公路隧道通风竖井衬砌砼滑模施工技术
【摘要】在公路隧道深大通风竖井施工中，如何选择二次衬砌砼浇筑方案，使衬砌砼既不受井筒爆破开挖的影响，又能安全顺利地穿过断层破碎区域至关重要。本文采用整体下滑式模板，紧跟洞身开挖支护进行衬砌砼浇筑。并对衬砌砼采取保护措施，井筒爆破开挖时对井筒衬砌砼外表影响甚微，收到了较好的效果。
关键词：高速公路，隧道，竖井，滑模，衬砌砼，施工
一、工程概况
沪蓉西高速公路龙潭隧道全长8.7公里，为特长隧道，在距出口三公里处设3号、4号两座竖井辅助洞内通风。其中3#竖井深335米，井筒直径7.0米；4#竖井深349米，井筒直径5.3米，在高速公路中均为深井，两井采用复合式衬砌形式支护，井筒每20米设一壁座，壁座直径分别为9.0米、7.3米。
二、井筒地质：
井筒穿过第四系表土层残积、堆红色含砾粘土及老窑废碴组成；安源组白衣冲段灰-深色细砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层，下部以深灰色泥岩、粉砂岩为主。井筒遇一组大角度压扭性断层，断层走向N65°E，倾向155°，倾角65-90°，落差40米，断层之间褶曲发育，局部地层侧转。受地质构造影响，围岩地质复杂，稳定性差，岩溶、地下水较为发育。且岩溶、裂隙水发育开挖时渗水量较大。预计涌水量1-3m3/h。井筒井口位于山谷低洼处，汇水面积25000m2,降雨过后，井筒涌水会有明显增大，对井筒施工产生较大影响。
三、二次衬砌（滑模施工）施工方案选择
（一）先开挖、初期支护，后二次衬砌方案
井筒全部开挖、初期支护工作完成以后，采用整体式液压滑模分段从下向上对竖井井壁二次衬砌，中隔板与二次衬砌分开施工。
优点：井筒开挖、初期支护与井壁二次衬砌独立施工，互不干扰。
缺点：井筒开挖过程遇地质构造复杂，围岩破碎、稳定性差的地层时，初支变形量大，维护困难，安全隐患大；遇岩溶裂隙水发育地层时，淋水较大，下部开挖施工困难。
（二）先开挖、初期支护，紧跟二次衬砌方案
井筒开挖、初期支护一段深度后，采用整体式液压滑模从上往下对竖井井壁二次衬砌，中隔板与二次衬砌分开施工。
优点：井筒开挖过程遇地质构造复杂，围岩破碎、稳定性差的地层时，二次衬砌紧跟，能抵抗初支变形，减少初支维护；在二次衬砌背后预埋竖、横向透水盲沟，将裂隙水集中引排，便于下部开挖施工。
缺点：井筒开挖、初期支护与井壁二次衬砌施工，相互干扰。
在地质构造复杂，围岩破碎、稳定性差的地层中，方案2能减少初支维护和安全隐患。
通过两个方案的比较，采用先开挖、初期支护，紧跟二次衬砌方案施工。
四、设备配备
1、竖井施工设备主要为绞车、稳车、拌和站、井架。其中绞车一台采用2.0米单筒提升绞车，电机功率为245KW，电压为380V，缠绕钢丝绳直径为30mm，为右交互捻法，35W×7；稳车8台，电机功率为27KW，电压为380V，钢丝绳直径为28mm，最大荷载为10t,分别悬吊井下的吊盘、溜灰管、高压风管，电缆顺吊盘钢丝绳下到吊盘。拌和站为JS750搅拌机与HPL1200Ⅱ型配料仓配合，井架为定型Ⅲ型井架，可以满足施工要求。（如图1）
图1拌和站
2、操作平台的设计
整个操作平台由三层盘组成，上层盘单独设置，距中盘10m，由稳车提升，起固定吊桶稳绳及保护盘的作用。中、下盘由液压系统提升，采用辐射状空间下支撑式变刚度组合梁式的平台结构，它是由辐射梁，下弦拉杆，中间环梁等三个主要部分组成。中间环梁由上下钢通腹杆组合而成。组装平台直径为7m，设39对12号槽钢辐射梁，39根10号弦拉杆，分成两组，分别用螺栓与花篮螺栓联结在内环梁的上下钢圈上。为了加强平台的整体刚度，在辐射梁下加八道8号槽钢加强钢圈，主要作用是安装平台护身栏及两孔架的四根模板采用固定式模板，以3mm钢板和50×6角钢焊接成圆弧形模板，每块高度1.4m，模板的倾斜度为0.7-1%。井臂提升架为半开字形，中隔板提升架为开字形。操作平台上的施工荷载可综合考虑取0.6-0.8KN/m2,包括操作人员，小型机具及临时存料。静荷载按实际情况选取。
3、模板参数：模板高度为3.5米，由16块组成，分面板、导角斜板、夹板三大部分。
（1）面板采用8mm钢板，尺寸为3250mm×1365mm，面板加固竖肋用[12槽钢，每块设3根竖肋，横肋用[20槽钢，每块设4根横肋，防止面板变形；竖向法兰盘用25钢板，尺寸为100mm×3250mm，将面板连接为一体。
（2）在每块模板下端设一导角斜板，倾角为30°，厚度同面板，尺寸为1365×250，在施工砼时作为砼搭接，以减小封口时砼面的宽度，保证砼的密实程度。（如图2、图3）
（3）夹板厚度同面板，尺寸为3500mm×440mm，由一根宽110mm的25钢板和12块三角形钢板加固，为保证收放操作方便，在夹板处设4个撑模座，尺寸为200mm×220mm，撑模用千斤顶，收模用倒链。夹板作用是在收放模板时提供足够的活动空间。
（4）为保证砼的振捣质量，每块模板设一振捣窗，窗口钢板同面板，尺寸为500mm×450mm，为上下两层交错布置，下窗口距模板底为1.4米，上窗口位于模板顶，配门销和门销套方便封窗。
（5）在距上窗口1米处设一工作平台，平台用φ25圆钢焊成，尺寸为900mm×750mm，用1米长圆钢支
撑于模板横肋处，平台撑起后空隙不大于15cm。
（6）模板用三根28mm钢丝绳悬吊于吊盘下方，因本工程中间设中隔板，将一根钢丝绳处于中隔板中心，三根呈等边三角形设置防止吊偏，上端用倒链吊于吊盘上层，下端钢丝绳连接模板。（如图2）
图2导角斜板
图3撑模座
五、井筒二次衬砌
1、井筒二次衬砌流程图：
（图4）
2、安装竖、横向透水盲管、张挂防水板
井筒开挖、初支达到4.0m时，再爆破开挖一循环深度后，将洞渣整平作为整体式液压滑模的垫层。在初支表面安装4根φ100竖向透水盲管，每10m安装1根φ50横向透水盲管，遇井壁渗水量较大时还应增设竖、横向透水盲管，以便将井壁渗水全部引入透水盲管内排出。然后挂设ECB防水板。底部的防水板应预留一定长度与下一板衬砌防水板连接。
3、绑扎钢筋
井壁钢筋最大直径为Φ25，环筋架设紧跟滑升进度，始终保持在门架下与横梁齐平，然后再突击立竖向钢筋。竖筋位置的固定，是在每榀门架上加焊一个Φ20㎜高2m带开口圆环的钢筋支撑，每个支撑、每个小环内固定一根钢筋，竖筋随模板滑升可在小环内活动，同时又不会化合，始终保持正确位置。
4、脱模与调整模板
（1）滑升模板：按一次滑升高度及钢筋工序的综合安排，定为每步滑升40cm。因故停歇时，一定要做到使模板与混凝土不粘结。
（2）下放吊盘：准备脱模。吊盘用五台稳车悬吊，其中三根主绳，两根稳绳，由吊盘工用对讲机指挥地面人员操作稳车依次进行下放。
（3）收绳收模：吊盘工将吊盘上的三根悬吊模板的钢丝绳用倒链进行收紧，再将撑模板用的千斤顶缷下安装倒链进行收模（倒链在模板顶与模板底各安装一个），模板顶与底的倒链要同时进行，防止拉偏模板造成变形，当砼表面与模板面板之间有1-2cm空隙后停止收模。
（4）下放模板：施工人员在下层吊盘操作倒链，下放模板时也要三个倒链同时进行，模板平台上留专人进行随时检查下放情况，防止卡板现象发生，同时将井中心钢丝绳放下，用30kg重垂球悬挂（垂球放于一机油桶中，防止摆动及转动），准备检查模板的偏差情况。待模板距底碴还有约50cm时，将模板底木模放于平整好的碴石上，调整好木模平面（防水板呈“L”型置于木模上面），最后将模板下放到木模板上。（如图5）
（5）调整模板待模板全部座于木模上后用三台千斤顶（每台为10t）放在撑模座处，可用木块垫起，撑模板时要力求同步（在工作平台上专人检查模板与砼的间距，防止把砼压坏），当最上一台千斤顶与砼表面紧密接触时即停止张模，检查模板就位情况，若发现有个别模板尺寸与设计值偏差较大时可用倒链进行收紧或用钢管配合千斤顶进行撑模，进行强行调模，保证模板满足设计尺寸。调整好模板后用钢丝球将模板表面粘贴的砼进行打磨同时将麻绳订于木模上，作为止水条的安装槽，并用新机油将模板涂油。（如图6）
图5模板底木模
图6撑模
5、下放溜灰管
模板调整完毕后下放溜灰管，砼下放采用地面拌和经溜灰管送至工作面，因竖井较深砼冲击力较大，在距井底模板顶10米处设一缓冲器，缓冲器上接钢管，下连特制橡胶管减小冲击力，溜灰管为φ160钢管，由一台稳车专门负责溜灰管的悬挂。钢丝绳与溜灰管之间用扁钢包裹钢管并用螺栓卡住钢丝绳，为防止砼离析，要求溜灰管口距离砼表面高度不得超过30cm.
6、砼浇注
（1）搅拌与运输：砼浇注前先将管体用砂浆进行润湿，防止发生堵管。砼到井底后要以“十”形对称浇注，防止跑模（尤其是超挖较严重处），浇注时先将溜灰管用自制串筒连接至下窗口，当砼面至下窗口时及时进行封窗，缷下串筒由上窗口下放砼。
（2）振捣：采用高频振捣器，振捣棒不能触动主筋。振捣采用插入式振捣棒进行振捣，相对两侧高差不超过50cm，分层厚度30cm，保证振捣质量，不得出现漏振与过振，当距模板顶还有20-30cm时要调整砼的粗骨料比例，减少大石子，增加水泥用量，以增加砼的流动性，加强振捣保证砼密实。
7、滑模施工方法
混凝土脱模强度：在低温下只要控制混凝土浇筑中的停歇时间不大于1－2h，掌握好滑模时间，脱模强度不大于1Mpa，则不会出现拉裂的情况。混凝土强度在0.1-0.3Mpa时，虽不塌不粘，但表面不够美观。为有效地控制混凝土质量与是强度，对混凝土坍落度规定指标：混凝土坍落度变化较小，搅拌出盘为6－8cm，入模为2－4cm。
六、结束语
下滑式模板作为一种模板形式，在高速公路竖井施工中独树一帜，使竖井混凝土浇筑的施工手段多了一种方式。它具有以下特点：
（1）模板整体性及施工质量比小模板好；
（2）施工安全有保证；
（3）浇筑速度快有利于提高施工进度。
竖井二次衬砌采用下滑式模板，在本工程施工中收到了较好的效果。为今后在同类工程施工中起到一定的借鉴和参考作用。
