顶隔板在长大隧道的运用研究范文

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1顶隔板与二次衬砌的连接设计

根据双峰隧道的实际情况，顶隔板与二次衬砌的连接采用套筒方案，其设计为:二次衬砌与普通断面外形一致，在二次衬砌两侧拱腰通长设置暗梁，衬砌预埋钢筋一端与暗梁钢筋笼主筋焊接，一端通过预埋于衬砌内的直螺纹套筒与顶隔板钢筋相连，直螺纹套筒采用45号优质炭素钢，直螺纹接头采用墩粗直螺纹接头通过特制的直螺纹和直螺纹套筒齿合形成的接头。直螺纹套筒紧贴模板台车，待二衬浇筑完成施工顶隔板时，将顶隔板连接钢筋拧入直螺纹套筒，使顶隔板形成与二次衬砌牢固的连接。在施工条件和施工进度的允许情况下，顶隔板与二次衬砌的连接亦可采用牛腿连接的方式，浙江诸永高速括苍山隧道即采用这种形式，效果良好。

2顶隔板的防火设计

顶隔板采用聚丙烯纤维混凝土，以防止混凝土在大火情况下的爆裂，扩大断面内的拉杆表面喷锌及钢结构防火涂料。

3顶隔板的密封性及防水设计

顶隔板接缝主要是施工过程中产生的施工缝或变形缝，要求顶隔板的横向施工缝间距最大不宜超过12m，变形缝设置应与主洞二次衬砌的变形缝一致，施工缝接缝处设置遇水膨胀止水橡胶带，表面沿接缝设置耐久性能良好的密封胶，变形缝处设置带钢筋卡的E5型桥式橡胶止水带，表面沿接缝设置耐久性能良好的密封胶。

4顶隔板的施工

顶隔板的施工包括两大部分，一是二次衬砌施工，二是顶隔板施工。

4．1工艺流程

4．1．1二次衬砌施工预埋钢筋墩粗及直螺纹套筒预制→预制暗梁及支架→暗梁、支架焊接预埋及调整和定位→台车定位浇筑混凝土。

4．1．2二次衬砌与顶隔板连接施工对直螺纹套筒清孔并标定套筒位置→顶隔板连接钢筋墩粗并与套筒连接→对接头连接钢筋进行拉拔试验。

4．1．3顶隔板施工预制顶隔板钢筋笼→吊装顶隔板钢筋笼就位后与顶隔板连接钢筋焊接拼装→顶隔板模板台车定位浇筑混凝土。

4．2二次衬砌施工

4．2．1二次衬砌台车改装顶隔板段衬砌和正常段衬砌比较，需在拱腰位置预埋暗梁钢筋笼，故施工顶隔板段二次衬砌时需对二衬台车进行部分改装，对二衬台车暗梁预埋位置打孔，以双峰隧道为例，按以下步骤进行。(1)确定圆心。把台车移动到能够完全支撑的空间，先对台车的一端作如图1所示调整，由于A点距台车底模板1．578m，B点距台车底模板1．748m，用施工线连接AB两点。再从台车顶(中点)拉钢尺5．6m与AB线交于一点O，则O点为台车的圆心。调整台车以5．6m半径支撑到位。(2)检查台车是否完全支撑到位。先从C处施工缝向圆心拉钢尺量距离OC，通过升降液压油缸使L=R=5．6m为此，同理测量OD、OA、OB点，使OA=OB=OC=OD=R=5．6m。调整好台车之后用水准仪测量使A、B、O三个点在同一视线高上。(3)精确定位套筒的位置。如图1所示，只须精确定位第一排套筒和第三排套筒位置。从圆心向上3．665m高为第一排套筒，再向上3．976m高为第三排套筒。套筒定位方法:用水准仪按设计标高上下移动钢尺观察读数，使读数为3．665m时，则该点是第一排套筒的位置，同理定位第三排套筒的位置。每排套筒高度用电焊焊接2个水平水泥钉。对台车的另一端作以上调整，精确另一端的第一排套筒和第三排套筒位置。然后用施工线连接两端用一排套筒的2个水泥钉，在施工线上预先隔2m做一个标记，施工线上的标记就是在台车上打孔的位置(省去在台车上用钢卷尺量距离)。(4)台车打孔要求。严格按照施工线上的标记并把标记引在台车上，以该标记为圆心，半径为2cm画圆打孔。打孔时用氧焊从衬砌面向台车圆心方向施工。(5)便于套筒的精确定位，在台车的左右两侧第一排套筒高度位置焊接一根长度20钢筋，并且与台车长度相等作为套筒定位钢筋。

4．2．2暗梁钢筋笼的加工暗梁钢筋笼在隧道外钢构件预制场按设计要求分段预制后，将预埋钢筋的一端拧上直螺纹套筒，然后将套筒连接钢筋和预埋暗梁钢筋主筋搭接双面焊接于暗梁钢筋笼上。预埋钢筋与暗梁钢筋笼焊接不得少于3处。要求套筒有3．5cm伸出暗梁钢筋内弧面，保证暗梁钢筋笼有一定的混凝土保护层，用双层400g/m2的土工布和铁丝把套筒口包扎住并在套筒内涂油，防止浇筑二衬混凝土的过程中水泥浆进入套筒内。

4．2．3暗梁钢筋笼的吊装和直螺纹套筒定位为使套筒能够按设计要求精确定位，从施工安全和现场实际施工条件考虑，采用暗梁、衬砌台车同时施工定位，从而提高套筒定位精度。具体措施如下:(1)安装定滑轮和卷扬机。在台车的3号窗口左右两侧各安装3个定滑轮，在台车大梁中线上安装3个小型卷扬机，3个卷扬机组成一个并联电路用一个电源开关来同时控制，要求卷扬机、定滑轮的中心在同一个横断面上，保证工作时钢丝绳不会从滑轮脱落。安装完毕后先进行试吊，工作时确保多台卷扬机能同步机械运动，在确保整套系统安全、可靠后方可进行钢筋笼的吊装。(2)暗梁钢筋笼的吊装。先把两侧钢筋笼平放在待浇筑二衬段小边墙上，然后把台车移动到待施工二衬段，把暗梁钢筋笼与从窗口放下来的钢丝绳栓牢固，注意在钢丝绳与暗梁栓牢固之后必须保证卷扬机转动轴与暗梁钢筋笼之间多条钢丝绳的长度相等，确保暗梁钢筋笼作整体平行的向上运动。当暗梁钢筋笼提升高度超过设计高度后，使卷扬机反向运动，当钢筋笼下降到定位钢筋上时不能再下降了，第一排套筒达到设计高度时，卷扬机停止工作。在台车上已打好孔的位置通过拧入螺栓，使暗梁钢筋笼与台车模板紧贴，精确定位套筒的位置。

4．2．4台车定位和支架焊接暗梁钢筋笼安装完毕后，把台车移动到上一模衬砌混凝土端头，台车模板与上循环衬砌混凝土搭接5cm。按设计标高和中线定位台车，并完成上一模暗梁预埋伸长段与此模暗梁的焊接。把预制好的格栅支架按照设计里程和暗梁以及小边墙预埋支腿分别进行焊接和钢板螺栓连接，以此保证暗梁钢筋笼的整体刚性。台车就位后复测拱顶标高和左右两侧第一排套筒的标高，符合设计标高后再加固台车待浇筑二次衬砌混凝土。

4．2．5二衬混凝土浇筑采用自行式全断面液压钢模台车、泵送混凝土灌筑，衬砌台车长12m;非正常断面的特殊二次衬砌，采用自行式组合液压钢模台车，挡头模板采用自制式钢模和木模。在浇筑混凝土的过程中，台车的左右两侧对称灌筑混凝土，防止钢模台车偏移。混凝土浇筑过程中用插入式振动棒捣固，每灌筑50cm厚度人工振捣一次。考虑到台车的刚度，在浇筑混凝土时速度控制在7．5m3/h。人工捣固过程中，振动棒遵守快进慢出的原则，混凝土表面有水泥浆溢出时停止振捣。当混凝土灌筑高度超过暗梁钢筋笼1m位置时，必须倒换混凝土输送管，从第三排窗口的3个窗口分别灌筑混凝土，当混凝土高度覆盖暗梁钢筋笼高度时，开启平板式振动器振动10s后，停止20min使混凝土达到初凝状态后，再继续灌筑混凝土。

4．2．6脱模、凿出套筒当混凝土强度达到70%后，拆除套筒与模板台车间的连接螺栓，脱模移动台车。在台车端头工作平台的两侧，利用土工布的吸水性，注意观察有套筒的地方存在潮湿的现象，凿出套筒并对与顶隔板接触混凝土面进行凿毛处理。

4．3顶隔板施工顶隔板采用顶隔板台车进行滑模施工，其主要工艺可按以下工序进行。

4．3．1顶隔板钢筋的绑扎和安装顶隔板与拱顶衬砌之间空间比较狭小，正常段拱顶最大净空1．36m，加宽段拱顶最大净空2．35m，施工人员在台车上进行钢筋绑扎有较大困难，在施工中可尽量预先将顶隔板钢筋加工成钢筋笼进行吊装，在吊装前应先将顶隔板内的连接钢筋拧入直螺纹套筒，将加工好的钢筋笼放置于保护层垫块上，调整至设计位置，并与拧入直螺纹套筒的连接钢筋进行焊接。

4．3．2顶隔板的浇筑采用泵送混凝土入模，插入式振捣棒配合附着式振捣器振捣混凝土，使其密实，在混凝土龄期内进行喷水养护。

4．3．3脱模收面顶隔板的脱模时间影响着施工进度，故把握好脱模时间成为关键，待一模浇筑完成后，须对顶隔板上表面采用水泥抹光处理，其表面的光洁度及平整度对通风效果有很大影响。由于顶隔板上部空间的限制，应安排专人负责，以保证质量。

5暗梁、顶隔板施工注意事项

5．1材料加工的控制

5．1．1套筒剥肋钢筋接头和墩粗钢筋接头直螺纹套筒均需采用标准型设计尺寸，直螺纹套筒的内螺纹尺寸及螺纹中径公差均应满足相关规范规定，套筒在安装以及预埋浇筑混凝土的过程中均应加以保护，以免混入杂物和损伤丝口。

5．1．2连接钢筋暗梁与顶隔板的连接钢筋采用HRB335级钢筋，公称直径20mm，采用墩粗钢筋或剥肋滚轧钢筋，钢筋接头等级为Ⅰ级，钢筋接头丝头的有效螺纹长度应不小于3．5cm，钢筋下料时应采用机械切割，不得采用热加工方法切割，钢筋端面应平整与钢筋轴线垂直，切割面不得有马蹄形及扭曲，钢筋丝头中径、牙形角应符合直螺纹套筒连接的要求，丝头有效螺纹中径的圆柱度误差不得超过0．2mm，丝头钢筋在装卸的时候应在丝头上戴上保护帽，防止丝头损坏。墩粗钢筋墩粗头的基圆直径应大于丝头螺纹外径，墩粗头长度应大于3．5cm，墩粗头不得有与钢筋轴线垂直的横向裂缝，不合格的墩粗头应切去重新墩粗。

5．2接头连接施工的控制在二次衬砌浇筑过程中，应防止杂物及水泥浆液等进入套筒，在进行顶隔板连接钢筋连接时，确保被连接钢筋与套筒规格一致，并保证丝头和连接套筒内的螺纹干净、无损，钢筋连接时使用工作扳手旋转钢筋，使丝头在中央位置顶紧。对于墩粗钢筋，接头钢筋连接完成后，套筒每端不得有完整丝口外露。对施工过程中每批进场的钢筋按设计频率进行接头拉拔检验，且应符合相关规范要求。

5．3顶隔板微膨胀混凝土试验顶隔板采用的微膨胀混凝土主要用于补偿混凝土的收缩，减少顶隔板与二次衬砌之间可能产生的裂缝，需根据顶隔板的配筋率、表面比、砂石材料的特性等做专门配合比试验，以达到补偿效果。

5．4钢筋焊接及连接工艺的控制顶隔板及暗梁施工中装配式的焊接和连接工艺众多，应加强对焊接及连接接头的质量检查，提高钢筋焊接和机械连接的工艺水平。

5．5顶隔板表面抹光及平整度的控制顶隔板表面的光洁度及平整度对通风效果有很大的影响，应严格按设计标准进行控制，避免出现混凝土表面的压光度不好以及混凝土表面存在蜂窝、麻面、起砂和裂缝等缺陷，其平整度即顶隔板接缝处两模之间的高差不超过1cm，对存在高差处应抹平顺接。

5．6脱模时间脱模时间影响着施工进度，但不应为盲目赶工而加快脱模时间，应该在保证顶隔板混凝土结构质量的前提下，采取经济合理的脱模方案。

6结论

对于特长隧道设置顶隔板，利用顶隔板、联络通道、竖井以及地下风机房构成的整套隧道通风排烟系统在技术上是可行的，在隧道发生火灾等情况时可起到关键性的作用，同样，顶隔板在施工过程中方案的合理性以及关键部位的控制亦是整体工程成败的关键，其经济性也是值得我们探讨的。

作者：李爱玲单位：中铁二十一局集团第三工程有限公司