杭州市地铁集团有限责任公司
摘要：针对不规则拱形结构隧道具体施工工况，开发了“明挖拱形隧道结构模板支撑体系施工技术”，该技术通过开发“满堂支架+定制弧形模板”技术和“大体积混凝土浇筑+双面模板开孔”技术，保证了拱形结构隧道安全、快速、高质量施工。
关键词：明挖；拱形隧道；模板支撑体系
1 前言
目前国内涉隧道施工已有较多案例，隧道施工方法的选择主要根据坏境、地质、断面大小、埋深、结构形式、隧道整体长度、工期要求等因素综合确定般隧道施工采用暗埋法、盾构法、顶管法，也有较少的采用明挖法施工。目前国内城市轨道明挖法三联拱拱形隧道结构模板支撑体系的施工技术研究案例甚少[1-2]，在国内比较比较少见，在明挖法拱形隧道施工技术施工领域属于前列。
2 工程难点
1、弧形结构尺寸复杂，弧形结构施工缝需和支撑拆除、倒换撑施工工况相协调，拱形顶板厚度不均匀，拱形顶板施工难度大等特点。
2、本工程的模板系统不适合采取传统的拱形隧道台车、不适合大型预制模板支架构件的施工方法，需要从钢管满堂支架考虑本工程的模板支架体系，设置结构内空间设置倒换撑逐道拆除支撑。
3 创新点
针对上述工程难点，我单位在明挖法拱形隧道施工中针对性开发相关2项施工关键技术，具体如下：
3.1 “满堂支架+定制弧形模板”技术
隧道结构采用Φ48×3.0普通钢管满堂支架搭设；顶板弧形面高差达4.2m，创新利用定制定型10#槽钢作为模板主楞，主楞槽钢设置三角定位铁块，利用定尺钢管搭设立杆，通过调节顶托支定主楞三角块，保证拱形顶板模板位置准确，同时，模板次楞采用木方、中隔墙与顶板位置设置对拉螺杆、弧形顶板采取双面木模板等措施，确保隧道不规则拱形结构施工安全。
3.2 “大体积混凝土浇筑+双面模板开孔”技术
隧道结构弧形侧墙和顶板混凝土一次结构成型的混凝土跨度达29.6m、高度达7m，根据弧形底板、中隔墙、侧墙、侧墙和顶板施工划分施作，拱形每个一般不超过24m长的施工仓段竖向划分为4个水平施工层，采用分层分次、对称浇筑。拱形顶板结构弧面长度达15m，在顶面外模板上每3m预留20cm宽通长的浇筑孔，先分层分段、两侧拱对称浇筑至预留孔面，封堵住预留孔洞，再浇筑逐步浇筑至拱顶，拱形弧度较小位置不设置外模板，采用人工收坡、压光，满足不规则拱形结构混凝土结构尺寸变化要求，隧道拱形混凝土施工质量好。
4 “满堂支架+定制弧形模板”技术
4.1 工艺流程如下：
施工底板→施工中隔墙→“弧形钢管+满堂支架”施工侧墙→“弧形槽钢+满堂支架”完成满堂支架模板、完成顶板钢筋→拱形顶板、侧墙一次浇筑完成。
4.2 技术应用
1、侧墙模板支架系统采用“弧形钢管+满堂支架”做法，侧墙厚度900mm，浇注高度4.37m，侧墙采用15厚木模板，侧墙支架通过顶板满堂支架水平杆通长对顶[3]，支架采用Φ48×3.0mm钢管，对侧墙支架按照顶板支架验算方法进行验算（侧墙支架900（横向）×600（纵向），步距为600mm），两端设可调顶托支顶，顶托顶紧侧墙模板横楞双钢管，搭设顶板满堂支架同时进行侧墙钢筋、模板、砼施工。
2、顶板模板支架系统采用“弧形槽钢+满堂支架”做法简述如下：
（1）满堂支架的搭设流程：立杆→横杆→接头扣件→上层立杆→立杆扣件→横杆→顶撑、剪刀撑→顶托→板底定型槽钢主楞→次楞方木→面板。
（2）模板上层次楞（方木）尺寸100mm×100mm，间距170mm，跨度600mm；下层主楞采用分节段制作的10#弧形槽钢，中拱槽钢节段为7节段，小拱槽钢节段为4节段（29.6m结构为5节段），每节段约2m，间距600mm，跨度600mm。槽钢下设置三角板，三角板与顶托接触面宽度为200mm，能有效与立杆顶托固定，高度根据满堂支架每排立杆位置的高度确定。
（3）支架采用Φ48×3.0mm钢管支架，支架间距600（横向）×600（纵向），步距为900mm。
（4）满堂支架搭设完成后进行弧形槽钢安装、模板施工。
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图1 工厂分节段制作弧形槽钢
5 “大体积混凝土浇筑+双面模板开孔”施工技术
1、侧墙采用分段分层浇筑，侧墙浇筑振动棒利用模板竖主楞弧形钢管，可由下部逐步浇筑混凝土，浇筑高度能到达顶板满堂支架水平杆通长对顶的高度。
2、墙混凝土采用水平分层法浇筑，控制每小时浇筑高度约2m，随浇筑随振捣，如此反复，直至浇筑至设计施工缝高度处。
3、由于侧墙、中隔墙墙角高度较大，混凝土浇筑采用串流筒下料，防止混凝土离析[4]；侧墙混凝土浇筑操作平台采用钢管及模板搭设，固定于组合槽钢三角架上；柱混凝土浇筑平台采用钢管及模板搭设，搭设成“井”字型，并在四个方向斜撑固定。
4、在顶面外模板上每3m预留20cm宽通长的浇筑孔，先分层分段、两侧拱对称浇筑至预留孔面，封堵住预留孔洞，再浇筑逐步浇筑至拱顶，拱形弧度较小位置不设置外模板，采用人工收坡、压光，满足不规则拱形结构混凝土结构尺寸变化要求，隧道拱形混凝土施工质量好。
5、封堵住预留孔洞[5]，再浇筑逐步浇筑至拱顶，拱形弧度较小位置不设置外模板，采用人工收坡、压光。
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图2 隧道拱形侧墙、顶板一次混凝土浇筑完成
6 结论
明挖拱形隧道结构模板支撑体系施工技术主要结论如下:
1、隧道结构施工创新采用“满堂支架+定制弧形模板”技术，创新利用定制定型10#槽钢作为模板主楞，确保隧道不规则拱形结构施工安全。
2、隧道结构施工创新采用“大体积混凝土浇筑+双面模板开孔”施工技术，先分层分段两侧拱对称浇筑至预留孔面，满足不规则拱形结构混凝土结构尺寸变化要求，隧道拱形混凝土施工质量好。
3、“侧墙模板支架系统”创新的采用“弧形钢管+顶板满堂支架”做法，侧墙采用木模板，模板竖主楞采用弧形钢管，横楞采用双钢管，侧墙支架通过顶板满堂支架水平杆通长对顶，工艺优化，节省成本，经济和实用。
参考文献:
[1] 沈高传, 许科, 顾晓东,等. 明挖地铁隧道工程内侧墙模板拆除移模设备及新技术[C]// 江苏省土木建筑学会建筑机械专业委员会学术年会. 2010.
[2] 旷启德;黄光健;梁健;李宝柱;王剑梅;王骏;周铖;许永觉;杨思泉;王伟钊. 一种明挖现浇拱形结构的模板单元及其模板系统[P]. 中国专利: CN208039305U, 2018-11-02
[3] 杜辉. 明挖深基坑隧道主体结构整体式液压台车施工技术研究[J]. 建筑技术开发, 2019(10).
[4] 曹佳斌. 关于明挖地铁系统模板与支撑施工技术的研究[J]. 中国建筑金属结构, 2013(22):28-28.
[5] 冷锋. 明挖隧道异形闭合框架结构分析[J]. 特种结构, 2017, 034(004):66-70.