隧道竖井分段衬砌自稳定模板技术

摘要：衬砌模板主要采用在环形模板内侧设置“井”字形支撑实现其稳定性，在实际工程施工过程中主要存在拆卸难度大、施工风险高、模板内撑杆件强度要求高、施工干扰大等突出问题。本文提出一种利用环向应力实现竖井模板自稳定的施工工艺，有效解决了上述问题，且具有明显的技术优势，建议进一步推广应用。

Abstract： Tunnel lining template mainly achieves stability through the "# " -shaped support inside of the circular template. In the actual construction process， there are many problems， such as disassembly difficulty， high construction risk， high strength demand for the template inside support， large interference for construction， and so on. This paper presents a construction process of using the hoop stress to achieve self-stabilization of the shaft template， which effectively solves the above problems and has a clear technological advantage， so it is worthy of further application.

关键词：隧道竖井；自稳；衬砌；模板

Key words： tunnel shaft；homeostasis；tunnel lining；template

中图分类号：U455.8 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）12-0142-02

0 引言

隧道竖井施工分为竖向掘进与衬砌两大部分。目前，竖井的掘进施工方法主要有自上而下全断面开挖的“正井法”和自下而上分次开挖的“反井法”。衬砌方法主要为自下而上“滑膜”或“翻模”施工法。衬砌模板主要采用在环形模板内侧设置“井”字形支撑实现其稳定性，在实际工程施工过程中主要存在拆卸难度大、施工风险高、模板内撑杆件强度要求高、施工干扰大等突出问题。本文提出一种利用环向应力实现竖井模板自稳定的施工工艺，有效解决了上述问题。

1 依托工程背景

太阳高速公路大南山隧道位于山西省盂县境内，设计为双线六车道分离式隧道，隧道全长5254m，为满足隧道通风的需要，在隧道中部设置一通风竖井，竖井深度102m，竖井横断面为圆型，井筒设计直径10m，最大开挖直径达11.92m。井位处于S10褶皱带边缘，地层上部为中风化石灰岩，下部为中风化泥岩。上部围岩等级划分为Ⅳ级。

2 分段浇筑自稳模板支撑体系

2.1 井壁壁座的合理利用 壁座竖向间距设计采用8m，向井壁外扩展1.5m、壁座高度1.5m、与井筒二衬钢筋混凝土连体浇筑形式。见图1。

本工程竖井设计深度102m，锁口7.5m，壁座间距8m，按每三组壁座高度（24m）做为一个分段衬砌单元，分段接口设在壁座下缘。

2.2 井字形二衬支撑体系 采取井筒衬砌分段施工，就必须为分段施工的井筒混凝土浇筑提供支撑体系。利用壁座作为支撑的“井字形工字钢梁支撑体系”。井字形支撑体系由支撑凹槽、纵横伸缩式工字钢梁及连接卡件等构成，见图2、3。

3 自稳定模板形式及施工方法

带有外张自稳功能的翻模，由分块式弧形模板、模板横竖向加强肋、预留连接孔、连接卡、弧形支撑杆、环向张力施加螺栓、模板企口重叠边等组成。其构造及基本原理见示意图4。

采用3层同类型模板逐层向上翻倒施工，模板安装时，只要求满足安装位置准确，暂不施加轴向压力；待混凝土具有一定强度后，对该层模板施加环向应力，使其实现自稳。并可在其上安装模板；模板之间采用常用模板连接卡固定。

拆除该层模板前，须对其上层模板施加环向轴向应力，实现上层模板的自稳后，方可松放本层模板环向应力，逐块松开模板卡件，将模板逐块上移、安装在已实现自稳的模板的上方；当拆除最上层模板时，需借助预埋件临时悬吊支撑，或释放环向应力后采用起重设备辅助。为防止漏浆专门设置模板企口边。

中隔板采用平板模板与环向模板设倒角连接，隔板模板内侧设置顶杆，保证环向模板施加环向压力。

4 接缝封口施工

壁座竖向间距设计为8m，二衬分段长度定为24m，设计模板5套，1.5m高度模板3套、0.75m高度模板2套（为封口浇筑专门设计，用模板连接卡连接后，可替代1.5m高度模板使用）。采用1.5m高度模板，完成24m分段长度二衬，工序施工17个循环，第一循环0.75m、第二至第十六循环1.5m、第十七循环0.75m，总高度24m。

正常施工时，按每循环1.5m组织施工，有2组处于施加环向应力后处于自稳状态，其上可有1套组装立模，其下可有1套松弛环向应力后等待拆模。每天可完成二衬浇注3m/d；当施工至两段二衬接缝部位时，将1套0.75m高度模板对应封口浇筑位置，另一套0.75m高度模板安装在封口位置之上，并施加外张力顶撑在上一段二衬表面，封口模板上下缘，均用模板连接卡件与上下层模板固定牢固，防止胀模，保证接缝外观平顺。

封口模板的安装方法：封口模板上下模板均施加了环向应力，具有自稳能力，上下模板均采用模板连接卡件与封口模板连接牢固，利用上下模板的向外压力，平衡封口混凝土的向内推力，并保证接口平顺。在封口模板上安装的附着式振捣器可提高封口混凝土表面的密实度，利用灌注漏斗灌注自密实（自流平）混凝土，以保证壁座混凝土内部饱满、密实。当将封口模板用于常规二衬时，拆除附着式振捣器，封闭模板上的进料口，并用连接卡连接成1.5m高的标准模板使用。见图5。

5 工艺对比及应用

钢筋混凝土衬砌是竖井施工的重要组成部分。笔者将传统工艺与本文所述环向应力实现竖井模板自稳定的施工工艺进行了对比，具体情况详见表1。

如表1所述，纵然环向应力实现竖井模板自稳定的施工工艺有诸多优势，在实际施工中，也应该考虑竖井深度、围岩稳定性、工期等角度，分不同情况采用不同的施工工艺：①竖井深度小于150m，围岩稳定性好时，可沿用自井底连续二衬至井口的工艺；围岩稳定性差时：可采用掘进与二衬分段交替施工工艺，尽早衬砌封闭、以保证工程和施工人员安全；②竖井深度大于150m，围岩稳定性好、工期宽裕，可沿用自井底连续二衬至井口的工艺；工期紧迫时，可采用同向分段平行作业工艺方法；③竖井深度大于150m、围岩稳定性差，亦可采用同向分段平行作业工艺方法。

6 结论

本文提出的这种利用环向应力实现竖井模板自稳定的施工工艺，有效解决了传统工法“拆卸难度大、施工风险高、模板内撑杆件强度要求高、施工干扰大等突出问题”，且具有明显的技术优势，建议进一步推广应用。

参考文献：

[1]王新民.隧道通风竖井二次成井法快速施工技术[J].铁道建筑技术，2012，08：54-58.

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