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整体式仰拱及填充模板装置研制及应用 　　摘 要：针对常规仰拱组合钢模板在仰拱施工过程中需要反复装拆及倒运、仰拱与仰拱填充需分别支模浇筑、仰拱施工工序多、工人劳动强度大、混凝土施工质量差、施工效率低等缺点， 通过现场调研和对隧道仰拱结构研究、模拟分析论证，最终研制了一种能够结合自行式仰拱栈桥实现仰拱快速施工的整体模板装置。通过在蒙华铁路项目集义隧道中的应用实践证明，该装置结合自行式仰拱栈桥克服了前述模板施工中存在的问题，在实际操作中切实可行，具有推广应用价值 关键词：隧道；仰拱；整体模板装置；自行式仰拱栈桥 中图分类号：U455.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）06-0109-03 隧道仰拱施工一直以来是影响施工进度、质量及安全控制的一道关键工序。在以往的仰拱施工过程中，由于仰拱施工对出碴车辆的干扰，很大程度上影响了隧道整体施工进度。国内隧道仰拱传统衬砌施工多采用简易钢便梁式仰拱栈桥配合仰拱组合钢模板施工，存在通车安全和施工质量难以得到保障、工人劳动强度大、施工效率低下和施工形象较差等问题 蒙华铁路项目业主方为提高工程施工质量与安全保障、提高项目施工效率和施工机械化配套水平，要求施工单位采用自行式仰拱栈桥，每循环仰拱及填充浇筑施工24m。各施工单位均按要求配置了自行式仰拱?Ｇ牛?从根本上保障了通车安全、提升了施工效率，但是仰拱衬砌仍使用常规仰拱组合钢模板。而常规仰拱组合钢模板在仰拱衬砌中需要反复装拆及倒运，仰拱与填充需分别支模浇筑，存在仰拱施工工序多、工人劳动强度大、施工效率低下、混凝土成型质量差等一系列问题。因此在自行式仰拱栈桥的基础上研制一种结合栈桥使用的新型整体式仰拱及填充模板装置十分必要 本方案依托的项目为中铁一局五公司蒙华铁路项目管段的集义隧道，隧道为Ⅰ级风险、高瓦斯隧道，隧道围岩以砂岩泥岩互层为主，断层发育、深层煤气有瓦斯溢出可能性，是全线重难点工程 1 整体式仰拱及填充模板装置设计 1.1 产品方案 通过对常规仰拱组合钢模板施工中存在的问题分析，通过现场调研和对隧道仰拱结构研究，新型整体式仰拱及填充模板的设计思路如下： （1）实现每循环仰拱及填充浇筑施工24m； （2）结合现场使用的自行式仰拱栈桥使用，使用过程中无需反复拆装和机械配合，能自动行走或随栈桥一起行走； （3）能够避免栈桥通车产生的挠度对仰拱衬砌混凝土产生的不利影响； （4）结构稳定，具备较高的强度和刚度 新型整体式仰拱及填充模板装置方案包括仰拱及填充模板、起吊排架、辅助就位机构、模板角度调节机构、支撑丝杠及液压系统等，通过吊链悬挂于自行式仰拱栈桥上，如图1所示 仰拱及填充模板设计为箱形结构，单节仰拱及填充模板纵向长度为6m，两端设有螺栓连接孔，通过螺栓连接组合成纵向长度为24 m（或12m）的整体式仰拱及填充模板，就位后能够同时满足仰拱浇筑和仰拱填充浇筑两道施工工序需要。该模板主要用料规格为：面板采用6mm钢板，纵向筋采用规格为60×30矩形管，环向筋板采用6mm钢板，两端连接法兰采用10mm钢板。支撑丝杠采用φ159无缝钢管 1.2 工作原理 单节仰拱及填充模板通过螺栓连接形成纵向长度为24m的整体模板，模板通过中间可伸缩的起吊排架通过吊链悬挂于自行式仰拱栈桥下方。整体模板装置随栈桥移动至工位、钢筋绑扎完成后，操作液压系统升降油缸将模板降落，过程中可同时操作水平升缩油缸将左右侧模板打开，直至模板的一端与已衬砌端搭接100mm，另一端通过辅助就位机构支撑在初支面上，通过角度调节机构调整模板摆角，直至模板就位完成。在两侧模板中间设置4根水平支撑丝杠，以抵抗仰拱混凝土浇筑过程中产生的水平力；在模板下部设置抗浮锚拉杆，以抵抗仰拱混凝土浇筑过程中产生的浮力。待仰拱混凝土浇筑完毕、强度达到要求后，浇筑仰拱填充混凝土，过程中模板状态无需转换。待仰拱填充混凝土浇筑完毕强度达到要求后，拆除模板中间水平支撑丝杠、割除模板下部的锚拉杆，操作液压系统升降油缸提升模板，过程中可同时操作水平升缩油缸将左右侧模板收收拢至栈桥两侧，模板脱模完成。整体模板装置随栈桥移动至下一工位，进入下一个工作循环 1.3 模板刚度计算 就位情况下，模板一端与已衬砌端搭接，一端通过辅助就位机构支撑在初支面上，此时模板自重产生的挠度最大，为最不利工况。因此采用受力分析软件MSteel对模板在两端简支工况下的刚度和强度进行计算，建模计算过程如图2所示 （1）截面参数 截面上下不对称 截面面积A=15750mm2 自重W=1.212kN/m 面积矩S=1653880mm3 抗弯惯性矩I=1005764780mm4 抗弯模量W=1886255（上边缘）