铁路隧道仰拱施工工法

李晓龙 池建功

（中国建筑土木建设有限公司，北京 100073）

1 工程概况

新建某铁路客运专线工程，起讫里程DK62+730～DK67+075，全长4 345 m，设计速度250 km/h。隧道为无碴轨道，线间距为4.6 m。隧道内纵坡为8.5‰的上坡，进口至DK63+340.151段在左偏曲线（R=6 000 m），DK63+925.647～DK65+275.589段建设在右偏曲线上（R=4 500 m），其他路段均为直线形式。

2 隧道仰拱施工

2.1 仰拱初支

掌子面成型后及时安排仰拱施工并铺底，缩短中途间隔时间，尽快封闭成环，保证围岩的稳定性。仰拱施工采用全幅开挖的方法，适配自行式钢栈桥作为施工的辅助装置，以便洞身施工的顺利开展。应及时清理浮渣等不利于施工的杂物，尽快进行初期支护，有效封闭成环，将钢筋绑扎到位，浇筑混凝土。为保证断面结构的完整性，应一次浇筑成型。仰拱开挖阶段，循环进尺为3～4榀，仰拱沉降缝与洞身沉降缝的位置一致，达到沉降缝贯通的效果。

2.2 测量放样

以设计图纸为准，在现场测放隧道中心线、仰拱开挖边线，准确确定仰拱基础开挖高度并标出。测量放样后，生成一系列具有参照作用的标记，作为仰拱施工的参照基准。

2.3 仰拱开挖

正式开挖前，对排水系统的运行畅通性、边仰坡稳定性进行详细检查，出现堵塞应疏通，失稳需要加固。

准备工作落实到位后，进入开挖环节，以挖掘机为主要设备，分层、分段有序开展。局部岩石强度较大，机械开挖的进尺量较小且效果差，需要使用弱爆破的开挖方法。开挖期间使用汽车运土，避免现场堆积，人工辅助清理基底。栈桥上过车时，及时撤离下部的施工人员，待车辆安全通过后继续施工。

2.4 仰拱施工的要求

（1）施工前全面清理隧底的泥浆、积水，通入高压风，吹除杂物。精准控制开挖进尺，因操作不当或其他原因出现超挖时，使用同级混凝土回填。施工时间方面，仰拱超前拱墙二衬，仰拱以及回填混凝土施工均遵循一次成型原则，不可中途中断[1-2]。

（2）仰拱混凝土终凝后进行回填，仰拱拱座与墙基同步浇筑，仰拱的施工缝和变形缝易渗流，均进行防水处理。仰拱回填后，混凝土强度逐步增加，实测值达到5 MPa且现场无异常状况后，允许行人通行；实测值完全达到设计值后，允许车辆通行。

（3）注重对各道施工工序进行控制，形成协调的关系，仰拱施工不宜安排在夜间。

3 仰拱二衬施工

仰拱衬砌施工遵循一次成型原则，避免影响仰拱的完整性。仰拱边模材料为定型钢模，并配套适量钢管对撑，用于维持模板的稳定性，端头选用小块木模板。

3.1 仰拱栈桥的设置

本次施工采用移动式仰拱栈桥，共2座，通过建设仰拱栈桥为现场施工创设良好的条件。清基灌注衬砌混凝土时，现场的施工车辆从栈桥上通过，空间协调性较好，解决了仰拱施工与出渣等工序相互干扰的问题。

3.2 仰拱钢筋绑扎

（1）全面检查断面，判断该处是否存在欠挖，发现欠挖及时处理。钢筋绑扎时，外层定位钢筋的绑扎最关键，应加强保护层厚度控制，5 cm≤保护层厚度≤8 cm。保护层采用砂浆垫块，将该结构设置在钢筋与模板间。外层主筋、纵筋的间距分别为20、30 cm，误差不超过±10 mm。

（2）内层主筋与外层主筋共处相同的断面，箍筋绑扎注重对层间距的控制，允许误差为±5 mm。钢筋数量较多，部分区域存在交叉，该部分扎丝间隔扎结；对纵筋做固定处理时，按照每隔5个节点做一次绑扎定位的方式有序操作；内、外两层纵筋均绑扎到位后，按照要求挂设箍筋，进一步对各节点连同箍筋绑扎。

（3）钢筋绑扎是一项精细化工作，需要充分考虑预留洞室的位置以及尺寸要求，避免超限影响预留洞室正常使用。

3.3 接头焊接

主筋接头施工采用单面搭接焊作业方法，焊缝不小于10d（d为钢筋直径）；应对接头做弯折处理，检查接头两根钢筋的轴线，要求其共处相同直线上。焊缝高度以0.3d以上为宜，焊缝宽度以0.7d以上为宜，成型焊缝的内部应饱满，表面平顺、无缺口。

严格依据规范制作仰拱钢筋，将满足质量要求的钢筋安装到位。焊接时接头错开，设置预埋钢筋弯曲弧度时，必须充分考虑隧道断面的弧度，使两者保持一致。对仰拱二衬钢筋进行绑扎时，加强对各层钢筋间距的检测与控制，使其在工程许可范围内；根据施工条件，采用焊接定位筋的方式控制层距。衬砌钢筋实测项目较多，各自有其特定的允许偏差以及检查方法。

衬砌钢筋实测项目如表1所示。

表1 衬砌钢筋实测项目 单位：mm

3.4 混凝土浇筑及振捣

仰拱模筑施工材料为C30混凝土，以小块平面模板为基础单元，经拼接后得到完整的模板体系。施工前，清理作业面的积水、废渣，防止杂物混入影响混凝土的成型质量。施工中加密测点，及时检测，根据实测数据判断仰拱的拱度，并进行调整。仰拱混凝土浇筑做到一次浇筑成型，从仰拱中心处开始，逐步向两侧以对称的方式同步推进。为提高混凝土的密实性，浇筑时应加强振捣[3-5]。

以分层的方法有序浇筑，单层厚度不大于30 cm，每层均进行振捣处理，各点位振捣时间20～30 s，具体振捣时间根据混凝土的实际情况而定，无下沉、无气泡、有泛浆时，结束该点的振捣。

混凝土施工缝处浇筑新混凝土时，需要在施工前做好准备，如清理施工缝处的松动石子和松散混凝土，用水冲洗，使该处保持洁净。在横向施工缝处铺设水泥砂浆，厚度约15 mm（若有竖向施工缝，应刷薄水泥浆，材料的水灰比控制为0.3，具体根据实际情况调整）。可以铺设混凝土，厚度约30 cm，继续浇筑新混凝土，此时依然振捣，提高混凝土的密实度，加强对仰拱施工质量的检查。

仰拱质量检验项目如表2所示。

表2 仰拱质量检验项目

3.5 仰拱回填

检测后，得到仰拱混凝土的实际强度，将该值与设计强度进行对比分析，达到70%以上时，施工填充层。仰拱回填混凝土施工时，加强对混凝土表面标高的检测与控制。混凝土浇筑结束后，采取防护措施，短期内禁止车辆通行，否则混凝土结构会在外部荷载作用下受损。混凝土的强度完全达到设计值后，清理碎渣尘土，开放交通[6-8]。

仰拱回填实测项目如表3所示。

表3 仰拱回填实测项目

（1）混凝土分层浇筑，连续施工，若因材料供应不足、机械设备异常或其他原因中断施工，需要尽可能缩短间歇时间（短于前层混凝土的初凝时间）。不同混凝土的允许间歇时间存在差异，具体根据施工所用水泥的材料特性、现场环境温度确定，均应避免间歇时间过长。

（2）新浇混凝土与邻接已硬化混凝土的温度保持相对均衡，温差不超过15℃。混凝土表面有明显的泌水现象时，以不破坏已浇筑混凝土为前提，使用有效的方法缓解泌水。混凝土浇筑有一定的扰动作用，如混凝土卸料以及振捣均会对模板带来不同程度的冲击作用，需要安排专员检查，若有松动、变形等异常状况，及时查明实际情况，采取处理措施，直至模板恢复原状。自高处向模板内倾卸混凝土时，容易发生离析，为避免此问题，应严格控制混凝土的自由倾落高度不超过2 m。

4 结语

仰拱是隧道工程施工中的关键内容之一，也是隧道结构体系的基础部分。设置仰拱可以促进支护结构封闭成型，改善整体受力条件，增强结构的稳定性，保证隧道施工的安全性。本文提出铁路隧道仰拱的施工工艺要点，为类似工程提供参考。