本發(fā)明涉及水利水電隧洞施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其適應(yīng)用于長(zhǎng)隧洞、小洞徑及有軌運(yùn)輸條件下，提供一種隧洞洞挖及襯砌混凝土平行作業(yè)的施工方法。

背景技術(shù)：

隧洞引水在水利水電、城市供水和污水處理等工程中廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的隧洞施工方法主要采用鉆爆洞挖和混凝土襯砌臺(tái)車(chē)澆筑施工方案。由于隧洞的小斷面無(wú)支洞條件下，因隧洞鉆爆的排煙通風(fēng)、襯砌臺(tái)車(chē)形式、鋼筋材料堆放和綁扎和混凝土澆筑的施工方法，無(wú)法做到隧洞的鉆爆洞挖和混凝土襯砌時(shí)段交叉平行作業(yè)進(jìn)行施工，又因工期緊施工難度大限制了長(zhǎng)隧洞、小斷面引水的工程設(shè)計(jì)應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

該發(fā)明提供了一種隧洞洞挖及襯砌混凝土平行作業(yè)的施工方法，保證隧洞在長(zhǎng)隧洞、小洞徑及有軌道運(yùn)輸條件下鉆爆洞挖及混凝土襯砌作業(yè)時(shí)段交叉同時(shí)平行進(jìn)行施工，提高隧洞鉆爆開(kāi)挖及混凝土襯砌施工能力，保證工程設(shè)計(jì)對(duì)工期要求。其技術(shù)方案如下所述：

一種隧洞洞挖及襯砌混凝土平行作業(yè)的施工方法，包括循環(huán)進(jìn)行的隧洞洞挖鉆爆及隧洞襯砌混凝土支護(hù)施工，其中隧道除渣采用軌道運(yùn)輸，隧洞襯砌混凝土支護(hù)施工還包括下列步驟：

(1)襯砌混凝土鋼筋安裝綁扎工序；

(2)襯砌混凝土模板利用臺(tái)車(chē)施工進(jìn)行模板安裝和模板拆卸工序；

(3)襯砌混凝土澆筑工序。

所述隧洞洞挖鉆爆還包括爆破煙霧的排出和換氣工序，以及軌道的預(yù)制 軌枕安置施工工序。

進(jìn)一步的，所述襯砌混凝土鋼筋安裝綁扎工序包括以下步驟：

(1)輔助設(shè)備是以標(biāo)準(zhǔn)軌距的礦用小車(chē)為平臺(tái)基礎(chǔ)的可拆卸鋼筋臺(tái)車(chē)；

(2)在隧洞口加工廠(chǎng)將襯砌混凝土邊頂拱環(huán)形鋼筋分三段加工配制，按綁扎施工順序分別綁掛在臺(tái)車(chē)拱架上；

(3)鋼筋臺(tái)車(chē)行駛至待施工部位后將分為三段的邊頂拱環(huán)形鋼筋直接安裝在已架設(shè)好的鋼筋樣架上，并綁扎成型；

(4)第二進(jìn)洞施工時(shí)段，鋼筋臺(tái)車(chē)僅完成水平鋼筋的運(yùn)輸和安裝；

(5)隧洞襯砌混凝土的底板鋼筋環(huán)形段的制作安裝在隧洞貫通，軌道拆除底板混凝土澆筑前進(jìn)行。

進(jìn)一步的，所述襯砌混凝土模板利用臺(tái)車(chē)施工進(jìn)行模板安裝和模板拆卸工序包括下列步驟：

(1)輔助設(shè)備是以標(biāo)準(zhǔn)軌距的礦用小車(chē)為平臺(tái)基礎(chǔ)，安裝液壓輔助系統(tǒng)和收縮的拱形模板桁架后，構(gòu)成可分離的襯砌混凝土邊頂拱模板桁架的液壓臺(tái)車(chē)，拆卸收縮的拱形模板桁架后為模板臺(tái)車(chē)；

(2)模板安裝：收縮的拱形模板桁架通過(guò)液壓臺(tái)車(chē)運(yùn)輸至待施工部位，由液壓臺(tái)車(chē)輔助頂起收縮的拱形模板桁架、輔助撐起已收縮的拱形模板、支撐固定好拱形模板桁架，所述收縮的拱形模板桁架伸展為邊頂拱模板及桁架，所述邊頂拱模板及桁架安裝調(diào)試到位后液壓臺(tái)車(chē)離開(kāi)施工面；

(3)模板拆卸：在襯砌段混凝土達(dá)到拆模強(qiáng)度要求時(shí)，模板臺(tái)車(chē)行駛至部位后，臺(tái)車(chē)上的液壓輔助系統(tǒng)輔助模板桁架脫模、收縮并撤離桁架支撐，經(jīng)涂刷脫模劑后，行駛至下一施工部位，進(jìn)行下一施工的混凝土襯砌循環(huán)。

進(jìn)一步的，所述襯砌混凝土澆筑工序包括以下步驟：

(1)輔助設(shè)備是以標(biāo)準(zhǔn)軌距的礦用小車(chē)為平臺(tái)基礎(chǔ)，安裝可與小車(chē)分離的混凝土泵機(jī)和混凝土運(yùn)輸攪拌車(chē)，小車(chē)上并配備混凝土澆筑用震搗機(jī)具；

(2)隧洞襯砌混凝土澆筑前，混凝土泵機(jī)臺(tái)車(chē)駛?cè)胧┕げ课?，固定臺(tái) 車(chē)，連接混凝土泵管至混凝土倉(cāng)內(nèi)；

(3)混凝土在洞外預(yù)拌制，采用混凝土運(yùn)輸車(chē)混凝土泵機(jī)前經(jīng)再拌制后卸入混凝土泵機(jī)，混凝土經(jīng)泵管注入襯砌混凝土倉(cāng)內(nèi)，改換注入管口時(shí)，采用移動(dòng)設(shè)備方式避免混凝土溢出；

(4)待混凝土澆筑完畢后，混凝土泵機(jī)及攪拌裝置一并移動(dòng)至隧洞外進(jìn)行清理。

進(jìn)一步的，所述軌道的預(yù)制軌枕安置施工方法包括以下列步驟：

(1)軌枕在洞外采用水泥混凝土預(yù)制結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)配制鋼筋規(guī)格和隧洞底板段鋼筋相同，軌枕采用爆破作業(yè)面跟進(jìn)的精確定位安裝方式，軌枕安裝前在底部鋪筑豆石以用于軌道調(diào)整，軌道安裝后，采用測(cè)量放樣以軌道面中心線(xiàn)為后隧洞襯砌斷面測(cè)量的基準(zhǔn)線(xiàn)；

(2)隧洞襯砌混凝土分段施工前采用對(duì)軌道中心線(xiàn)進(jìn)行復(fù)核調(diào)整，以利于襯砌混凝土施工的各工序控制放樣；

(3)洞挖及邊頂拱襯砌混凝土施工完畢后，拆除軌道鐵及清除墊層以上的松散顆粒物，綁扎襯砌段底板鋼筋，將預(yù)制軌枕一并澆入底板襯砌混凝土內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述爆破煙霧的排出和換氣方法如下所述：

(1)輔助設(shè)備是以標(biāo)準(zhǔn)軌距的礦用小車(chē)為平臺(tái)基礎(chǔ)，構(gòu)成可與排煙換氣風(fēng)帶相分離的排煙換氣臺(tái)車(chē)，所述排煙換氣臺(tái)車(chē)安裝有兩臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)和與之相連接的風(fēng)帶，所述風(fēng)帶形成與排煙風(fēng)機(jī)相連接的排煙風(fēng)帶和與換氣風(fēng)機(jī)相連接的換氣風(fēng)帶，所述兩臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)背向安置，所述排煙風(fēng)帶的出口段有專(zhuān)用連接接口，所述排煙風(fēng)帶布置在已完成邊頂拱襯砌混凝土段內(nèi)一側(cè)，采用螺栓分段固定在側(cè)墻洞壁上；

(2)隧洞洞挖爆破后，排煙換氣臺(tái)車(chē)駛?cè)脬@爆作業(yè)面，布置并連接好風(fēng)帶，排煙風(fēng)機(jī)將作業(yè)面的煙霧吸入，經(jīng)安裝在隧洞內(nèi)的風(fēng)帶排出至隧洞外，換氣風(fēng)機(jī)將隧洞內(nèi)的空氣直接輸送至作業(yè)面；

(3)經(jīng)直接換氣的作業(yè)面到達(dá)排煙換氣要求后，收起各階段的風(fēng)帶， 排煙換氣風(fēng)機(jī)臺(tái)車(chē)拆除風(fēng)帶駛出隧洞。

進(jìn)一步的，還包括隧洞內(nèi)的供電布置，隧洞內(nèi)的排水及施工用風(fēng)管道布置在軌道間，隧洞供電線(xiàn)在襯砌施工完成的襯砌段布置于風(fēng)帶下方，進(jìn)入混凝土襯砌施工段內(nèi)時(shí)，采用塑料管包裹電纜布置在軌道間，在襯砌施工兩端頭布置供電連接端，供襯砌混凝土及排煙換氣設(shè)備用電連接，上述管線(xiàn)均在底板襯砌混凝土澆筑施工中由內(nèi)向外同軌道鐵分段拆除。

進(jìn)一步的，所述隧洞運(yùn)輸軌道在洞口處設(shè)一岔道口，岔道的一個(gè)端口軌道線(xiàn)旁布置混凝土襯砌各工序臺(tái)車(chē)架及拌合拌合站，各工序施工前將專(zhuān)用臺(tái)車(chē)架定位安裝在小車(chē)上駛?cè)攵磧?nèi)，另一個(gè)岔道端口軌道線(xiàn)連接至渣場(chǎng)，用于洞挖鉆爆除渣，所述岔道口設(shè)警示和施工調(diào)度提示信號(hào)燈，按工序循環(huán)時(shí)間安排放行工序?qū)Ｓ眯≤?chē)進(jìn)洞作業(yè)。

進(jìn)一步的，隧洞混凝土襯砌施工應(yīng)滯后洞挖作業(yè)面200m—300m分段進(jìn)行，每段長(zhǎng)為90m，1個(gè)隧洞襯砌混凝土支護(hù)施工循環(huán)與6個(gè)隧洞洞挖鉆爆循環(huán)交叉占用隧洞軌道運(yùn)輸線(xiàn)。

所述方法的優(yōu)越性在于隧洞工程施工中，各工序能有效的利用洞內(nèi)軌道運(yùn)輸，降低工程施工成本，保證工程施工進(jìn)度。

附圖說(shuō)明

圖1是所述可拆卸鋼筋臺(tái)車(chē)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是所述可拆卸模板臺(tái)車(chē)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是所述排煙換氣臺(tái)車(chē)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是軌道的預(yù)制軌枕安置的示意圖；

圖5是本發(fā)明的整體布置示意圖。

具體實(shí)施方式

隧洞洞挖及襯砌混凝土平行作業(yè)的施工方法，包括下列步驟：

(1)隧洞洞挖鉆爆及支護(hù)依據(jù)原傳統(tǒng)施工方式循環(huán)進(jìn)行，隧道除渣采用軌道運(yùn)輸。軌道安裝依據(jù)鉆爆掘進(jìn)速度分標(biāo)準(zhǔn)段長(zhǎng)進(jìn)行，如圖4所示，預(yù)制軌枕安裝前采用豆石找平隧洞底板面，軌枕間距依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)鋼筋綁扎間距的倍數(shù)(60—80cm)鋪筑，軌道鐵安裝后采用測(cè)量控制調(diào)整安裝精度(厘米級(jí))，確保軌道中心線(xiàn)與隧洞中心線(xiàn)在一垂面，軌道面高程控制在設(shè)計(jì)高程(軌道面為隧洞施工控制基點(diǎn))。

(2)隧洞混凝土襯砌施工應(yīng)滯后洞挖作業(yè)面200m—300m分段進(jìn)行，每段長(zhǎng)為90m，襯砌澆筑循環(huán)施工由里向外(洞口為外)分10個(gè)倉(cāng)次進(jìn)行。混凝土襯砌施工的各工序施工臺(tái)車(chē)占?jí)很壍罆r(shí)間段，按襯砌工序順序與隧洞洞挖除渣占?jí)簳r(shí)間段交叉進(jìn)行。隧洞襯砌一段施工循環(huán)為3工作日，隧洞洞挖鉆爆除渣一個(gè)工作日為2個(gè)施工循環(huán)，以此1個(gè)襯砌循環(huán)與6個(gè)洞挖循環(huán)交叉占用隧洞軌道運(yùn)輸線(xiàn)。一個(gè)洞挖鉆爆循環(huán)占?jí)很壍兰s4小時(shí)，即每個(gè)混凝土襯砌循環(huán)中鉆爆循環(huán)僅占?jí)很壍兰s24小時(shí)，而混凝土襯砌各工序占?jí)很壍罏?8小時(shí)。

(3)混凝土各工序均采用標(biāo)準(zhǔn)軌距的礦用小車(chē)為平臺(tái)基礎(chǔ)，建立在電瓶牽引條件下可移動(dòng)鋼筋、模板、混凝土澆筑用操作臺(tái)車(chē)，輔助鋼筋、混凝土的運(yùn)輸和模板及模板桁架的拆卸及安裝，本發(fā)明的整體布置如圖5所示。

(4)隧洞襯砌混凝土施工各工序按下列步驟進(jìn)行施工循環(huán)：

a、邊頂拱混凝土襯砌前，清理待澆筑部位、測(cè)量放樣及綁扎鋼筋樣架均采用傳統(tǒng)方式進(jìn)行；

b、鋼筋綁扎施前，在隧洞外將配制好的三段邊頂拱環(huán)形鋼筋，按數(shù)量、綁扎的順序及方向固定在可拆卸鋼筋臺(tái)車(chē)上。如圖1所示，在可拆卸鋼筋臺(tái)車(chē)上，有待綁扎環(huán)形鋼筋、安裝后環(huán)形鋼筋、預(yù)制枕軌鋼筋，還設(shè)置有鋼筋工具箱電焊機(jī)，可拆卸鋼筋臺(tái)車(chē)駛?cè)胫鳂I(yè)部位后，按施工順序?qū)摻钪鹨唤壴惭b到位。邊頂拱水平鋼筋在第二次運(yùn)至作業(yè)部位采用相同的方式進(jìn)行綁扎安裝，鋼筋焊接用設(shè)備及作業(yè)均在臺(tái)車(chē)上進(jìn)行；

c、邊頂拱模板及桁架施工，如圖2所示，拆除分離底口和端頭定型模板，松開(kāi)模板鏈接件；手動(dòng)液壓模板臺(tái)車(chē)駛?cè)胍殉尚我r砌段后，臺(tái)車(chē)上頂撐上移撐起模板桁架并固定鏈接，臺(tái)車(chē)油泵供油管道連接模板收縮油缸，啟動(dòng)油泵依次收縮邊頂拱模板，模板頂撐下移(10-12cm)使其模板全部脫離襯砌混凝土；脫離混凝土模板板面涂刷脫模劑，臺(tái)車(chē)駛?cè)脘摻罱壴惭b工序完成待澆筑襯砌段部位，進(jìn)行模板安裝施工。模板安裝時(shí)，臺(tái)車(chē)模板桁架頂撐上移(10-12cm)頂部模板頂撐至設(shè)計(jì)部位，啟動(dòng)油泵將邊墻模板撐起，人工完成模板桁架的固定和各連接件的連接，松動(dòng)脫離臺(tái)車(chē)連接件及油缸連接管道，待底口和端頭定型模板固定安裝完成后，臺(tái)車(chē)頂撐下移全部脫離襯砌混凝土駛出待襯砌混凝土段。

d、邊頂拱襯砌混凝土澆筑在上述工序完成并確認(rèn)驗(yàn)收后，襯砌混凝土采用混凝土泵機(jī)輸送入倉(cāng)?；炷帘脵C(jī)安裝在標(biāo)準(zhǔn)軌距的礦車(chē)上，采用短管連接至混凝土倉(cāng)內(nèi)，混凝土采用小型攪拌車(chē)運(yùn)至泵機(jī)料斗前。混凝土澆筑用震搗設(shè)備和其他輔助工具均配置在混凝土泵機(jī)臺(tái)車(chē)上，混凝土襯砌澆筑時(shí)輔助施工。襯砌混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)并脫模完成后，進(jìn)入下一襯砌混凝土施工循環(huán)。

e、底板襯砌混凝土在邊頂拱襯砌全部施工完畢后，由內(nèi)向外分段進(jìn)行。拆除軌道鐵及清除墊層以上的松散顆粒物，調(diào)整并焊接預(yù)制軌枕連接鋼筋，綁扎襯砌段底板剩余鋼筋，將預(yù)制軌枕一并澆入底板襯砌混凝土內(nèi)。底板襯砌混凝面層土采用刮尺輔助人工抹面施工。

(5)隧洞洞挖鉆爆煙霧排出采用排煙臺(tái)車(chē)進(jìn)行，如圖3所示，排煙臺(tái)車(chē)采用標(biāo)準(zhǔn)軌距礦用小車(chē)平臺(tái)上安裝兩臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)和部分風(fēng)帶構(gòu)成，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)背向安置，排煙風(fēng)帶出口段有專(zhuān)用連接接口，煙霧排出用風(fēng)帶布置在已完成邊頂拱襯砌混凝土段內(nèi)一側(cè)，采用螺栓固定在側(cè)墻洞壁上。鉆爆排煙時(shí)采用排煙臺(tái)車(chē)駛?cè)脬@爆作業(yè)面，按圖布置并連接好風(fēng)帶，排煙風(fēng)機(jī)將作業(yè)面煙霧吸入，經(jīng)安裝在隧洞內(nèi)的風(fēng)帶排出至隧洞外，換氣風(fēng)機(jī)將隧洞內(nèi)空氣直接輸送至作業(yè)面。經(jīng)直接換氣的作業(yè)面到達(dá)排煙換氣要求后，風(fēng)機(jī)臺(tái)車(chē)駛出隧洞。

(6)隧洞風(fēng)水電施工布置：隧洞內(nèi)排水及施工用風(fēng)管道布置在軌道間，隧洞內(nèi)供電布置；隧洞供電線(xiàn)在襯砌施工完成的襯砌段布置與風(fēng)帶下方，進(jìn) 入混凝土襯砌施工段內(nèi)時(shí)，采用朔料管包裹電纜布置在軌道間。在襯砌施工兩端頭布置供電連接端，供襯砌混凝土及排煙換氣設(shè)備用電連接。上述管線(xiàn)均在底板襯砌混凝土澆筑施工中由內(nèi)向外同軌道鐵分段拆除。

(7)隧洞運(yùn)輸軌道在洞口處設(shè)一岔道口，岔道一端口軌道線(xiàn)旁布置混凝土襯砌各工序臺(tái)車(chē)架及拌合拌合站，各工序施工前將專(zhuān)用臺(tái)車(chē)架定位安裝在小車(chē)上駛?cè)攵磧?nèi)。另一岔道端口軌道線(xiàn)至渣場(chǎng)，用于洞挖鉆爆除渣。岔道口設(shè)警示和施工調(diào)度提示信號(hào)燈，按工序循環(huán)時(shí)間安排放行工序?qū)Ｓ眯≤?chē)進(jìn)洞作業(yè)。

(8)隧洞襯砌混凝土施工段兩端設(shè)警示信號(hào)燈，警示鉆爆除渣礦車(chē)行駛該路段時(shí)慢行，駛過(guò)襯砌作業(yè)段小車(chē)時(shí)速不得大于5km/h。并除渣礦車(chē)帶有警示音響，告知襯砌作業(yè)人員有除渣礦車(chē)駛過(guò)作業(yè)段，以警示施工安全。

本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)隧洞混凝土襯砌各工序采用軌道的移動(dòng)平臺(tái)作業(yè)，保證工序有序的同時(shí)降低施工難度，縮短各工序施工循環(huán)周期，與洞挖作業(yè)循環(huán)分時(shí)占用軌道，提供隧洞洞挖與襯砌混凝土平行作業(yè)條件；

(2)軌道臺(tái)車(chē)作業(yè)平臺(tái)提供所有材料、機(jī)具和設(shè)備隨工序作業(yè)平臺(tái)駛?cè)牒婉偝觯苊庑《磸絻?nèi)作業(yè)面的材料堆存對(duì)其它工序的影響，保證作業(yè)面軌道各工序有序進(jìn)行；

(3)軌枕安置及施工分縫方式，預(yù)制軌枕反拱支撐方式的作用，提供和保證了先施工邊頂拱混凝土的條件和結(jié)構(gòu)形式安全，在底板混凝土襯砌中將預(yù)制軌枕作為底板混凝土的一部分澆筑在底板中，降低施工成本；

(4)排煙換氣方式，大大縮短煙霧在隧洞內(nèi)的滯留時(shí)間，保證換氣效果降低排煙換氣的工程費(fèi)用。

(5)由于上述施工方式，縮短了隧洞施工周期，提供了小洞徑及長(zhǎng)隧洞引水工程的設(shè)計(jì)應(yīng)用條件。