張磊

摘 要：廈門市機(jī)場(chǎng)路JC3標(biāo)段明挖段受周邊環(huán)境條件所限，需采用地下立交形式。為實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，施工、設(shè)計(jì)單位聯(lián)合開展了科技創(chuàng)新，形成了大型“拱箱復(fù)合”結(jié)構(gòu)隧道施工技術(shù)。本文從工藝原理、操作要點(diǎn)、拱圈模板臺(tái)車施工方法、拱圈模板臺(tái)車監(jiān)測(cè)等方面對(duì)這一施工技術(shù)進(jìn)行闡述，旨在探討此實(shí)用技術(shù)，為以后類似的明挖隧道施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：大型 拱箱復(fù)合 模板臺(tái)車

中圖分類號(hào)：TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）03（a）-0053-02

國(guó)內(nèi)外遇到立體交通問題時(shí)，一般都采取修建大型立交橋的地上立交來解決問題。但此方式對(duì)施工場(chǎng)地要求較大，并且在施工過程中擾民嚴(yán)重。廈門機(jī)場(chǎng)路JC3標(biāo)將立體交通置于地下，具有對(duì)地下空間利用大、節(jié)約城市用地、保護(hù)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。在明挖暗埋隧道工程中，普遍采用框架結(jié)構(gòu)形式，其施工技術(shù)和工藝都比較成熟。廈門機(jī)場(chǎng)路JC3標(biāo)采用了大型“拱箱復(fù)合”結(jié)構(gòu)形式，該形式隧道具有受力性能好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，承受荷載強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，今后將有一定的推廣價(jià)值。

1 工程概況

廈門市機(jī)場(chǎng)路明挖段分為四個(gè)部分，第一段為YK7+018.0～YK7+248.0段，周圍環(huán)境較復(fù)雜，在YK7+018～YK7+248左側(cè)為軍事管理區(qū)，YK7+018～YK7+240右側(cè)有蓮坂水庫(kù)，YK7+240～YK7+500右側(cè)為水務(wù)集團(tuán)的辦公、生活建筑群及蓮前西路。為實(shí)現(xiàn)地下立交，采用拱箱復(fù)合結(jié)構(gòu)形式，主線框架行車道寬度12 m、框架凈跨13.5 m，拱凈跨24.7 m，凈高6.175 m，矢跨比1/4，拱圈厚度70 cm?；娱_挖深度在29～15 m之間，由于邊坡及支護(hù)形式不同，基坑開挖寬度為36～70 m不等。

2 工藝原理

根據(jù)拱箱復(fù)合結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)的力學(xué)特征，可知在用作明挖隧道結(jié)構(gòu)上，拱箱復(fù)合結(jié)構(gòu)的受力性能更好一些，因?yàn)楣爸饕惺軌毫Γ艹浞职l(fā)揮混凝土材料的良好的抗壓能力，從而節(jié)約材料，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。

框架結(jié)構(gòu)雖受力清晰明了，但是由于框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面較小，因此其承載力和剛度都較低，也不利于抗震。從計(jì)算結(jié)果來看，上層框架結(jié)構(gòu)的頂梁所受的彎矩較大，撓度也較大，這對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性不利。

另外，對(duì)比分析兩種結(jié)構(gòu)的內(nèi)力圖可知，拱箱復(fù)合結(jié)構(gòu)的內(nèi)力（主要是指彎矩和剪力）的分布相對(duì)框架結(jié)構(gòu)來說要均勻很多，這樣有利于充分發(fā)揮材料的力學(xué)性能，從這點(diǎn)也可以看出兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣。

在具體實(shí)施過程中，根據(jù)不同的地質(zhì)條件采用了高臺(tái)身或低臺(tái)身，臺(tái)身上部施做拱座，在受場(chǎng)地條件限制不能施做臺(tái)身的區(qū)段，采用承臺(tái)，承臺(tái)以下施做挖孔樁做為基礎(chǔ)；箱形結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，在優(yōu)化結(jié)構(gòu)的同時(shí)節(jié)約了鋼筋和混凝土；拱圈施工引進(jìn)了隧道施工理念，采用大型模板臺(tái)車，保證了施工的質(zhì)量和安全。

3 工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備→圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工→基坑開挖→承臺(tái)樁基施工→底板、擋墻、臺(tái)身基礎(chǔ)施工→邊墻、中隔墻、臺(tái)身施工→頂板、承臺(tái)施工→拱座施工→拱圈施工→結(jié)構(gòu)外防水施工→基坑回填。各部位如圖1所示。

3.2 操作要點(diǎn)

（1）承臺(tái)樁（Φ150挖孔樁）要盡早開工，因?yàn)檫@一工序影響到承臺(tái)以下土石方的開挖，進(jìn)而影響到底板、擋墻、承臺(tái)的施工。在基坑開挖過程中，在保證基坑安全的前提下，優(yōu)先開挖左側(cè)土石方、并認(rèn)真組織錨索施工，創(chuàng)造承臺(tái)樁開工條件。

（2）為抵抗左側(cè)承臺(tái)與圍護(hù)樁、擋墻與承臺(tái)樁之間的剪力，在圍護(hù)樁與承臺(tái)、承臺(tái)樁與擋墻相交的部位，需植入鋼筋。植筋的工程量大、施作時(shí)間長(zhǎng)，所以施工安排要提前，創(chuàng)造擋墻和承臺(tái)的工作面，避免影響拱圈的施工。

（3）底板要盡快施工。該段基坑寬度大，達(dá)60 m，左側(cè)無混凝土泵車停放場(chǎng)地，在混凝土澆筑作業(yè)時(shí)，泵車只能在作業(yè)區(qū)域的前、后、右三個(gè)方向停放，而因?yàn)榛訉挾却?，僅從右側(cè)澆筑混凝土無法滿足施工需求。為了創(chuàng)造混凝土澆筑條件，必須盡快施作底板，創(chuàng)造前方和后方的泵車停放條件。同時(shí)，盡快施作底板也有利于基坑的穩(wěn)定和下一步結(jié)構(gòu)施工的流水作業(yè)。

（4）頂板要盡快封頂。在頂板施工過程中，其下方因搭設(shè)支架不能通行，在頂板澆筑后，因等強(qiáng)而暫不能拆除支架，頂板以下難以通車。所以，在邊墻和中隔墻施工過程中，即開始搭設(shè)部分頂板所需支架，在邊墻和中隔墻澆筑完成且混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后，立刻組織頂板支架、模板、鋼筋、澆筑的作業(yè)，保證上方通道向前延伸。同時(shí)，頂板的盡早完成有利于拱圈的施工，因?yàn)槌信_(tái)、中拱座、右拱座之間決定拱圈能否開工的條件往往是中拱座。

（5）承臺(tái)和拱座施工要合理組織。在結(jié)構(gòu)流水作業(yè)線上，承臺(tái)和左右拱座一般不是關(guān)鍵工序，可以選擇合適時(shí)間穿插進(jìn)行。但也需要合理組織鋼筋綁扎、模板支立等工序，避免因忽略這些工序而引起的拱圈施工滯后現(xiàn)象。

（6）拱圈施工需精心組織。拱圈施工前，首先要將施工范圍內(nèi)的匝道填高、壓實(shí)，創(chuàng)造模板臺(tái)車行走條件，其次要及時(shí)安排模板臺(tái)車定位。在臺(tái)車定位后，組織足夠的鋼筋工綁扎拱圈鋼筋，同時(shí)加強(qiáng)拱圈作業(yè)的安全管理，此工序安全為重中之重。在綁扎鋼筋過程中，安排好泵車停放的場(chǎng)地，為混凝土澆筑創(chuàng)造有利條件。

3.3 拱圈模板臺(tái)車施工方法

3.3.1 主要技術(shù)參數(shù)

（1）臺(tái)車每模襯砌長(zhǎng)度：L=13500 mm；

（2）臺(tái)車行走速度：8 m/min；

（3）單邊最大脫模量：100 mm；

（4）水平調(diào)整量：100 mm（單邊）；

（5）系統(tǒng)流量：Q=23 L/min；

（6）系統(tǒng)工作壓力：P=12 MPa；

（7）油缸最大行程：豎向油缸：1250 mm；側(cè)向油缸：300 mm；水平油缸：200 mm。

3.3.2 使用說明

（1）模板臺(tái)車使用必備條件。

①檢查路面標(biāo)高及路面狀況是否滿足設(shè)計(jì)要求，路面狀況：砼路面。

②檢查枕木和鋼軌是否滿足設(shè)計(jì)要求，枕木：200 mm；鋼軌：43 kg/m。

③檢查拱圈砼厚度是否滿足設(shè)計(jì)要求，最大砼厚度：70 cm。

④檢查鋼模板外表面是否涂抹脫模劑。

（2）立模。

模板臺(tái)車行走至襯砌位置后便可立模，立模前模板臺(tái)車處于脫模狀態(tài)。立模按以下幾步進(jìn)行。

①臺(tái)車至襯砌位置后，收起支撐千斤頂和模板限位裝置，將門架支撐千斤頂撐于鋼軌上并旋緊。

②啟動(dòng)液壓電機(jī)，操作手動(dòng)換向閥手柄，使豎向油缸上升。調(diào)整臺(tái)車模板，使其接近預(yù)定高度。

③操作手動(dòng)換向閥手柄，使水平油缸平移。調(diào)整鋼模板臺(tái)車模板，使其中心線與襯砌中心線對(duì)齊，然后再操作手動(dòng)換向閥，使豎向油缸上升到預(yù)定位置，旋緊臺(tái)架頂部豎向千斤頂，旋緊上部模板限位裝置。

④操作手動(dòng)換向閥手柄，使側(cè)向油缸撐出。粗調(diào)鋼模板臺(tái)車側(cè)模板至預(yù)定位置。

⑤裝好并旋緊側(cè)向絲缸。

⑥關(guān)閉電機(jī)，來回?fù)u動(dòng)手動(dòng)換向閥手柄，使側(cè)向油缸卸壓。調(diào)節(jié)側(cè)向千斤頂，使鋼模板臺(tái)車側(cè)向模板達(dá)到灌注狀態(tài)。

⑦裝好堵頭并旋緊模板限位裝置。

（3）拱圈砼澆注。

立模完成后即可進(jìn)行砼澆注。澆注之前，鋼模板臺(tái)車外表面需涂抹脫模劑，以減少脫模時(shí)表面的粘結(jié)力。

在砼澆注過程中要注意以下兩點(diǎn)。

①在每次砼澆注之前，應(yīng)檢查絲缸、千斤頂是否有松動(dòng)，防止在注漿時(shí)臺(tái)車變形。

②砼澆注時(shí)，鋼模板臺(tái)車前后砼高差要求不超過600 mm；左右砼高度差要求不超過500 mm。

（4）脫模。

砼澆注完成之后，必須讓砼凝固一定時(shí)間后才能進(jìn)行脫模。脫模按以下幾步進(jìn)行。

①拆掉側(cè)向千斤頂、對(duì)地千斤頂、堵頭板和邊模邊部的鍥形塊。

②啟動(dòng)液壓系統(tǒng)，操作手動(dòng)換向閥手柄，控制側(cè)向油缸。使鋼模板臺(tái)車側(cè)模板脫離襯砌面。油缸收縮行程為180～300 mm。

③收起頂支撐千斤頂及模板限位裝置。

④操作手動(dòng)換向閥手柄，控制豎向油缸。使鋼模板臺(tái)車鋼模板面全部脫離襯砌表面。油缸收縮時(shí)，必須分次收縮，切記一次性強(qiáng)制脫模。油缸收縮行程為180～300 mm。

3.3.3 臺(tái)車加固措施

組裝完成的臺(tái)車每臺(tái)自重160 t，鋼筋混凝土按2.6 t/每立方計(jì)算，單側(cè)拱圈重692.3 t（按13.5 m長(zhǎng)計(jì)算）；臺(tái)車自重與拱圈重量由臺(tái)車下部5排縱向立柱來承重，其中臺(tái)車2排縱向立柱在靠近中拱座2 m范圍內(nèi)，1排在框架側(cè)墻頂，2排在靠近擋墻2 m范圍內(nèi)；按照平均受力計(jì)算，每排縱向立柱受力170 t，因此，臺(tái)車定位前在框架頂板靠中拱座與擋墻處的臺(tái)車縱向立柱受力需要加強(qiáng)處理。

臺(tái)車在框架側(cè)墻頂與中拱座處的縱向立柱間距10.11 m，承受大部分荷載，需要在臺(tái)車軌道對(duì)應(yīng)的框架內(nèi)利用腳手架縱向支撐3排，以減少框架頂板承受的荷載；腳手架高7.1 m（包括上下頂托40 cm），縱向間距0.5 m。

3.3.4 模板臺(tái)車施工難點(diǎn)解決

（1）偏壓?jiǎn)栴}。

本工程屬于聯(lián)拱隧道，如果兩臺(tái)模板臺(tái)車施工過程不對(duì)稱，空易產(chǎn)生混凝土對(duì)臺(tái)車偏壓的現(xiàn)象。

為了防止模板臺(tái)車和墩座受偏壓，在混凝土澆筑過程中，左中右同步進(jìn)行，以保證內(nèi)側(cè)和外側(cè)的拱腳及拱腰位置受力均衡。

（2）臺(tái)車縱向行車。

因外側(cè)匝道的縱向坡度與主線坡度相差較大，所以隨著臺(tái)車的縱向移動(dòng)，需要不斷的調(diào)整支柱的高程。

為此，采取了回填土和接長(zhǎng)支柱的方式。匝道填土密實(shí)度要求達(dá)到95%以上，并且臺(tái)車在匝道內(nèi)的2縱向立柱底面澆注20 cm厚C20混凝土。

3.3.5 模板臺(tái)車監(jiān)測(cè)

（1）內(nèi)力監(jiān)測(cè)。

為了清楚了解模板臺(tái)車的受力和變形特征，分別在下圖1中布置測(cè)點(diǎn)，測(cè)量模板臺(tái)車的內(nèi)力和變形。測(cè)量?jī)?nèi)力所用的鋼筋計(jì)如圖2所示。

內(nèi)力測(cè)量結(jié)果如圖3。

從圖3可以看出模板臺(tái)車的內(nèi)力特征是：①測(cè)點(diǎn)的布置是對(duì)稱的，這些對(duì)稱點(diǎn)的內(nèi)力基本是對(duì)稱的。②布置在后側(cè)的點(diǎn)的受力普遍大于前側(cè)的點(diǎn)的內(nèi)力。③右前右、左前左、右后中三點(diǎn)的內(nèi)力很大，應(yīng)該加強(qiáng)模板臺(tái)車此處的強(qiáng)度。

（2）變形監(jiān)測(cè)。

為了清楚了解模板臺(tái)車的變形特征，測(cè)量模板臺(tái)車的變形，測(cè)量結(jié)果如圖4。

從圖4可以看出模板臺(tái)車的變形特征是：①左后右的變形最大，達(dá)到12 mm；其次是左后中的變形，達(dá)10 mm。②其他地方的變形比較接近，都在幾個(gè)毫米的范圍內(nèi)變動(dòng)。③左側(cè)模板臺(tái)車前部有上移，后部有下移。

4 結(jié)論

（1）上拱下箱的大型“拱箱復(fù)合”結(jié)構(gòu)形式，成功的解決了城市立體交通問題，節(jié)約城市用地，保護(hù)了城市景觀，并且降低了噪音污染。

（2）傳統(tǒng)的明挖暗埋隧道框架結(jié)構(gòu)在大跨的情況下構(gòu)建尺寸大、配筋率高，不經(jīng)濟(jì)；“拱箱復(fù)合”結(jié)構(gòu)采用薄殼拱和箱體，節(jié)約大量鋼筋、混凝土，經(jīng)濟(jì)效益顯著；高大拱圈利用模板臺(tái)車實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，施工安全、快速。

（3）將數(shù)據(jù)處理和信息反饋技術(shù)應(yīng)用于施工，利用監(jiān)控量測(cè)指導(dǎo)施工，動(dòng)態(tài)修正施工參數(shù)，確保工程的質(zhì)量和安全。

（4）該技術(shù)適用于不同地質(zhì)條件下大跨度明挖暗埋隧道，特別是受臨近建（構(gòu)）筑物和地面條件限制的城市立交明挖暗埋地下工程。