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摘要：通过对双线铁路隧道仰拱衬砌施工的多次探索，总结出了采用整体仰拱台车对隧道仰拱浇筑混凝土施工的新方法，确保了仰拱的弧形满足设计要求，使之与拱墙二次衬砌的受力形成完好的闭合环，保证了仰拱的施工质量和受力要求。
关键词：隧道；仰拱衬砌；整体模注；施工技术
双线铁路隧道仰拱施工说起来好像很简单，在实际施工中也常常被忽视，有的施工单位还沿用以前的仰拱和填充一起施工，有的虽然分开施工，但仰拱的弧形做不上，还有的甚至采用分幅施工，给仰拱本身质量和结构受力都带来很多安全质量隐患。双线铁路隧道对仰拱施工要求很严，在渝利铁路施工中，明令禁止采用仰拱和填充同时施工或分幅施工的方法，要求必须按设计先整体施作仰拱并保证仰拱的弧形，有很多施工单位因此受罚或返工。究其原因，不是施工单位不愿做，而是仰拱弧形施工确实存在很多困难，主要有：一是仰拱不好立模，采用一般的组合模板施工仰拱要固定好模板非常困难，做起来既费工又费时，对有工期压力的长大隧道很是头疼；二是浇筑仰拱混凝土捣固难，一般的施工方法要做到仰拱成弧形根本不敢捣固，所以仰拱质量得不到保证。我们通过与施工队的多次实践和施工现场多次改进，总结了一套采用整体仰拱台车施作仰拱衬砌的技术，取得了很好的效果，解决了传统施工方法难以做到的技术难题，保证了仰拱的施工质量和受力要求，得到了业主、监理及设计的一致好评。
下面，以新建渝利铁路工程向家坝隧道施工为实例，对整体仰拱台车施工技术予以介绍。
一、概述
重庆至利川铁路是规划建设的沪-汉-蓉大通道的重要组成部分，线路地处我国中、西部地区的接合部，西起重庆市渝北区，向东途经重庆市江北区、长寿区、涪陵区、丰都县和石柱县，止于湖北省利川市，正线长度264.406km，全线采用双线时速200km客货共线铁路标准设计。
向家坝隧道进出口里程为DK223+545～DK230+050，全长6505m，地处重庆东部山区与利川鄂西山区交接，地形起伏较大，属新田沟组地层，岩性为深灰色砂岩夹页岩、泥岩为主，岩层倾角较缓，节理裂隙较发育，岩体较破碎、质软，地质条件较差。全隧以Ⅲ级围岩为主，进出口为Ⅳ、Ⅴ级围岩。隧道最大开挖宽度为1390cm，最大开挖高度为1206cm。隧道开挖、支护、二衬及填充断面如图1所示（Ⅴ级Ⅰ型）：
在施工中，Ⅴ级围岩开挖采用大拱脚台阶法施工，Ⅳ级围岩开挖采用三台阶法施工，Ⅲ级围岩开挖以二台阶法为主，仰拱采用整体模板台车模注施工，二衬采用自行式液压衬砌台车模注施工。
二、仰拱模板台车的设计、制作
仰拱模板的设计首先要参考设计图纸，详细了解设计图纸关于仰拱部份各部位的几何尺寸、弧度、有无预埋件或预留孔洞等，还应熟悉相关规范要求。仰拱台车在设计时上口两侧应高出仰拱填充面30cm为宜，以便二衬台车就位。为确保安全，一般情况下，仰拱一次性开挖规定不得超过6m，因此，仰拱设计长度也不宜超过6m。
整体仰拱模板台车一般分为车架、丝杆支拆模系统、模板（含振捣）和行走系统四大部份。
（一）台车车架
整体仰拱模板台车车体主骨架采用桁架结构，纵向主梁采用I30c工字钢，上下各2根，共4根；横梁采用I20b工字钢，每一断面上下各2根，共10根；台车底部和两侧还分别设有支撑模板的竖向和三角形支撑架，这些支撑架采用I16工字钢。纵向主梁、横梁间采用工字钢焊接成台车主架，支撑架根据设计断面直接焊接在主架上，为确保台车刚度，每隔150cm焊接一道横梁和支撑架，然后再支撑架外侧采用［12槽钢焊接成100×75cm（横×纵）的网状，焊接［12槽钢前要按设计仰拱断面的弧形弯制成型，以便下步在槽钢外侧焊接模板。如图2、3所示：
图2仰拱台车断面示意图
图3仰拱台车立面示意图
（二）丝杆支拆模系统
为方便支模和拆模，台车主架与两侧边模之间采用可伸缩丝杆连接，边模和低模间采用活动螺杆铰链联接。为防止浇注混凝土时台车上浮，台车两侧上口采用可伸缩丝杆支撑于初期支护的边墙上。
（三）模板及振捣器
模板采用5mm厚钢板，焊接时要紧贴槽钢面，先采用点焊固定，然后满焊。为方便仰拱底部混凝土浇注，台车底部模板每个分格均留混凝土泵送窗口，泵送窗口大小以60×40cm为宜。为确保仰拱混凝土密实度，在模板里侧共安装4台附着式振捣器。如图4所示：
图4仰拱台车模板展开图
（四）行走系统
仰拱台车行走采用机械牵引或顶推的方式，在台车两端各设一组（两个）轮胎，轮胎一组大一组小，大的一组置于前端，小的一组置于后端，每组轮胎采用横杆连接，并在每个轮胎处各设一个千斤顶，当需要移动台车时，千斤顶升起，使台车与仰拱混凝土面分离，牵引台车行走。如图5所示：
图5仰拱台车行走系统示意图
（五）安装调试
仰拱台车焊接制作时要选在平坦的硬化地面上进行，并设置作业的台座，以便焊接操作，最好能有起吊桁车设备。制作时先根据设计下料，然后焊接，一定要对每一道焊缝进行认真焊接，不得漏焊。
台车焊接完成后，首先要对模板的弧度、焊接情况、丝杆的活动情况等进行全面检查和调试，检查调试合格后，最后还要进行打磨和涂漆，模板表面作刷油防锈处理。
三、仰拱模板台车的就位
模板台车在洞外制作完成后，大轮向隧道前进方向，将通往仰拱的路段整平，首次就位可采用顶推加牵引的方法，如遇下坡道采用后牵引进行。台车到达待衬段后，可采用千斤顶进行横移就位，就位时要测量放线，并利用丝杆调节好模板位置，确保就位精度满足要求。就位后将防止上浮丝杆顶紧，最后在模板台车端头立挡头模。
四、浇注仰拱混凝土
浇注仰拱混凝土时，先浇注底部，然后对称浇注两侧，对称浇注两侧时浇注混凝土的高差应控制在50cm以内。浇注底部时利用浇注窗口进行，浇注完成一段后关闭该段窗口，进行下一段浇注，依次完成底部混凝土浇注。浇注两侧时由两侧模边处下放混凝土。
浇注仰拱混凝土采用泵送法施工，输送泵钢管前端应接混凝土软管，以方便操作。浇注时应连续进行，避免因停歇造成“冷缝”，间歇时间不得超过混凝土的初凝时间。浇注时要边浇边振捣，振捣应做到不漏不过，过振会造成浆上浮，对模板也可能造成压力过大而变形。
五、仰拱模板台车的拆模
当仰拱浇注完成混凝土强度达到设计强度的80%时（以最后浇注一盘计控），即可进行拆模。拆模时应首先拆去挡头模，松开防止上浮的支撑丝杆；然后松开两侧连接模板的丝杆，使两侧模板与混凝土分离；再启动千斤顶使底模与底部混凝土分离，启动千斤顶时应一端先起，尽量避免两端同时升起。
六、注意事项
1．仰拱台车设计时，要充分考虑台车车架的刚度，如台车长度超过6m应选用较大号的型钢、槽钢及较厚的模板，做到先设计后制作。
2．仰拱台车在设计时两侧应高出仰拱填充面30cm左右，以便二衬台车就位，与二衬台车下口两侧的边模相结合。
3．仰拱施工时，掌子面不可能停止施工，因此在设计仰拱台车时要考虑预留施工栈桥的位置，仰拱台车不宜设计过高，以防影响安放施工栈桥。
4．台车就位前必须将仰拱虚碴、杂物等清理干净，并涂抹脱模剂，经检查合格后才可就位，就位时一定要测量放样，确保就位精度及几何尺寸满足要求。
5．浇注仰拱混凝土时一定要按先底部后两侧对称浇注的程序，边浇注边利用附着式振捣器和插入式振捣棒均匀振捣密实，完成一段后及时关闭混凝土泵送窗口。振捣时要注意观察，防止模板台车变形、上浮及跑模等现象，不得过振。
6．仰拱台车使用中应经常检查，主要检查项目有：模板是否有凹凸、焊缝是否有断裂、主架是否有变形、可调节丝杆是否有润滑油、边模与底模连接铰链螺杆是否活动，以及行走系统的轮胎和千斤顶等。
7．整体仰拱模板台车最适合仰拱无钢筋的Ⅲ级围岩段施工，对于仰拱有钢筋的Ⅳ、Ⅴ级围岩地段，当完成一段仰拱衬砌后，需将仰拱台车后退至已衬砌段，待下一段钢筋绑扎完成后，再将仰拱台车推至待衬段就位，推台车时要注意不能碰坏已绑扎好的钢筋，可采用在钢筋上铺工字钢牵引的方法。
8．为便于整體仰拱模板台车的安装与拆卸，主架间的连接也可以采用螺丝连接，在工字钢端头设连接钢板，然后钻螺丝孔即可。
七、结论
双线铁路隧道仰拱填充同步施工和仰拱分幅浇注都是明令禁止的，因此，以前普遍采用组合模板进行仰拱混凝土模注施工，全过程都是人工安装，过程繁琐、操作缓慢、模板固定困难，施工中还容易出现漏浆、跑模、上浮等情况，且受人的操作水平和不敢振捣等因素影响，仰拱混凝土施工质量较差、施工难度大、进度缓慢。
我们从实际情况出发，根据设计图纸和相关规范、规定的要求，自行设计、制作的整体仰拱模板台车在经过近2年多的施工实践中，具有安装方便快捷、衬砌弧形符合设计要求、混凝土质量可靠等优点，避免了组合模板的许多不足，仰拱衬砌混凝土做到了内实外美、表面平整光滑、色泽均匀，减少了蜂窝麻面和缺棱掉角等混凝土施工质量通病，极大的提高了仰拱施工质量和产生效率，取得了良好的经济效益，得到了业主、设计及监理的一致认可和大力推广。
作者简介：戴天华（1970- ），男，四川江油人，中铁十五局集团有限公司工程师，研究方向：铁路工程、公路工程等的施工。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：隧道；仰拱衬砌；整体模注；施工技术
双线铁路隧道仰拱施工说起来好像很简单，在实际施工中也常常被忽视，有的施工单位还沿用以前的仰拱和填充一起施工，有的虽然分开施工，但仰拱的弧形做不上，还有的甚至采用分幅施工，给仰拱本身质量和结构受力都带来很多安全质量隐患。双线铁路隧道对仰拱施工要求很严，在渝利铁路施工中，明令禁止采用仰拱和填充同时施工或分幅施工的方法，要求必须按设计先整体施作仰拱并保证仰拱的弧形，有很多施工单位因此受罚或返工。究其原因，不是施工单位不愿做，而是仰拱弧形施工确实存在很多困难，主要有：一是仰拱不好立模，采用一般的组合模板施工仰拱要固定好模板非常困难，做起来既费工又费时，对有工期压力的长大隧道很是头疼；二是浇筑仰拱混凝土捣固难，一般的施工方法要做到仰拱成弧形根本不敢捣固，所以仰拱质量得不到保证。我们通过与施工队的多次实践和施工现场多次改进，总结了一套采用整体仰拱台车施作仰拱衬砌的技术，取得了很好的效果，解决了传统施工方法难以做到的技术难题，保证了仰拱的施工质量和受力要求，得到了业主、监理及设计的一致好评。
下面，以新建渝利铁路工程向家坝隧道施工为实例，对整体仰拱台车施工技术予以介绍。
一、概述
重庆至利川铁路是规划建设的沪-汉-蓉大通道的重要组成部分，线路地处我国中、西部地区的接合部，西起重庆市渝北区，向东途经重庆市江北区、长寿区、涪陵区、丰都县和石柱县，止于湖北省利川市，正线长度264.406km，全线采用双线时速200km客货共线铁路标准设计。
向家坝隧道进出口里程为DK223+545～DK230+050，全长6505m，地处重庆东部山区与利川鄂西山区交接，地形起伏较大，属新田沟组地层，岩性为深灰色砂岩夹页岩、泥岩为主，岩层倾角较缓，节理裂隙较发育，岩体较破碎、质软，地质条件较差。全隧以Ⅲ级围岩为主，进出口为Ⅳ、Ⅴ级围岩。隧道最大开挖宽度为1390cm，最大开挖高度为1206cm。隧道开挖、支护、二衬及填充断面如图1所示（Ⅴ级Ⅰ型）：
在施工中，Ⅴ级围岩开挖采用大拱脚台阶法施工，Ⅳ级围岩开挖采用三台阶法施工，Ⅲ级围岩开挖以二台阶法为主，仰拱采用整体模板台车模注施工，二衬采用自行式液压衬砌台车模注施工。
二、仰拱模板台车的设计、制作
仰拱模板的设计首先要参考设计图纸，详细了解设计图纸关于仰拱部份各部位的几何尺寸、弧度、有无预埋件或预留孔洞等，还应熟悉相关规范要求。仰拱台车在设计时上口两侧应高出仰拱填充面30cm为宜，以便二衬台车就位。为确保安全，一般情况下，仰拱一次性开挖规定不得超过6m，因此，仰拱设计长度也不宜超过6m。
整体仰拱模板台车一般分为车架、丝杆支拆模系统、模板（含振捣）和行走系统四大部份。
（一）台车车架
整体仰拱模板台车车体主骨架采用桁架结构，纵向主梁采用I30c工字钢，上下各2根，共4根；横梁采用I20b工字钢，每一断面上下各2根，共10根；台车底部和两侧还分别设有支撑模板的竖向和三角形支撑架，这些支撑架采用I16工字钢。纵向主梁、横梁间采用工字钢焊接成台车主架，支撑架根据设计断面直接焊接在主架上，为确保台车刚度，每隔150cm焊接一道横梁和支撑架，然后再支撑架外侧采用［12槽钢焊接成100×75cm（横×纵）的网状，焊接［12槽钢前要按设计仰拱断面的弧形弯制成型，以便下步在槽钢外侧焊接模板。如图2、3所示：
图2仰拱台车断面示意图
图3仰拱台车立面示意图
（二）丝杆支拆模系统
为方便支模和拆模，台车主架与两侧边模之间采用可伸缩丝杆连接，边模和低模间采用活动螺杆铰链联接。为防止浇注混凝土时台车上浮，台车两侧上口采用可伸缩丝杆支撑于初期支护的边墙上。
（三）模板及振捣器
模板采用5mm厚钢板，焊接时要紧贴槽钢面，先采用点焊固定，然后满焊。为方便仰拱底部混凝土浇注，台车底部模板每个分格均留混凝土泵送窗口，泵送窗口大小以60×40cm为宜。为确保仰拱混凝土密实度，在模板里侧共安装4台附着式振捣器。如图4所示：
图4仰拱台车模板展开图
（四）行走系统
仰拱台车行走采用机械牵引或顶推的方式，在台车两端各设一组（两个）轮胎，轮胎一组大一组小，大的一组置于前端，小的一组置于后端，每组轮胎采用横杆连接，并在每个轮胎处各设一个千斤顶，当需要移动台车时，千斤顶升起，使台车与仰拱混凝土面分离，牵引台车行走。如图5所示：
图5仰拱台车行走系统示意图
（五）安装调试
仰拱台车焊接制作时要选在平坦的硬化地面上进行，并设置作业的台座，以便焊接操作，最好能有起吊桁车设备。制作时先根据设计下料，然后焊接，一定要对每一道焊缝进行认真焊接，不得漏焊。
台车焊接完成后，首先要对模板的弧度、焊接情况、丝杆的活动情况等进行全面检查和调试，检查调试合格后，最后还要进行打磨和涂漆，模板表面作刷油防锈处理。
三、仰拱模板台车的就位
模板台车在洞外制作完成后，大轮向隧道前进方向，将通往仰拱的路段整平，首次就位可采用顶推加牵引的方法，如遇下坡道采用后牵引进行。台车到达待衬段后，可采用千斤顶进行横移就位，就位时要测量放线，并利用丝杆调节好模板位置，确保就位精度满足要求。就位后将防止上浮丝杆顶紧，最后在模板台车端头立挡头模。
四、浇注仰拱混凝土
浇注仰拱混凝土时，先浇注底部，然后对称浇注两侧，对称浇注两侧时浇注混凝土的高差应控制在50cm以内。浇注底部时利用浇注窗口进行，浇注完成一段后关闭该段窗口，进行下一段浇注，依次完成底部混凝土浇注。浇注两侧时由两侧模边处下放混凝土。
浇注仰拱混凝土采用泵送法施工，输送泵钢管前端应接混凝土软管，以方便操作。浇注时应连续进行，避免因停歇造成“冷缝”，间歇时间不得超过混凝土的初凝时间。浇注时要边浇边振捣，振捣应做到不漏不过，过振会造成浆上浮，对模板也可能造成压力过大而变形。
五、仰拱模板台车的拆模
当仰拱浇注完成混凝土强度达到设计强度的80%时（以最后浇注一盘计控），即可进行拆模。拆模时应首先拆去挡头模，松开防止上浮的支撑丝杆；然后松开两侧连接模板的丝杆，使两侧模板与混凝土分离；再启动千斤顶使底模与底部混凝土分离，启动千斤顶时应一端先起，尽量避免两端同时升起。
六、注意事项
1．仰拱台车设计时，要充分考虑台车车架的刚度，如台车长度超过6m应选用较大号的型钢、槽钢及较厚的模板，做到先设计后制作。
2．仰拱台车在设计时两侧应高出仰拱填充面30cm左右，以便二衬台车就位，与二衬台车下口两侧的边模相结合。
3．仰拱施工时，掌子面不可能停止施工，因此在设计仰拱台车时要考虑预留施工栈桥的位置，仰拱台车不宜设计过高，以防影响安放施工栈桥。
4．台车就位前必须将仰拱虚碴、杂物等清理干净，并涂抹脱模剂，经检查合格后才可就位，就位时一定要测量放样，确保就位精度及几何尺寸满足要求。
5．浇注仰拱混凝土时一定要按先底部后两侧对称浇注的程序，边浇注边利用附着式振捣器和插入式振捣棒均匀振捣密实，完成一段后及时关闭混凝土泵送窗口。振捣时要注意观察，防止模板台车变形、上浮及跑模等现象，不得过振。
6．仰拱台车使用中应经常检查，主要检查项目有：模板是否有凹凸、焊缝是否有断裂、主架是否有变形、可调节丝杆是否有润滑油、边模与底模连接铰链螺杆是否活动，以及行走系统的轮胎和千斤顶等。
7．整体仰拱模板台车最适合仰拱无钢筋的Ⅲ级围岩段施工，对于仰拱有钢筋的Ⅳ、Ⅴ级围岩地段，当完成一段仰拱衬砌后，需将仰拱台车后退至已衬砌段，待下一段钢筋绑扎完成后，再将仰拱台车推至待衬段就位，推台车时要注意不能碰坏已绑扎好的钢筋，可采用在钢筋上铺工字钢牵引的方法。
8．为便于整體仰拱模板台车的安装与拆卸，主架间的连接也可以采用螺丝连接，在工字钢端头设连接钢板，然后钻螺丝孔即可。
七、结论
双线铁路隧道仰拱填充同步施工和仰拱分幅浇注都是明令禁止的，因此，以前普遍采用组合模板进行仰拱混凝土模注施工，全过程都是人工安装，过程繁琐、操作缓慢、模板固定困难，施工中还容易出现漏浆、跑模、上浮等情况，且受人的操作水平和不敢振捣等因素影响，仰拱混凝土施工质量较差、施工难度大、进度缓慢。
我们从实际情况出发，根据设计图纸和相关规范、规定的要求，自行设计、制作的整体仰拱模板台车在经过近2年多的施工实践中，具有安装方便快捷、衬砌弧形符合设计要求、混凝土质量可靠等优点，避免了组合模板的许多不足，仰拱衬砌混凝土做到了内实外美、表面平整光滑、色泽均匀，减少了蜂窝麻面和缺棱掉角等混凝土施工质量通病，极大的提高了仰拱施工质量和产生效率，取得了良好的经济效益，得到了业主、设计及监理的一致认可和大力推广。
作者简介：戴天华（1970- ），男，四川江油人，中铁十五局集团有限公司工程师，研究方向：铁路工程、公路工程等的施工。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。