论文部分内容阅读
摘要：客运专线隧道防排水工程具有质量标准高、影响因素多、控制难度大等特点。主要通过排水管沟、盲管、防水板、止水带等组成的防、排水系统来达到一级防水标准，隧道内不得有渗漏、湿渍现象。施工缝防水是整个防水系统中最薄弱的环节，采用传统工艺安装止水带，往往无法满足质量要求。二次衬砌端头采用钢模板固定止水带，有效的解决了传统施工中存在的问题，达到了良好的止水效果。
关键词：客运专线 隧道 止水带 端头模 施工技术
Abstract: Passenger special line of waterproof and drainage engineering with high quality standard, influence factors, more difficult to control, etc. The main environment through drainage, blind pipe, waterproof board, including bailey and other components of the control and drainage system to achieve a level waterproof standard, in the tunnel can not have leakage, ShiZi phenomenon. Waterproof construction joints is the whole waterproof system is the most vulnerable part of the traditional process installation including bailey, often can't satisfy the quality requirements. The second lining end use steel template fixed water stops, effective to solve the problems existing in the traditional construction, to stop water good effect.
Key Words: passenger special line tunnel water stops end mode construction technology
中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：
1工程概况
木兰隧道为新建铁路石武客运专线控制性工程之一，位于湖北省武汉市黄陂区境内。线路里程为DK1117+773～DK1122+518，全长4745m。隧道最大埋深为320m，褶皱较发育，基岩产状变化较大，岩质软弱，裂隙发育，岩体破碎。具有跨度大、隧道长、施工工艺复杂、预支护形式多样等特点。
隧道基岩总体富水性较弱。位于断裂带附近的地下水沿着部分张开的构造裂隙或通过断裂带作深部迳流而形成脉状裂隙水，采用“防、排、堵、截结合，因地制宜，综合治理”的原则，采取切实可靠的设计、施工措施，保障结构物和设备的正常使用与行车安全；局部地段构造发育，岩体破碎，沟谷地表水发育，严格遵循“以堵为主，限量排放”的处理原则，确保道道止水效果。
2止水带的作用
铁路客运专线隧道施工缝设计安装背贴式及中埋式两种橡胶止水带。橡胶止水带是利用橡胶的高弹性，在各种荷载下产生弹性变形，从而起到坚固密封，有效地防止建筑构造的漏水、渗水并起到减震缓冲作用。背贴式止水带宽×厚为300mm×8mm；中埋式止水带分S型和B型两种，宽×厚分别为300mm×8mm、300mm×10mm。S型橡胶止水带用于一般施工缝，B型橡胶止水带用于伸缩缝或沉降缝部位。
3止水带传统安装工艺及常见问题
止水带传统安装工艺一般采用直径不大于φ10mm的圆钢将其固定，作业流程大致分为4步。
3.1 截取长600mm的φ10mm或φ8mm圆钢制作成钢筋卡，将钢筋一端弯曲成为圆弧弯钩。
3.2 沿衬砌设计轮廓轴线间隔500mm在端头板上钻一排φ12mm或φ10mm圆孔。
3.3 将加工成型的φ10mm或φ8mm钢筋卡由待模筑混凝土一侧向另一侧穿入，内侧卡紧止水带一半，另一半止水带平结在端头板上，并用扎丝固定。
3.4 待模筑混凝土凝固后拆除端头板，将止水带靠中心钢筋拉直，然后弯曲φ10mm或φ8mm钢筋卡套上止水带。
传统的隧道二次衬砌端头模板一般采用木模板，难以加固牢靠，抵抗混凝土侧压力能力较差；固定止水带的钢筋卡强度较低，易弯折或连同端头模板变形，从而影响止水带定位及安装质量。尤其在二衬混凝土浇筑过程中出现“跑模”情况，更是无法控制止水带的施工质量，直接影响防水效果及运营安全。
4止水带安装及端模新工艺研究
二次衬砌端头模板采用定制的内、外弧形钢模板，不仅可牢固定位止水带，准确控制预留长度，减少施工活动对其造成破坏；而且封端更加牢靠，增强了抵抗混凝土浇筑时侧压力的能力，利于纵向钢筋的安装及预留。
4.1 二衬止水带安装原理
根据隧道设计半径及衬砌厚度，定制内、外弧形钢模板，采用螺栓连接。止水带设置在内、外模板之间。除弧形钢模本身连接外，并通过定型台车内侧钢板预留孔及端头钢管固定，实现止水带安装新工艺。
4.2 止水带安装體系的组成要素
止水带安装体系由模板系统、连接系统、止水带本体、支撑系统及预留孔洞五大部分组成。本文根据衬砌施工工艺，以填充顶面作为分界线，将止水带安装系统分为拱墙及仰拱系统，二者参数及操作方法相同，仰拱模板安装作业难度较小。止水带安装系统如图1、图2所示。
图1 二衬端头钢模及止水带安装示意图 图2 二衬端头钢模及止水带安装细部图
4.3 止水带安装及二衬端模构造
二衬弧形钢模板厚0.5mm，单元长度1000～1500mm，半径R较设计衬砌半径加大50mm。内、外钢模板组合宽度较设计厚度加大200mm，安装完成后与衬砌台车边模板平齐为宜。弧形钢模板组合可调节厚度为30mm，最大不超过50mm。
为了便于止水带安装及加固，在内、外钢模接触面一侧间距400mm设一处高250mm的三角连接钢板；前、后钢模采用螺栓连接。内弧形钢模板与衬砌台车重合部分间隔400mm钻一个梅花形连接孔，内切圆直径30mm。为满足衬砌纵向结构钢筋预留要求，分别在内、外弧形钢模上各钻一排28mm圆孔，钻孔纵向间距按设计纵向钢筋间距确定，第一排孔距外模外边缘80mm，两排孔的横向间距满足设计要求。二衬端模构造如图3、图4所示。
图3 二衬端头钢模构造示意图图4 二衬端头钢模构造剖面图
4.4 二衬端头钢模安装技术要求及施工准备
二衬端头钢模板安装对初期支护平整度要求较高，须满足设计标准≤100mm。为了保证模板准确定位，一块模板范围内（即环向100～1500mm范围内）凹凸面高差≤50mm/㎡为宜。
在施工过程中，应严格按设计及规范施工，控制好隧道超、欠挖，保证喷射混凝土表面平整度达标。衬砌施工前，采用断面仪检查初支面平整度是否满足要求，超限部位二次喷射混凝土找平。
弧形钢模板应提前规划、加工，按设计部位进行编号。依次、整齐的堆码在施工现场合适地点，防止受重压变形。
4.5 二衬端头钢模及止水带安装
二衬端头模板安装顺序自下而上，左、右侧可同时安装。加固必须牢靠，端头模板除自身连接、与台车端模固定外，还应采用钢管等进行侧向加固，支撑点间距不超过200mm。现场安装如同5所示。
4.5.1 安装工艺
1）按衬砌轮廓，采用绳索或钢筋等将背贴式、
中埋式止水带临时固定在基本对应的位置上。
2）自下而上安装外弧形钢模板。模板预留孔
穿过纵向结构钢筋，顶紧背贴式止水带，对齐模板
间连接孔并插上螺栓，戴上螺帽。
3）安装完一块外弧形模板，接着安装对应的内
弧形模板。模板预留孔穿过纵向结构钢筋，顶紧中埋
式止水带，对齐模板间连接孔并插上螺栓，戴上螺帽。
4）连续安装3～4组钢模板后，校准模板及止水
带，用螺栓连接内、外弧形模板，并用螺栓连接内弧
形模板及台车边模。图5 二衬端头钢模现场安装图
5）模板及止水带安装完成后，对全部螺栓进行紧固，经检查、校准无误，安装台车端头钢管，钢管用焊接在台车端头的活动卡环固定。
6）台车端头钢管与钢模板之间的间隙用木楔塞紧，木楔露出台车边模100～150mm，便于松动、取出。同时对钢模板进行侧向加固，支撑点可在距台车端头600～1000mm处设置同台车弧长的轻型工字钢，工字钢与台车采用同型号的工字钢焊接。
7）弧形钢模板预留纵向钢筋孔较纵向结构钢筋大3～5mm，用布条等封堵，防止漏浆。
8）报验合格，浇筑混凝土。
9）混凝土达到设计强度后，自上而下逐段松开支撑系统，拆除端模系统，作业时，不得破坏止水带。
4.5.2 控制要点
1）止水带中心线应与施工缝中心重合，弧形模板安装过程中应注意调整、准确定位，安装偏差最大不超过30mm。
2）止水带固定牢固、平直，不得有扭曲、破损现象。不可避免须设接头时，严格按规范要求处理。
3）振捣靠近止水带的混凝土，严格控制振捣冲击力，防止破坏止水带或出现“跑模”情况。
4）纵向结构钢筋设计断开部位，弧形模板预留孔全部用布条等封堵。拆模后及时将封堵残留物清楚并不得损坏止水带。
5 止水带安装及端模新工艺应用效果
采用弧形衬砌端头钢模安装止水带，定位更加准确，安装质量明显提高。彻底消除了止水带安装移位、扭曲现象，减少了施工对止水带的破坏。同时纵向连接钢筋预留更加规范，有效解决了木模封端“跑模”的难题。
通过对二衬端模及止水带安装工艺的改进，隧道防水效果明显，未发现衬砌表面及施工缝有渗漏及潮湿现象。
6结语
二次衬砌弧形钢模板的实践、应用，对适应现代要求高、工艺新的铁路建设有着积极的意义。钢模板组合具有一定可调整性，一套模板可实现连续两级围岩衬砌端头加固需求，短期成本略高于传统的木模系统。钢模板利用时间长，可多次周转，从整个工程项目分析，成本相当，而且有效解决了止水带安装质量问题。
二衬弧形端模及止水带安装新工艺操作具有一定难度。不具有传统工艺的随意性，施工人员对纵向钢筋的预留操作不适应等。经过短期的培训、熟练，会有明显的改善效果，安装较木模板更为快捷，提高了时效性。
参考文獻：
【1】《客运专铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160号）
【2】《客运专铁路隧道工程施工技术指南》（TZ214—2005）
【3】石武客运专线郑州至武汉段相关隧道设计图纸
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：客运专线 隧道 止水带 端头模 施工技术
Abstract: Passenger special line of waterproof and drainage engineering with high quality standard, influence factors, more difficult to control, etc. The main environment through drainage, blind pipe, waterproof board, including bailey and other components of the control and drainage system to achieve a level waterproof standard, in the tunnel can not have leakage, ShiZi phenomenon. Waterproof construction joints is the whole waterproof system is the most vulnerable part of the traditional process installation including bailey, often can't satisfy the quality requirements. The second lining end use steel template fixed water stops, effective to solve the problems existing in the traditional construction, to stop water good effect.
Key Words: passenger special line tunnel water stops end mode construction technology
中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：
1工程概况
木兰隧道为新建铁路石武客运专线控制性工程之一，位于湖北省武汉市黄陂区境内。线路里程为DK1117+773～DK1122+518，全长4745m。隧道最大埋深为320m，褶皱较发育，基岩产状变化较大，岩质软弱，裂隙发育，岩体破碎。具有跨度大、隧道长、施工工艺复杂、预支护形式多样等特点。
隧道基岩总体富水性较弱。位于断裂带附近的地下水沿着部分张开的构造裂隙或通过断裂带作深部迳流而形成脉状裂隙水，采用“防、排、堵、截结合，因地制宜，综合治理”的原则，采取切实可靠的设计、施工措施，保障结构物和设备的正常使用与行车安全；局部地段构造发育，岩体破碎，沟谷地表水发育，严格遵循“以堵为主，限量排放”的处理原则，确保道道止水效果。
2止水带的作用
铁路客运专线隧道施工缝设计安装背贴式及中埋式两种橡胶止水带。橡胶止水带是利用橡胶的高弹性，在各种荷载下产生弹性变形，从而起到坚固密封，有效地防止建筑构造的漏水、渗水并起到减震缓冲作用。背贴式止水带宽×厚为300mm×8mm；中埋式止水带分S型和B型两种，宽×厚分别为300mm×8mm、300mm×10mm。S型橡胶止水带用于一般施工缝，B型橡胶止水带用于伸缩缝或沉降缝部位。
3止水带传统安装工艺及常见问题
止水带传统安装工艺一般采用直径不大于φ10mm的圆钢将其固定，作业流程大致分为4步。
3.1 截取长600mm的φ10mm或φ8mm圆钢制作成钢筋卡，将钢筋一端弯曲成为圆弧弯钩。
3.2 沿衬砌设计轮廓轴线间隔500mm在端头板上钻一排φ12mm或φ10mm圆孔。
3.3 将加工成型的φ10mm或φ8mm钢筋卡由待模筑混凝土一侧向另一侧穿入，内侧卡紧止水带一半，另一半止水带平结在端头板上，并用扎丝固定。
3.4 待模筑混凝土凝固后拆除端头板，将止水带靠中心钢筋拉直，然后弯曲φ10mm或φ8mm钢筋卡套上止水带。
传统的隧道二次衬砌端头模板一般采用木模板，难以加固牢靠，抵抗混凝土侧压力能力较差；固定止水带的钢筋卡强度较低，易弯折或连同端头模板变形，从而影响止水带定位及安装质量。尤其在二衬混凝土浇筑过程中出现“跑模”情况，更是无法控制止水带的施工质量，直接影响防水效果及运营安全。
4止水带安装及端模新工艺研究
二次衬砌端头模板采用定制的内、外弧形钢模板，不仅可牢固定位止水带，准确控制预留长度，减少施工活动对其造成破坏；而且封端更加牢靠，增强了抵抗混凝土浇筑时侧压力的能力，利于纵向钢筋的安装及预留。
4.1 二衬止水带安装原理
根据隧道设计半径及衬砌厚度，定制内、外弧形钢模板，采用螺栓连接。止水带设置在内、外模板之间。除弧形钢模本身连接外，并通过定型台车内侧钢板预留孔及端头钢管固定，实现止水带安装新工艺。
4.2 止水带安装體系的组成要素
止水带安装体系由模板系统、连接系统、止水带本体、支撑系统及预留孔洞五大部分组成。本文根据衬砌施工工艺，以填充顶面作为分界线，将止水带安装系统分为拱墙及仰拱系统，二者参数及操作方法相同，仰拱模板安装作业难度较小。止水带安装系统如图1、图2所示。
图1 二衬端头钢模及止水带安装示意图 图2 二衬端头钢模及止水带安装细部图
4.3 止水带安装及二衬端模构造
二衬弧形钢模板厚0.5mm，单元长度1000～1500mm，半径R较设计衬砌半径加大50mm。内、外钢模板组合宽度较设计厚度加大200mm，安装完成后与衬砌台车边模板平齐为宜。弧形钢模板组合可调节厚度为30mm，最大不超过50mm。
为了便于止水带安装及加固，在内、外钢模接触面一侧间距400mm设一处高250mm的三角连接钢板；前、后钢模采用螺栓连接。内弧形钢模板与衬砌台车重合部分间隔400mm钻一个梅花形连接孔，内切圆直径30mm。为满足衬砌纵向结构钢筋预留要求，分别在内、外弧形钢模上各钻一排28mm圆孔，钻孔纵向间距按设计纵向钢筋间距确定，第一排孔距外模外边缘80mm，两排孔的横向间距满足设计要求。二衬端模构造如图3、图4所示。
图3 二衬端头钢模构造示意图图4 二衬端头钢模构造剖面图
4.4 二衬端头钢模安装技术要求及施工准备
二衬端头钢模板安装对初期支护平整度要求较高，须满足设计标准≤100mm。为了保证模板准确定位，一块模板范围内（即环向100～1500mm范围内）凹凸面高差≤50mm/㎡为宜。
在施工过程中，应严格按设计及规范施工，控制好隧道超、欠挖，保证喷射混凝土表面平整度达标。衬砌施工前，采用断面仪检查初支面平整度是否满足要求，超限部位二次喷射混凝土找平。
弧形钢模板应提前规划、加工，按设计部位进行编号。依次、整齐的堆码在施工现场合适地点，防止受重压变形。
4.5 二衬端头钢模及止水带安装
二衬端头模板安装顺序自下而上，左、右侧可同时安装。加固必须牢靠，端头模板除自身连接、与台车端模固定外，还应采用钢管等进行侧向加固，支撑点间距不超过200mm。现场安装如同5所示。
4.5.1 安装工艺
1）按衬砌轮廓，采用绳索或钢筋等将背贴式、
中埋式止水带临时固定在基本对应的位置上。
2）自下而上安装外弧形钢模板。模板预留孔
穿过纵向结构钢筋，顶紧背贴式止水带，对齐模板
间连接孔并插上螺栓，戴上螺帽。
3）安装完一块外弧形模板，接着安装对应的内
弧形模板。模板预留孔穿过纵向结构钢筋，顶紧中埋
式止水带，对齐模板间连接孔并插上螺栓，戴上螺帽。
4）连续安装3～4组钢模板后，校准模板及止水
带，用螺栓连接内、外弧形模板，并用螺栓连接内弧
形模板及台车边模。图5 二衬端头钢模现场安装图
5）模板及止水带安装完成后，对全部螺栓进行紧固，经检查、校准无误，安装台车端头钢管，钢管用焊接在台车端头的活动卡环固定。
6）台车端头钢管与钢模板之间的间隙用木楔塞紧，木楔露出台车边模100～150mm，便于松动、取出。同时对钢模板进行侧向加固，支撑点可在距台车端头600～1000mm处设置同台车弧长的轻型工字钢，工字钢与台车采用同型号的工字钢焊接。
7）弧形钢模板预留纵向钢筋孔较纵向结构钢筋大3～5mm，用布条等封堵，防止漏浆。
8）报验合格，浇筑混凝土。
9）混凝土达到设计强度后，自上而下逐段松开支撑系统，拆除端模系统，作业时，不得破坏止水带。
4.5.2 控制要点
1）止水带中心线应与施工缝中心重合，弧形模板安装过程中应注意调整、准确定位，安装偏差最大不超过30mm。
2）止水带固定牢固、平直，不得有扭曲、破损现象。不可避免须设接头时，严格按规范要求处理。
3）振捣靠近止水带的混凝土，严格控制振捣冲击力，防止破坏止水带或出现“跑模”情况。
4）纵向结构钢筋设计断开部位，弧形模板预留孔全部用布条等封堵。拆模后及时将封堵残留物清楚并不得损坏止水带。
5 止水带安装及端模新工艺应用效果
采用弧形衬砌端头钢模安装止水带，定位更加准确，安装质量明显提高。彻底消除了止水带安装移位、扭曲现象，减少了施工对止水带的破坏。同时纵向连接钢筋预留更加规范，有效解决了木模封端“跑模”的难题。
通过对二衬端模及止水带安装工艺的改进，隧道防水效果明显，未发现衬砌表面及施工缝有渗漏及潮湿现象。
6结语
二次衬砌弧形钢模板的实践、应用，对适应现代要求高、工艺新的铁路建设有着积极的意义。钢模板组合具有一定可调整性，一套模板可实现连续两级围岩衬砌端头加固需求，短期成本略高于传统的木模系统。钢模板利用时间长，可多次周转，从整个工程项目分析，成本相当，而且有效解决了止水带安装质量问题。
二衬弧形端模及止水带安装新工艺操作具有一定难度。不具有传统工艺的随意性，施工人员对纵向钢筋的预留操作不适应等。经过短期的培训、熟练，会有明显的改善效果，安装较木模板更为快捷，提高了时效性。
参考文獻：
【1】《客运专铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160号）
【2】《客运专铁路隧道工程施工技术指南》（TZ214—2005）
【3】石武客运专线郑州至武汉段相关隧道设计图纸
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。