝杠，下降放松钢丝绳，顶模油缸收缩，带动内套管在外套管内回缩，使牛腿顶模和调节模组脱离牛腿混凝土面，再拆除其他侧墙模板丝杆，采用导链系统对牛腿腹模、牛腿顶模及侧墙模板等进行整体悬吊。

19、进一步的，步骤s3中包括按照整幅连续、不设接缝的要求铺挂土工布，根据裂隙水分布情况安装排水盲管，再按照整幅连续、不设接缝的要求铺挂防水板。

20、进一步的，步骤s4中包括钢筋在钢筋加工场内加工成半成品，再在洞内逐根安装，在每道施工缝处设置拱墙外贴式橡胶止水带和全环中埋式钢板腻子止水带。

21、有益效果：

22、1、本发明能够用于有纵坡且带牛腿的特殊隧道施工，同时能够实现牛腿与隧道二次衬砌一次性整体浇筑，提高牛腿结构受力性能；结合包括牛腿腹模、多个牛腿顶模、调节模组、顶模套筒和导链系统的模板结构的设置，能够方便快速的对牛腿腹模和牛腿顶模进行脱模和调节牛腿模板结构的高程，另外通过采用“先调模后定位”的方式，先把调节模组调整安装到位后，再进行精确定位，牛腿顶部作业空间相对较大，有利于施工。

23、2、本发明通过大调节模和小调节模的设置，能够使隧道侧墙模板顶缘与隧道轴线平行且牛腿顶面保持水平，从而提高隧道二衬的外观质量，同时能够减少调节模板的数量，具体大调节模、小调节模的高度均采用模数设计，小调节模的高度为隧道施工每前进一模所需调整的高度，大调节模的高度为小调节模高度的2倍，通过大调节模和小调节模的反复装、拆，实现调节模组总高度的调整。

技术特征：

1.一种有纵坡且带牛腿的隧道施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种有纵坡且带牛腿的隧道施工方法，其特征在于，步骤s2中包括隧道牛腿的模板结构，所述模板结构包括牛腿腹模(1)、多个牛腿顶模(2)、调节模组(3)、顶模套筒(4)和导链系统(5)，所述牛腿腹模(1)包括多个弧形吊耳(11)、多个腹模板件(12)和通梁(13)，多个弧形吊耳(11)、多个腹模板件(12)和多个牛腿顶模(2)一一对应，所述腹模板件(12)和所述牛腿顶模(2)形成牛腿模板结构，多个所述牛腿模板结构沿隧道的长度方向分布，所述弧形吊耳(11)的下部焊接在所述腹模板件(12)上，所述通梁(13)与多个所述腹模板件(12)连接成整体，所述通梁(13)远离腹模板件(12)的一侧通过腹模丝杠(7)与台车骨架(8)的侧面连接，多个所述牛腿顶模(2)的一端通过螺栓安装有调节模组(3)，另一端通过多个顶模丝杠(6)与台车骨架(8)的侧面连接，所述导链系统(5)安装于台车骨架(8)的侧面的顶部，所述导链系统(5)与其中一个牛腿模板结构中的弧形吊耳(11)铰接，所述顶模套筒(4)的一端与对应牛腿模板结构中的牛腿顶模(2)铰接，另一端与导链系统(5)连接。

3.根据权利要求2所述的一种有纵坡且带牛腿的隧道施工方法，其特征在于，步骤s5中包括对照图纸，利用全站仪、钢卷尺进行定位量测，使二衬台车按设计位置初步就位，通过导链系统(5)调节牛腿顶模(2)的高程，通过调整调节模组(3)，使调节模组(3)的总高度与对应的牛腿模板结构的高程相匹配，并采用竖向楔形块对调节模组(3)进行限位固定，再对二衬台车的中心线、高程、几何尺寸进行校核，使之精确就位。

4.根据权利要求3所述的一种有纵坡且带牛腿的隧道施工方法，其特征在于，所述调节模组(3)包括大调节模(31)和小调节模(32)，所述大调节模(31)沿竖向设置m层，所述小调节模(32)沿竖向设置1层或不设，所述大调节模(31)之间或大调节模(31)与小调节模(32)之间均通过螺栓连接，所述小调节模(32)的高度为△h0，所述大调节模(31)的高度为2△h0，其中△h0＝l0×i％，式中l0为一模二衬混凝土的标准长度，i％为隧道的纵坡。

5.根据权利要求4所述的一种有纵坡且带牛腿的隧道施工方法，其特征在于，所述调节模组(3)的调整方法包括：

6.根据权利要求2所述的一种有纵坡且带牛腿的隧道施工方法，其特征在于，所述顶模套筒(4)包括内套管(41)、外套管(42)、三角支架(43)和顶模油缸(44)，所述内套管(41)的一端与顶模上铰耳(22)铰接，另一端与外套管(42)滑动套接，所述三角支架(43)固定安装于外套管(42)的外壁上且与导链系统(5)连接，所述顶模油缸(44)的两端通过铰耳和销轴分别与内套管(41)和外套管(42)铰接，所述内套管(41)和外套管(42)在所述顶模油缸(44)的带动下自由滑动。

7.根据权利要求6所述的一种有纵坡且带牛腿的隧道施工方法，其特征在于，所述导链系统(5)包括钢丝绳(51)、导链上铰耳(52)、导链纵梁(53)、导链下铰耳(54)、导链连接板(55)和电动葫芦(56)，所述电动葫芦(56)安装在台车骨架(8)的侧面的顶部，并通过钢丝绳(51)与导链上铰耳(52)铰接，所述导链上铰耳(52)、导链纵梁(53)、导链下铰耳(54)和导链连接板(55)采用焊接连接成整体，所述导链连接板(55)与所述三角支架(43)螺栓连接，所述导链下铰耳(54)与所述弧形吊耳(11)铰接。

8.根据权利要求7所述的一种有纵坡且带牛腿的隧道施工方法，其特征在于，步骤s7中脱模工序包括拆除顶模丝杠(6)和腹模丝杠(7)，下降放松钢丝绳(51)，顶模油缸(44)收缩，带动内套管(41)在外套管(42)内回缩，使牛腿顶模(2)和调节模组(3)脱离牛腿混凝土面，再拆除其他侧墙模板丝杆，采用导链系统(5)对牛腿腹模(1)、牛腿顶模(2)及侧墙模板等进行整体悬吊。

9.根据权利要求1所述的一种有纵坡且带牛腿的隧道施工方法，其特征在于，步骤s3中包括按照整幅连续、不设接缝的要求铺挂土工布，根据裂隙水分布情况安装排水盲管，再按照整幅连续、不设接缝的要求铺挂防水板。

10.根据权利要求1所述的一种有纵坡且带牛腿的隧道施工方法，其特征在于，步骤s4中包括钢筋在钢筋加工场内加工成半成品，再在洞内逐根安装，在每道施工缝处设置拱墙外贴式橡胶止水带和全环中埋式钢板腻子止水带。

技术总结
本发明涉及土木工程施工技术领域，具体公开了一种有纵坡且带牛腿的隧道施工方法，包括以下步骤：S1：完成初次衬砌施工，并施工部分二衬墙身，形成模板结构搭接区域，进入二衬墙身和拱部施工准备；S2：二衬台车拼装与调试；S3：防排水系统施工；S4：钢筋及止水带安装；S5：二衬台车就位及模板结构安装；S6：二衬混凝土浇筑；S7：脱模及养护：混凝土灌注完成24h后进入脱模工序，脱模后混凝土养护时间不少于7天；S8：台车前移，重复步骤S3至S7，直至本段隧道二衬全部完成。本发明能够用于有纵坡且带牛腿的特殊隧道施工，同时能够实现牛腿与隧道二次衬砌一次性整体浇筑，提高牛腿结构受力性能。

技术研发人员：伍彦斌,戴巍,谭壮士,陈林,陈烨,吴继,吴昌来,韩静伟,游林,曾宪辰,岑凯,鲁中国
受保护的技术使用者：中铁五局集团机械化工程有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15