24米液压仰拱栈桥在隧道施工中的应用

24米液压仰拱栈桥在隧道施工中的应用

张扬

中铁七局西安铁路工程有限公司陕西省西安市710001

摘要：结合蒙华铁路隧道MHTJ-14标1022米新乔隧道及4767米高阳山隧道的成功贯通，液压式仰拱栈桥在隧道中的实际应用及总结，对液压式仰拱栈桥的优点及施工注意事项进行阐述，为以后隧道施工提供经验。

关键词：24米液压仰拱栈桥隧道施工

1.背景技术

传统的隧道施工仰拱栈桥均使用9m或12m的简易栈桥。由中铁七局承建MHTJ-14标项目部为了解决隧道施工中掌子面、仰拱、二次衬砌施工之间相互干扰的问题，提高机械化水平和作业效率，降低施工成本，提高了隧道施工安全工作系数。在反复参考及论证之后，在隧道施工过程中应用24米可移动式液压栈桥代替之前施工自行加工小栈桥。

2.液压仰拱栈结构及参数

2.1液压仰拱栈桥结构

为确保仰拱与拱墙衬砌混凝土防水系统统一，仰拱施工缝和衬砌施工缝保持在同一位置，确定栈桥净跨度为24米（二衬每版浇筑长度为12米），考虑两端搭接及坡道，确定栈桥总长为28.5米。仰拱栈桥设计通过荷载60t，通过仰拱栈桥的主要施工设备为装载机、自卸汽车、挖掘机、混凝土罐车等，满载12方混凝土罐车约重46吨，可完全满足施工安全要求。

液压仰拱栈桥由主桥及前后桥、自动行走装置、前支架、液压系统及电器系统等各部分组成。

2.2液压仰拱栈桥参数

栈桥主桥及前后桥：主体尺寸：长41米，主桥宽5.6米，高1.6米，可通行最大宽度3.4m。

主桥主体构成：主桥桥身是由钢箱梁和横梁通过高强度螺栓组装连接而成，为便于运输，桥身由梁段拼接组成。

前桥由模板、横梁和油缸组成，与主桥通过绞销连接。

液压系统：液压行走系统采用三路单独控制阀控制油缸伸缩，一路控制液压马达的转动；一路控制行走支架四个支腿的起升和降落；一路控制行走支架左后及右后支腿油缸的起升和降落。可以实现横向及纵向行走，方便灵活。

电器系统：电器系统分为主桥系统和自动行走装置系统，采用三相三线制供电，输出为220V及36V，其中220V拱电磁换向阀用，36V为控制回路用。

3.液压仰拱栈桥原理及相应施工工序

3.1仰拱栈桥行走原理

通过前桥油缸提升前桥模版，升降机构收缩，使自动走行装置支撑于初支面上，并将主桥顶起，前支架支腿脱离于开挖面。

自动行走装置作为整台栈桥的临时支撑，自动行走装置和后走行机构共同驱动主桥前移。在前移过程中，前支架、前桥和后桥始终脱离地面。

主桥前移到位后，调节主桥前后左右高度，使主桥前后左右刚性主支腿支撑于地面上，夹紧装置将支架横梁对称夹紧；放下前后桥，刚性主支腿将载荷传递于地面。

3.2液压仰拱栈桥施工工序

一次性开挖24米仰拱（掌子面进行开挖或者立架作业时进行）。

液压栈桥的行走，液压栈桥可达到一次性移动24米，移动总耗时约15分钟。

仰拱栈桥移动到位，栈桥上部与下部成为两个独立的工作空间，下部进行清底、绑扎钢筋、混凝土浇筑；上部可为掌子面施工提供一切工装料具。重复循环施工。

4.与简易栈桥的比较及优点

仰拱作为隧道结构的重要组成部分，仰拱及仰拱填充施工进度一直以来直接影响隧道施工安全，隧道建造质量及施工整体进度。目前，大多数施工的隧道采用9m或12m简易栈桥的方法进行仰拱施工。但是由于传统栈桥适应性、安全性差，且工作平台有限。不但仰拱施工质量难以控制，而且开挖、衬砌不能同步进行，导致劳动强度高、安全事故频发、功效非常低，大大影响了隧道施工速度。

根据蒙华要求，在初期支护尽快封闭成环的情况下，仰拱及二衬施工可以大区段施工，采用液压仰拱栈桥与简易栈桥相比，虽然制造或购置费用使成本有所提高，但由于有效提高生产效率，加快了进度，特别是长隧道的情况下，会起到降低工程施工成本的作用；同时，由于提高了机械化程度，无须人工移动栈桥，大大提高了施工作业的安全性。

相关施工优点主要表现在以下几方面：

（1）减少施工缝：24米长液压栈桥较以前施工9米或12米简易栈桥减少施工缝50%以上。特别在地下水发育阶段，可以大幅度降低水害对隧道结构的损害。

（2）提供更大施工作业平台，方便混凝土浇筑过程中的振捣及浇筑完成后的收面工作。

（3）减少施工干扰：减少了掌子面开挖施工运输和仰拱施工之间的干扰，掌子面所施工的挖掘机、装载机、湿喷机械手等工装料具可以从栈桥上通过，不影响栈桥下部仰拱施工，实现了掌子面掘进与仰拱施工的平行作业；同时，栈桥跨度大，为仰拱施工提供了流水作业工作面，提高了施工效率。

（4）该仰拱栈桥易于拼装，全体采用液压系统，施工中行走灵活，能实现纵向及横向移动，移动就位方便，提高了工效。横向大梁可以自由收缩，便可满足任何隧道断面施工。较之以前简易栈桥移位采用挖机拖拉形式安全系数大幅度提高。

（5）施工安全性高。采用型钢按照箱梁结构加工制作的仰拱栈桥，结构稳定，安全可靠，可满足60t承载力，保证栈桥下施工作业人员安全。

5.液压式仰拱栈桥使用注意事项

液压仰拱栈桥的实际使用为实现各工序正常、有序施工，节余施工时间，提高隧道施工整体工作效率，使用液压仰拱栈桥，满足了在安全质量可控的情况下，最大的体现工期成本优势。同时，使用液压仰拱栈桥时，应注意：

(1)操作栈桥移动人员，必须经过培训并考核合格才能进行作业。

(2)混凝土浇筑完成后，及时将栈桥中部下料口用盖板覆盖，防止人员坠落。

(3)仰拱栈桥就位时，要注意安设的平整性及安设宽度符合设计要求，保证车辆行车安全及不同轮距车辆均能正常通过。

(4)车辆通过时，栈桥正下方严禁人员施工。

(5)仰拱栈桥上混凝土及杂物应及时清理，以保持栈桥上部的清洁。

(6)需对液压及电气系统定期养护，确保栈桥的正常使用。

6、结语

经过实际施工中总结经验，液压仰拱栈桥操控简便，行走灵活，结构稳定，安全可控。能在不影响掌子面施工的前提下，同时进行隧道仰拱开挖、钢筋绑扎、仰拱浇筑等作业，实现掌子面开挖与仰拱施工的平行作业，极大提高施工效率。作为隧道施工，24米液压仰拱栈桥可作为优先选择。

参考文献：

[1]刘旭全，范恒秀.客运专线大断面黄土隧道含水地段快速施工技术[M].隧道标准设计，2007

[2]刘晓军.蒙华铁路隧道机械化施工研究[M].建筑机械，2018.01

[3]张蓉康.长大铁路隧道施工机械配套优化的研究[M].世界隧道，1996