双向承载混合式隧道满堂支顶架施工技术

摘要：设计出一种双向承载的混合式支架体系，使这个支架体系同时具备了隧道顶板支顶架和隧道侧墙模板支撑架的“一架两用”的功能，对于隧道高大侧墙结构单侧立模的模板支撑体系，突破常规的纵横劲性骨架及劲性支撑的设计思路，巧妙地利用水平加固杆件再配合斜撑杆组成点阵密布式的柔性支撑体系，很好的解决了侧墙单边模板支撑体系复杂，安拆困难等问题。为城市明挖暗埋式隧道施工一种新型支架体系。

关键词：双向承载混合式隧道支顶架

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

随着城市人口的增加以及机动车保有量的增加，城市道路建设在日新月异的发展，原有的交通体系已无法承担越来越多的交通需求。城市道路隧道以其高效便捷，避免了对城市景观带来的不利影响，在城市道路建设中所占比例越来越大，尤其以明挖暗埋式的隧道形式居多。明挖暗埋式隧道主体结构混凝土施工一般采用支架法施工，通过满堂红支顶架承担顶板混凝土竖向荷载，墙体水平荷载常采用其他辅助措施平衡水平荷载。对于侧墙双面立模的结构通常采用对拉螺杆；对于侧墙紧贴基坑围护的状态，这种条件下，侧墙浇筑需要单侧立模，而单侧立模一般采用劲性支挡结构，也有采用对拉螺杆配合支挡结构的。但上述方法分别存在漏水隐患、成本较大、且工期较长等缺点。双向承载混合式支顶架施工法可很好的实现承担隧道侧墙、顶板两个方向的荷载，从而实现隧道侧墙、顶板混凝土一次浇注成型，具有施工成本低、工期短的优点。

该施工技术成果的特点如下：

1、设计出一种双向承载的混合式支架体系，使这个支架体系同时具备了隧道顶板支顶架和隧道侧墙模板支撑架的功能，突破了把隧道顶板结构支顶架与侧墙模板支撑架分开设计的思维定式，把两者有机地、高效地结合在一起，这是在设计理念和思路上的一个创新。

2、混合式钢管支架实现了“一架两用”的功能，在隧道顶板支架采用“碗扣式钢管支架立杆+扣件式钢管支架水平加固杆”的型式；在隧道侧墙模板支撑采用“扣件式钢管水平对撑杆+斜撑杆”的型式，而隧道顶板支架的水平加固杆与侧墙模板的水平对撑杆是合二为一，极大地降低了工程造价。

3、对于隧道高大侧墙结构单侧立模的模板支撑体系，突破常规的纵横劲性骨架及劲性支撑的设计思路，巧妙地利用隧道顶板支架中的水平加固杆件再配合斜撑杆组成点阵密布式的柔性支撑体系，很好的解决了侧墙单边模板支撑体系复杂，安拆困难等问题。

双向承载混合式隧道满堂支顶架采用扣件式钢管支架和碗扣式钢管支架的组合形式，利用扣件式钢管支架承担侧墙水平荷载、利用碗扣支架承担顶板竖向荷载，并且利用先施工的隧道中墙作为横向支架的传力端和固定端。水平扣件式钢管杆件采用直通连接，水平杆件与竖向杆件采用“十字扣”连接，整个支架体系安全、可靠。

对于双向承载混合式隧道满堂支顶架施工工艺的研究是具有很大意义的，主要表现在：

1、利用现有常规使用的碗扣式钢管支架及扣件式钢管支架，充分利用不同支架体系的优点配合使用。碗扣式钢管支架竖向承载能力及稳定性好，其生产规格多样且可组合使用，具有适应性强、施工便捷的优点；但由于其水平方向采用不同规格短管连接，使其水平方向承载能力较差，且压缩量大。扣件式钢管支架水平杆若采用直通连接，可大大增加支架水平方向承载能力，且水平方向压缩量小。但由于钢管长度有一定规格限制，使其适应性相对较差，尤其在隧道结构使用时，由于隧道净高限制，使钢管损耗量增大，材料浪费较多，不够经济。而两种支架的混合使用，可充分发挥不同支架体系的优点，质量、安全可靠。

2、双向承载混合式隧道满堂支顶架在不增加施工成本的前提下，很好的解决了隧道侧墙、顶板一次浇注的施工难题，有利于缩短施工工期，对于工期要求较紧的工程，具有较好意义。

3、隧道工程作为地下结构防水要求高，双向承载混合式隧道满堂支顶架的施工可较好避免在隧道侧墙存在漏水隐患，对保证隧道主体结构防水性具有积极意义。

双向承载混合式隧道满堂支顶架横断面布置图

双向承载混合式隧道满堂支顶架的设计首先根据荷载大小初步拟定支架布置各项参数，包括立杆横向、纵向间距，纵向杆件竖向步距，水平受力杆件纵向及竖向间距。

满堂支架计算传统计算方法一般采用经典力学原理，按荷载传递路经对各受力杆件进行强度、刚度、稳定性验算。计算中应包括全部模板、木枋、支架的验算。对于双向承载混合式隧道满堂支顶架的计算还应采用有限元分析原理，对支架的整体稳定性进行验算。

隧道支架计算模型、支架受力及位移云图

本施工技术适用于在城市明挖暗埋式隧道工程施工；特别适用于侧墙采用单边模板施工；可广泛应用于城市大型地下室、车库等地下空间主体结构的施工。该工法的应用前景是较广泛的，其具有施工质量保证、安全可靠、施工便捷、经济合理等优点，具有加以推广的实用价值。

该施工技术的一个显著特点是工程造价较低、施工工期短，具有较明显的社会经济效益。由于成功解决了隧道侧墙顶板一次浇筑的施工难题，为今后在明挖暗埋式隧道施工中推广此类施工方法奠定了坚实的施工技术保证基础，意义重大。它主要针对隧道侧墙单面立模的情况，与目前常采用的满堂红支架+型钢骨架片的支撑方案相比具有良好的性价比。同时，通过该施工技术的应用使得隧道结构的施工质量得到保证，营造出了美观、舒适的隧道行车环境，在隧道穿行中，能感觉到一种坐地铁般的和舒适感，社会效益显著。