水平滑动模板喷射浇注圆形隧道内衬混凝土结构层.doc

水平滑动模板喷射浇注圆形隧道
内衬混凝土结构层施工

技

术

简

介

编制单位：甘肃华能工程建设有限公司
编制时间：二〇一三年二月二日星期六

水平滑动模板喷射浇注圆形隧道
内衬混凝土结构层施工技术简介

第一部分 概述

该技术系统以及施工工艺的核心技术就是：采用水平滑动圆形整体拼装模板结构，结合喷射混凝土设备以及喷射浇注工艺或泵送混凝土及其施工方法，而重新组合的一项新型轻便水平滑动模板装置及轻便喷射混凝土设备或混凝土泵送输送设备进行施工的施工装备技术系统。本系统包括水平滑动模板等硬件装置和施工工艺两部分组成。
本系统水平滑动模板硬件装置部分主要包括：可通过式的胶轮导向牵引行走机构的门式框架系统（该框架长出圆形模板１.５m，门式框架顶部设置工作平台），胶轮导向牵引行走机构设丝杠水平和竖直微量调整或上下升降和左右摆动装置，环向布置的小型平板振捣装置以及可分离拆装的圆形主模板和超高分子量聚乙烯复合滑膜，可通过式的胶轮导向行走机构及可通过门式主框架与它上面的顶部框架、侧面和底部框架以及可以拼接成一体的圆形外模板采用铰接机构连接，主框架上支撑系统与滑模板加固装置均采用固定铰接机构连接。
利用水平滑动模板硬件装置进行混凝土喷浆模板浇注施工的主要方法包括：首先利用现场沙石废料对隧道底板铺垫找平层，然后固定行走胶轮导向门式主框架设施，将装置安装定位、调整标高，然后在进行拌料、输料、喷射、入模、捣实、滑移模板等主要工序。关键控制点是：分层分段喷射模板浇注施工、分段振捣密实，顺序为自下而上、自里向外直到洞顶，接茬面根据喷射混凝土材料以及喷射浇注特点设置为倾斜方向；在完成一个工作段后，再整体移位主门架及圆形外模板，进行下一个工作位置的模喷或模注浇注衬砌。
本施工装备技术系统的适合圆形作业面，直径在3.2m（根据隧道设计断面设计模板直径），长度2km以内，坡度在0～17度范围内，混凝土塌落度小于8，适合喷射混凝土施工工艺或泵送混凝土施工工艺和配合比，其形成的混凝土结构层内部密实，表面平整光滑，没有错台、麻坑，工程进度快，功效是步进式台车模板工艺的2～3倍。

第二部分 模板简介

一、 固定式模板
1、普通模板
普通模板一般使用于隧洞长度较短、断面变化复杂、工期比较宽松、混凝土表面平整度要求不是很高的隧洞。使用普通模板衬砌隧洞混凝土时，需搭设满堂钢管脚手架，然后在脚手架上支立普通固定式木质或钢质模板。
　　普通模板优点：
a.部分钢管、模板均可多次循环使用，可多次重复使用于不同形状的隧洞；
b.脚手架平台搭设方便快捷；
c.采用螺纹顶托结构，实现脚手架支撑系统的随意调节，使用灵活。
普通模板缺点：
a.施工速度慢；
b.混凝土成型外观质量较差；
c.混凝土表面的后期修复工程量大；
d.施工现场凌乱，文明施工较难控制；
e.脚手架下方通过性差。
2、定型模板
定型模板一般使用于隧洞长度较短、工期相对宽松、使用普通固定模板难以控制混凝土形状的部位（定型模板一般在车间提前加工），使用定型模板衬砌隧洞混凝土时，需搭设满堂钢管脚手架，然后在脚手架上支立定型拱架及模板。
　　定型模板优点：
a.材料损耗较小，可多次循环使用，定型拱架、模板可多次用于相同形状的隧洞；
b.其他同上。
定型模板缺点：
与上相同。
3、建议结论
在圆形隧道内衬混凝土施工的过程中，使用大拼装钢模板时工人操作不灵活，安装拆除时吊运困难，周转、损耗及价格高，使用工时和人工多，对工人的技术要求高；使用普通木模模板时，同样存在支模时间长，周转利用率低、表面粗糙，有蜂窝麻面，质量难以保障的缺陷。
二、可移动式台车模板
1、边顶拱钢模台车
边顶拱钢模台车一般使用于城门洞型及马蹄型隧洞，在隧洞长度比较大、断面比较大，混凝土成型质量要求高的隧洞普遍使用。施工时一般先进行底板混凝土浇筑，在底板混凝土面上安装台车轨道，或先安装台车轨道，再移动台车。
　　边顶拱钢模台车优点：
a.施工速度相对固定式模板要快；
b.混凝土成型外观质量高；
c.施工现场整洁，文明施工较好控制；
d.台车下方通过性好。
边顶拱钢模台车缺点：
辅助材料损耗较大，每套台车只可以使用于相同断面的隧洞。由于移动是步进式的，每次移动必须要等混凝土初凝期过，并且达到一定强度时，才可以脱模和移动模板，辅助准备周期比较长，模板操作和维护难度大。对于有平面弧度的隧道，施工难度增加。
2、全断面芯梁钢模台车
全断面针梁钢模台车一般使用于圆型隧洞，在隧洞长度大、混凝土成型质量要求高的隧洞普遍使用。一般结构是芯梁作为主框架，承担超前导向移位，环形外模板在其芯梁上移动定位。同样采用步进原理。
芯梁钢模台车优点：
a.根除隧洞底部混凝土表面的砂线、砂斑和气孔缺陷，改善混凝土的表面质量。
b.其他同上。
边顶拱钢模台车缺点：
a.材料损耗较大，用于断面相对固定的隧洞。
b.通过性差，阻断台车前后的交通。
c.台车长度加大，设备笨重，辅助工序增加。
3、建议结论
圆形隧洞混凝土衬砌施工中采用台车模板形式，根据隧洞长度、工期要求、平整度要求等进行综合评价，结论是：可移动式台车模板，设备结构复杂，笨重，工期长，不适合小直径圆形断面，需要选择更加适合现场条件和工期要求的轻便装置和更加快捷的浇注工艺技术，以达到最好的经济效益和最佳合理工期。
三、滑动模板
　　由于现场环境条件和工期条件的限定，我们人为：该工程基本否定采用固定式模板和可移动台车模板的可能性，我们通过广泛调研和反复论证，决定为该工程专门开发一种水平滑动圆形整体拼装模板结构，结合喷射混凝土设备以及喷射浇注工艺或泵送混凝土及其施工方法，而重新组合的一项新型轻便水平滑动模板装置及轻便喷射混凝土设备或泵送进行施工的施工装备技术系统。
1、水平滑动圆形模板优点：
a.可通过式的胶轮导向牵引行走机构框架系统,满足辅助运输基本需求；
b.上下微调升降和摆动水平方向摆动装置，满足升降坡度和方向调整要求；
c.振捣装置，方便滑动时脱模和混凝土表面的光洁；
d.可分离拆装的圆形主模版，方便有平面弧线转弯半径比较小时的施工；
e. 超高分子量聚乙烯复合滑膜，可以保障摩擦阻力的降低，方便滑动模板；
f.喷射或泵送混凝土工艺，远离工作面，干净整洁；
g.系统装置结构简单，连续浇注工艺施工，取消接缝构造。斜向接茬，整体性好。
2、水平滑动圆形模板缺点：
a.胶轮导引滑动过程控制严格，对操作者要求较高。
b.对混凝土输送要求高，距离远的情况下，需要接力或洞内临时上料硐室。
c.泵送工艺对管路、设备、动力、管理要求较高，喷射工艺对风压、骨料、距离要求较高。

第三部分 水平滑动模板结构施工准备技术设计

一、模板系统
模板系统：由可通过式定型门形框架、前导向胶轮、可拼接和拆装钢模板、超高分子量聚乙烯复合滑膜、加强肋板、铰接机构、插销、对接法兰、锁口加强装置、小型平板振捣器、牵引绞车或移动千斤顶等组成。
门形框架是滑模装置的主要受力构件，用以固定模板、铰接机构和移动导向胶轮以及前端工作平台等，以保持模板的几何形状，并直接承受模板、混凝土未凝结前物料施工载荷。门架用8号槽钢(要经过验算)焊成。间距在0.5m、长度４.５m、宽度1.6m、高度1.6m。
移动导向胶轮采用可充气式或免充气式，直径０.４m到０.５ m左右，宽度０.２m左右，胶轮导向牵引行走机构设丝杠水平和竖直微量调整或上下升降和左右摆动装置。
模板采用冷轧钢板，厚度6 mm (要经过验算)，采用整体弯卷或分几块弯卷再拼接而成，直径3.2m，为使脱模方便，外膜板设计成千分之3（要经过验算）左右的锥度。前进轴线方向分成两节，一节长度2m，一节长度1m，用直径3.2m法兰盘拼接起来，外口受力圈用加强法兰，保障外口在受力时不变形。在模板外侧敷设10mm厚度的超高分子量聚乙烯复合滑膜，模板内侧用50角钢围圈作为环向加强内衬环向肋板，平行轴线方向用同规格角钢做轴向平行加强肋板，间距均为0.3333m，再与可通过式定型门形框架采用铰接机构连接。
二、水平运输设备选配
混凝土物料水平运输系统首先是要根据水平滑模施工技术要求，施工季节，每昼夜滑行施工长度10～12m左右的砼量和相应的钢筋等材料运送量，是选配水平运输设备的重要条件之一，第二是要满足砼塌落度要求，第三是满足滑模设备安装拆除的需要，分主物料运输和辅助运输两部分。
主要运输就是混凝土物料的运输，如果采用流态或半流态混凝土，则采用泵送设备和罐装车以及管路系统；如果采用潮料或半干料运输，则采用混凝土喷浆机和压缩空气中风压运输。
辅助运输主要采用农用三轮或小型四轮车，主要承担辅助倒运找平层沙石料、混凝土物料、加工好的钢筋和网片、模板的拆装件等。
对于圆形滑动模板的移动和调整，采用小型调度绞车或千斤顶和丝杠微调机构以及胶轮导向移动轨机构进行移动和调整。

第四部分 水平滑动模板的拼接施工

一、水平滑动模板施工准备
组装前的检查，在施工前应先行检查基础的实际尺寸和位置与设计尺寸和位置的误差不得超过以下数值。基础中心点对设计坐标的位移±20mm。水平误差小于滑模模板长度的千分之1.5、外径误差不大于外径的千分之1.5。
二、水平滑动模板设备检查
1、模板与通过式定型门形架连接铰接牢固，插销无缺，模板整体水平移动灵活正常。
2、外膜板超高分子量聚乙烯复合滑膜表面清洁、平整、无异物。
3、平板振捣器、牵引调度绞车电控启动和关闭正常、电控安全保护正常。
4、照明、动力、线路、物料管线、供排水管线正常。
5、搅拌站、喷浆机、空气压缩机、混凝土输送泵、水泵启动关闭正常。
三、水平滑动模板装置的拼装工艺流程
如果运输条件许可或采取前进式工序，水平滑动模板装置整体运输到现场，在洞口吊装到位即可。若运输条件或其他条件不许可或采用倒退式工序，则要采取分体式加工或把整体式解体成若干部分，到现场隧道中点再进行拼装和连接。在加工模板时要考虑到该因素的可能存在条件，提前做好预留接口和结构上的许可要求。
在现场拼接时，要按照如下流程进行：
模板系统加工组装图纸的会审→隧道底部沙石料铺底找平→滑模起始点放结构轴线→定型门形框架位置线→砌支礅→立门架和导向胶轮装置→扎起始点钢筋群→拼接模板→铰接机构的连接→销钉的安设→法兰螺丝对接→调整模板高度→联动试运转→插入限位支撑杆→定位加固。
1、立门架：要求对称均匀布置，上横梁保证在统一标高，立腿应与底板保证垂直，前进式工序情况下，为了便于洞口支模组装时门架应尽量避开洞口，门架用ф25钢筋临时焊接固定。若采用后退式工序，则在位于隧道中点位置，分别向出口侧和进口侧拼接两组水平滑动模板。
2、拼接分块外膜板前必须先校正弧度，使其弧度必须与设计的外圆弧度一致，每块弧形长度以2.5m左右为宜，大约四分之一弧度宽度，接头必须焊牢或插销牢固。
3、钢筋绑扎：应先检查钢筋是否移位，扎好后，经验收合格方可安装模板。
4、组装结束后应对各部位进行全面检查，自检合格，申请监理单位对滑模安装验收，保证滑模工程顺利施工。