地铁横通道多断面双层导洞衬砌施工研究

发表时间:2021/8/11   来源:《工程建设标准化》2021年36卷9期   作者:胡伟龙 张鑫
[导读] 分析研究在隧道横通道多断面双层导洞条件下进行衬砌施工
        胡伟龙  张鑫
        中交二航局第六分公司,湖北武汉, 430000
        摘要:分析研究在隧道横通道多断面双层导洞条件下进行衬砌施工,考虑多断面及结构的复杂性决定了施工工艺选取满堂碗扣支撑体系结合组合钢模板,同时对现场初支渗水及临时结构拆除的情况进行处理,在提高生产效率的同时保证施工质量和安全生产,从而高效、安全、保质的完成施工,为今后施工提供宝贵经验。
        关键词:多断面双层导洞衬砌施工;满堂碗扣支撑体系;组合钢模板
一、工程概况
        北黄区间1号竖井口尺寸8.0m×6.0m,深15.783m,中部设置一道30cm厚钢筋混凝土中隔墙,结构厚50cm,选取C45抗渗等级P8钢筋混凝土结构。
横通道长54.116m设挑高段,高度方向由单洞渐变成上下导洞(5.257m-9.794m),宽度为4.8m和6.0m。中部设置一道30cm厚钢筋混凝土中隔板,结构厚度为50cm,选取C45抗渗等级P8钢筋混凝土结构。
二、施工工艺技术
2.1技术参数

2.2施工方法
        选取桁吊垂直调运,三轮车洞内转运的方式运输材料,组织横通道结构施工。
横通道搭设满堂碗扣支撑体系结合组合钢模板9m一段进行浇筑,侧墙堵头墙选取P3015组合钢模板,拱顶选取小型钢模+木方背楞+满堂碗扣支撑架体系进行模筑施工。
2.3横通道施工
        横通道施工原则按照“由内向外、横向分段、纵向分层、自下而上”跳仓施工,横向分段长度为9m一段。先一次性完成底板施工,再自内向外施工拱墙结构。横通道二次衬砌环向按照先底板后拱墙的顺序实施二衬,侧墙堵头墙选取P3015组合钢模板,拱顶选取小型钢模+木方背楞+满堂碗扣支撑架体系进行模筑施工。
2.4节段划分
        根据图纸设计和施工安排结合施工缝兼顾变形缝的考虑将横通道二衬结构沿纵向分为7个施工节段,节段长分别为9.704m、7.509m、9.36m、9m、9m、9.47m、0.52m纵向节段划分如下图所示。

图2.6-1横通道平面划分图
        横通道底板一次浇筑成型,以6-6/7-7断面为例,竖向分三层浇筑完成。第一层浇筑底板及底板腋脚顶以上30cm,第二层浇筑自临时支撑顶以上30cm,第三层浇筑剩余拱顶部位。竖向分层如下图所示。

图2.6-2横通道竖向设置图
2.5工艺流程
        施工准备→底板基层处理及防水层施工→底板钢筋绑扎→底板砼浇筑等强→拆除第一段临时中隔板→第一段基层处理及防水层施工→第一段钢筋绑扎→第一段模板支撑体系搭设→第一段砼浇筑→下一段施工。
2.6基层处理及防水层施工
        结构防水选取的是全包防水,有400g/m2土工布缓冲层,1.5mm厚的EVA防水板,钢边止水带,外贴式止水带。
2.7钢筋加工及安装
        钢筋在地面上加工区集中加工,经桁吊通过竖井下井运输至作业面。砌钢筋的连接方式:钢筋直径≥22mm时,选取机械连接;当钢筋≤20mm时,可选取焊接连接或绑扎。
2.8模板支撑体系
        横通道结构以小型钢模以及组合P3015平面模板;以满堂碗扣式为支撑体系,设钢管对撑,支撑体系选取φ48×3.5碗扣支架,立杆横纵间距为600*600mm,水平杆竖向步距为1200mm,立杆端部设可旋顶托连接以便微调钢管。横向支撑利用水平杆支撑在模板主楞上。
2.9混凝土施工
        结构砼选取C45、P8商品混凝土,通过混凝土输送泵连接导管进行浇筑。
三、监控量测
        本工程主要监测项目如下表所示,结构每做一层就在相应部位布设井壁收敛监测点进行监测。监测频率如下:

沉降观测:
沉降观测采用TrimbleDINI03电子水准仪进行观测,通过水准仪记录程序,对检测数据进行记录。仪器主要的技术指标和型号见下表。


净空收敛监测:选取数显收敛计,要求精度为±0.1mm,测量两个膨胀螺丝钩的距离,同时应进行修正温度。测三次取平均值减少误差,作为本次测量结果,两次所测距离的差值记为净空收敛值,累计值为该对测点的净空收敛值。
四、横通道模板支架计算
4.1结构布置
        满堂支架结构布置:选取碗扣式式脚手架。支架的横距及纵距均选取0.6m,,立杆节点间距为0.6m倍数立杆选取Φ48×3.5mm钢管,侧墙及中板处选取P3015组合钢模板,外楞选取工字钢工22a间距600mm,竖向布置,。
支架具体布置形式见下图:

图4.1-1满堂支架立面图
4.2材料特性与设计要求
4.2.1材料特性
主要构件几何特性如下:

4.3荷载标准值计算
1作用在横杆的荷载
(1)新浇混凝土的侧压力
        混凝土会随着浇筑高度增加对于模板的侧压力,当混凝土的高度在某一临界时,对模板不再增加侧压力,此时的侧压力为最大。同时称为混凝土的有效压头。通过实践和理论,在内部振捣时最大侧压力的公式计算取下列式中的较小值:



4.4侧墙模板受力验算
1、模板验算
侧墙选取P3015钢模板,板面和肋板厚度为2.75mm,根据《组合钢模板技术规范》,净截面惯性矩为36.3cm4,净截面抵抗矩8.21cm3,净截面面积为11.42cm2。
水平方向取0.6m钢模为单元,模板实际为多跨连续梁。将模板的受力模型简化为均布荷载作用下两边支撑在外楞上的三跨连续梁,其计算跨径等于外楞的间距,取0.6m。
其中:

通过《建筑施工计算手册》得出均布荷载最大弯矩KM=-0.1,最大剪力系数为KV=-0.6,最大挠度系数KW=0.677。
①抗弯强度

五、小结
        隧道横通道二衬施工过程中针对多断面二层导洞选取满堂碗扣支撑体系结合组合钢模板,更好的契合多断面施工带来的复杂性,同时对于项目特殊的环境下,支架施工为拆除临时支撑以及基面处理提供更加安全的施工平台,从而高效、安全、保质的完成施工,也为今后出现的多断面双层导洞横通道施工提供宝贵的经验。
六、参考文献
[1]《中华人民共和国安全生产法》;
[2]《建设工程安全生产管理条例》;
[3]《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-2011)
[4]建筑工程施工质量验收统一标准(GB50300-2013)
[5]住建部[2018]37号令;
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