自行式仰拱栈桥技术在高速公路隧道施工的应用研究

刘江1赵中源2

（1.青海省交通建设管理有限公司，青海 西宁 810000 2.中交一公局集团华中工程有限公司，湖北武汉 430013）

摘要：结合乐化高速公路乐化隧道工程施工实例，研究具有液压控制和整体自动行走功能的自行式仰拱栈桥的技术应用，自行式仰拱栈桥的实用性、适应性、灵活性和自动化功能可保证速调开挖、衬砌同步作业，可有效控制仰拱施工进度和隧道安全步距。全幅模板的仰拱开挖、填充施工，提高了工作效率、保证了施工质量和安全，总结自行式仰拱栈桥设备的构造和性能以及施工技术的工序和步骤。为类似工程施工提供借鉴和参考。

关键字：自行式仰拱栈桥；液压控制；全幅开挖

1引言

随着国家高质量发展战略和交通运输部提出创建“平安百年品质工程”目标，工程建设施工要求进一步提高，对于填充混凝土的施工要求也更高了，通过应用先进的全自动机械设备，提高了施工效率，保证了施工质量和安全，自行式仰拱栈桥的应用将隧道仰拱的施工变的更加规范，本文以京秦高速公路乐化隧道通过分析自行式仰拱栈桥的结构及性能和施工中的关键工序施工步骤及操作要点对应用情况进行总结阐述。

2项目概况

2.1工程概况

乐化隧道为分离式双洞隧道，左洞起止桩号ZK38+566～ZK44+490，全长5924m；右洞起止桩号为：YK38+447～YK44+490，全长5933m，左、右洞纵坡均为2.0%单向坡，最大埋深740m。乐化隧道洞口实景图见图1。

图1乐化隧道隧道洞口实景图

3自行式仰拱栈桥的构成及性能分析

为满足工期要求，提高隧道仰拱的施工质量，使用自行式仰拱栈桥进行仰拱施工，自行式仰拱栈桥长38.4m，内宽5.6m，高1.7m，引桥行车坡度11°，额定载重达60t，可以满足仰拱一次性12m的施工要求。自行式仰拱栈桥见图2。具体技术标准见表1。

图2自行式仰拱栈桥实物图

表1 自行式移动仰拱栈桥技术参数

项目名称	技术参数
规格	38.4m×5.6m×1.7m
设计通过载荷	60t
通过车辆形式	胶轮或履带式车辆
控制方式	电动、液压
行走道宽度	3.8m
引桥长度	10.8m
走行速度	8m/min
升降速度	0.5m/min
整机功率	12.5KW
车辆过桥限速	5km/h

自行式仰拱液压台车分为七大系统，包括主桥系统、走行系统、横移系统、液压系统、电气系统、引桥系统、升降及支撑系统。各系统位置见图3。

图3自行式仰拱栈桥三维示意图

其中模板主要由仰拱底部曲模、仰拱封头模板和矮边墙模板3部分组成。面板采用6mm厚Q235b钢板，间距25cm，并设置加肋板间距1m。端头模板采用钢模板，按照仰拱衬砌厚度设计为上、下两层模板，中间安装环向中埋式止水带后，采用自制卡具进行固定。曲面模板应按照设计曲面弧度制作成型，要求满足设计的结构形状尺寸，且有足够的强度、刚度和稳定性。模板之间通过组成自制卡具进行固定进行连接，模板各部件均为独立结构，也不受外力影响。在浇筑混凝土时，模板通过螺栓进行固定密封连接；模板前移时，使用栈桥上的小车葫芦将仰拱模板提起并前移。

4自行式仰拱栈桥在施工中的应用

4.1关键工序施工步骤及操作要点

自行式仰拱栈桥先在洞外安装场地进行栈桥组装及调试工作，具备施工条件后将栈桥开行进洞，在洞内预先开挖一个施工段并完成钢筋绑扎工作，将仰拱模板组装就位，并在模板安装支架上安装边墙止水带、仰拱止水带，封装端头仰拱堵头板，分别浇筑填充及仰拱混凝土，在混凝土养护期间将

利用出渣车辆下循环坑道的渣土进行同步清运，在仰拱混凝士初凝后收起翻转模板，将栈桥前移到下循环工作位置，利用栈桥上的小车葫芦将仰拱模板提起并前移，模板就位后调节千斤顶使模板位置达到仰拱的设计高程。

4.2 应用的技术优点总结

（1）自行式仰拱栈桥栈桥可横移对中，栈桥可完全退至后方填充区域，配可滑移式仰拱模板，解决了仰拱混凝土衬砌时容易跑模，成型差，减少了仰拱施工浮膜和仰拱施工气泡。避免浇筑混凝土不连续的冷缝，实现仰拱衬砌快速高效作业，满足“早封闭，早成环”的施工要求，提高了隧道的施工质量。

（2）采用液压控制系统，使主桥满足前后左右各个方位的的移动功能，栈桥的实用性、适应性、灵活性和自动化功能被延伸放大，行走采用行走小车，整个栈桥移动就位方式不需要依靠铺轨，也不用吊机调运，开挖、衬砌同步作业，可有效控制仰拱施工进度和隧道安全步距，节省了时间，提高了施工效率，保证隧道施工安全。

（3）自走式液压栈桥可满足一次性进行长跨径抑拱混凝土连续浇筑，大大提高了仰拱施工的速度。满足台阶法和全断面施工法，适应各种岩层结构的施工。自走式液压栈桥上方空间开阔，方便各种施工车辆的通行，混凝土罐车可方便地在栈桥两侧倾倒混凝土。自走式液压栈桥自带动力，可方便地前进、后退、左右横移，无须挖掘机、装载机等任何外界动力。

（4）仰拱及矮边墙一次浇筑成型减少了施工缝，定位准确、牢靠，根治了边墙易跑模，施工质量差的现象。仰拱封头采用钢堵头和中埋式止水带工装，在不影响隧道前方开挖的情况下，实现了仰拱与填充分开施做。填充端头模板采用缩进0.5m设计实现了填充与仰拱施工缝错开的目的。提高了防水性能。

（5）自走式液压栈桥的各部件全部采用液压传动，工作平稳，可靠性高。将仰拱弧形钢模板悬挂于栈桥下，采用液压机械系统进行安装就位，克服了人工安装就位困难、定位不准确用时较长的缺点。同时，自走式液压栈桥前端设有多功能自动走行装置，具有自平衡液压系统，可自动适应局部高差0.5m内凹凸不平仰拱开挖面，保证栈桥始终处于平衡状态；后端走行采用实心橡胶轮胎，通过液压马达驱动，行走平稳，无须铺设钢轨或其它辅助工作。

5 工艺优化效益分析

针对乐化隧道施工情况，左右洞累计全长11.86km。对比使用传统栈桥和自行式仰拱栈桥技术。采用自行式仰拱栈桥每个循环周期节省施工时间10h，每板12m可节省大约0.2t的模板定位钢筋。共可节省180t钢筋。经过计算，每板仰拱节约成本约1200元，材料节省费约107万元。

6 结语

依托乐化高速公路乐化隧道项目，通过对自走式仰拱栈桥施工技术开展研究，仰拱栈桥的应用解决了隧道仰拱混凝土整平效果及速率，减少了人员的投入，提高了工作效率、保证了施工质量和安全。受到了各方领导的一致好评，通过隧道施工的精细化、机械化、信息化管理，提升了隧道的整体的施工水平，为争创国家优质工程奠定了基础。也为后续类似项目的隧道施工提供借鉴和参考。

参考文献：

[1] 时安琪，王柏松，武家欣.24m履带自行式仰拱栈桥与半幅仰拱模板联合设计的研究与应用[J].机械工程师，2020.

[2] 井发岳.一种大跨距自行式隧道仰拱栈桥的研究与应用[J].石家庄铁道大学学报(自然科学版)，2018，31:174-177.

[3] 郑怀臣.自走式隧道仰拱栈桥的走行方式研究[J].工程建设，2016，48(7):55-59.

[4] 田晓峰.长大隧道自行式移动仰拱栈桥研制及施工技术[J].施工技术，2017，46(15).