阅读说明：本技术 隧道悬臂式现浇边墙防初支侧反弹的施工方法 (Construction method for preventing initial support side from rebounding of cantilever type cast-in-place side wall of tunnel ) 是由 齐如见 陈磊 杨海航 刘盛 刘龙卫 蔡建刚 陈真 王卓 胡英姿 刘运发 王旭 于 2021-07-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种隧道悬臂式现浇边墙防初支侧反弹的施工方法,步骤A、绑扎隧道衬砌边墙钢筋笼,包括衬砌外侧环向主筋、衬砌内侧环向主筋、衬砌外侧纵向骨架筋、衬砌内侧纵向骨架筋、拉结锚杆和径向筋,左右两侧的衬砌外侧环向主筋在隧道拱部连接成环,拉结锚杆的外侧端与隧道衬砌边墙钢筋笼的顶部焊接固定,内侧端垂直打入隧道岩土层内,径向筋靠近衬砌外侧环向主筋的一端折弯呈“7”字形；步骤B、边墙模板台车就位；步骤C、割除隧道衬砌边墙钢筋笼的拉结锚杆外露段；步骤D、边墙衬砌混凝土灌注,成型后的边墙衬砌混凝土顶部为平面,并沿纵向等距间隔设置有一列半球形凹槽。避免悬臂式边墙钢筋笼向初支侧回弹,确保边墙钢筋笼稳定性好。(The invention discloses a construction method for preventing the rebound of a primary support side of a tunnel cantilever type cast-in-place side wall, which comprises a step A of binding a tunnel lining side wall reinforcement cage, wherein the construction method comprises lining outer side annular main ribs, lining inner side annular main ribs, lining outer side longitudinal framework ribs, lining inner side longitudinal framework ribs, a tie anchor rod and radial ribs, the lining outer side annular main ribs on the left side and the right side are connected into a ring at the arch part of a tunnel, the outer side end of the tie anchor rod is fixedly welded with the top of the tunnel lining side wall reinforcement cage, the inner side end is vertically driven into a tunnel rock soil layer, and one end of each radial rib close to the lining outer side annular main rib is bent into a shape like a Chinese character '7'; step B, positioning a side wall template trolley; c, cutting off exposed sections of the tie anchor rods of the reinforcement cages of the side walls of the tunnel lining; and D, pouring side wall lining concrete, wherein the top of the formed side wall lining concrete is a plane and is provided with a row of hemispherical grooves at equal intervals along the longitudinal direction. Avoid cantilever type side wall steel reinforcement cage to just prop up the side and kick-back, ensure that side wall steel reinforcement cage stability is good.)

隧道悬臂式现浇边墙防初支侧反弹的施工方法

技术领域

本发明属于隧道混凝土衬砌施工技术领域，具体涉及隧道悬臂式现浇边墙防初支侧反弹的施工方法。

背景技术

隧道二衬传统施工工艺采用全环钢筋绑扎，再结合全液压衬砌台车，通过向顶部垂直灌注孔逐孔注入混凝土的方式进行全环二衬混凝土浇筑。这种传统的施工工艺利用的是混凝土重力自流填满二衬空间的原理，但由于混凝土的流动性难以达到理想状态，在混凝土灌注到隧道拱顶后，整个灌注纵向断面基本成等腰三角形正态分布，该等腰三角形的等腰边随灌注口间距的大小发生变化，灌注口间距越大，等腰三角形的腰边就越长，意味着二衬背后脱空越大。该现象也会随混凝土灌注泵压力的大小而变化，灌注压力偏大时脱空现象会减小，灌注压力偏小时脱空现象会增大，同时两个拱顶灌注孔之间的空气也很难全部排空，拱顶空洞现象的出现不可避免。

为了解决二衬背后拱部脱空的现象，项目组提出了将隧道二衬分为左右两侧的边墙和隧道拱顶，采用先现浇边墙，再将隧道外预制好的拱顶管片运进隧道内，置于现浇边墙上进行拼装从而完成二衬施工。如图1、图2所示，隧道衬砌边墙钢筋笼衬砌外侧环向主筋1、衬砌内侧环向主筋2、衬砌外侧纵向骨架筋3、衬砌内侧纵向骨架筋4组成，衬砌外侧环向主筋1、衬砌内侧环向主筋2绑扎后，分别通过衬砌外侧纵向骨架筋3、衬砌内侧纵向骨架筋4串联，内外层间通过径向筋6对拉连接，节点处绑扎成型。边墙钢筋笼需要拱部截断，使得左右两侧的两个边墙钢筋笼各自处于悬臂状态，很容易向初支侧回弹，无法满足悬臂钢筋笼的稳定性要求。

发明内容

本发明旨在提供一种隧道悬臂式现浇边墙的施工方法，能避免悬臂式边墙钢筋笼向初支侧回弹，确保边墙钢筋笼稳定性好。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种隧道悬臂式现浇边墙防初支侧反弹的施工方法，包括以下步骤：

步骤A、绑扎隧道衬砌边墙钢筋笼；

所述隧道衬砌边墙钢筋笼包括衬砌外侧环向主筋、衬砌内侧环向主筋、衬砌外侧纵向骨架筋、衬砌内侧纵向骨架筋、拉结锚杆和径向筋，左右两侧的衬砌边墙钢筋笼同时绑扎，左右两侧的衬砌外侧环向主筋在隧道拱部连接成环，左右两侧的衬砌内侧环向主筋与隧道边墙高度匹配，所述拉结锚杆采用中空拱脚锚杆，拉结锚杆的外侧端与隧道衬砌边墙钢筋笼的顶部焊接固定，内侧端垂直打入隧道岩土层内，所述径向筋靠近衬砌外侧环向主筋的一端折弯呈“7”字形，且折弯部分沿衬砌外侧环向主筋并线设置；

步骤B、边墙模板台车就位；

步骤C、割除隧道衬砌边墙钢筋笼的拉结锚杆外露段；

步骤D、边墙衬砌混凝土灌注，且成型后的边墙衬砌混凝土顶部为平面，并沿纵向等距间隔设置有一列半球形凹槽。

作为上述方案的优选，所述隧道衬砌边墙钢筋笼还包括加强配筋，所述加强配筋设置在隧道衬砌边墙钢筋笼的上部，以增强顶部拼接位置处的强度，所述加强配筋是由“n”形的外侧环向加强筋、“n”形的内侧环向加强筋、径向加强筋和纵向加强筋围成的网状结构；“n”形的外侧环向加强筋绑扎在衬砌外侧环向主筋上，且“n”形的外侧环向加强筋的顶端伸到衬砌外侧环向主筋上方，“n”形的内侧环向加强筋绑扎在衬砌内侧环向主筋上，且“n”形的内侧环向加强筋的顶端伸到衬砌内侧环向主筋上方，从而在隧道衬砌边墙钢筋笼的半球形凹槽的内外两侧各形成一个“n”形凸耳，且内侧“n”形凸耳比外侧的“n”形凸耳高。边墙顶部与拱部预制管片的接头处受力复杂且施工过程易发生碰撞，对接头处的边墙钢筋笼现浇一定范围内增设加强配筋，以增强拼接位置处的强度；加强配筋采用“n”形的外侧环向加强筋+“n”形的内侧环向加强筋+径向加强筋+纵向加强筋围成的网状结构，并在隧道衬砌边墙钢筋笼的半球形凹槽的内外两侧各形成一个“n”形凸耳，进一步增强了半球形凹槽位置处的拼接强度。

进一步优选，所述拉结锚杆的外侧端与加强配筋内侧的“n”形凸耳焊接固定，并位于外侧的“n”形凸耳上方。在外环上的主筋连接成环的基础上，将拉结锚杆的外侧端与加强配筋内侧的“n”形凸耳焊接，形成外侧筋环向拉、内侧筋径向拉的交叉受力结构，钢筋笼立模时的稳定性更好。

进一步优选，所述隧道衬砌边墙钢筋笼的衬砌外侧环向主筋逐渐朝隧道壁倾斜，使得隧道衬砌边墙钢筋笼的上部宽度逐渐增大。增大钢筋笼顶部宽度，并限定衬砌外侧环向主筋逐渐朝隧道壁倾斜，衬砌内侧环向主筋不变，对整体结构稳定性更好。

进一步优选，所述衬砌外侧环向主筋、衬砌内侧环向主筋、拉结锚杆的纵向间距为2m，衬砌外侧纵向骨架筋、衬砌内侧纵向骨架筋、径向筋的环向间距为2m；衬砌外侧环向主筋、衬砌内侧环向主筋的直径为φ25mm，拉结锚杆的直径为φ32mm；衬砌外侧纵向骨架筋、衬砌内侧纵向骨架筋和加强配筋均采用φ10mm的钢筋制成。

本发明的有益效果：

(1)隧道衬砌边墙钢筋笼采用“外侧环向主筋全环、内侧环向主筋断开+外侧、内侧纵向骨架筋+径向筋折弯呈“7”字形+拉结锚杆”的固定方式，确保了边墙衬砌钢筋绑扎时悬臂状态的钢筋稳定性，确保了施工安全；能保证边墙钢筋笼不向初支侧回弹，使得边墙钢筋笼定位准确，保证边墙钢筋保护层厚度符合设计要求；

(2)左右两侧的边墙钢筋笼仅通过外环上的主筋连接成环，内环上的主筋各自断开，既能确保左右两侧的边墙钢筋笼的稳定性，又能为拱部预制管片的拼装腾出足够的空间，拱部预制管片采用由下向上顶升安装的方式进行；

(3)边墙现浇完成后，浇筑后的边墙顶部沿纵向设置有一列半球形凹槽，相邻两个半球形凹槽的距离等于单个拱部预制管片的厚度，再分组进行拱部预制管片的拼装；相应地，在拱部预制管片上设置半球形凸起，拱部预制管片与边墙采用半球形进行拼装，相比“L”形的拼装方式，能有效降低工作应力，有效减缓磨损，减少出现部件弯曲、裂缝、断裂的负面情况。

附图说明

图1为改进前的边墙钢筋笼的结构示意图。

图2为图1的局部放大图。

图3为改进后的边墙钢筋笼的结构示意图。

图4为图3的局部放大图。

图5为径向筋的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：

根据图3—图5所示，一种隧道悬臂式现浇边墙防初支侧反弹的施工方法，包括以下步骤：

步骤A、绑扎隧道衬砌边墙钢筋笼。

隧道衬砌边墙钢筋笼主要由衬砌外侧环向主筋1、衬砌内侧环向主筋2、衬砌外侧纵向骨架筋3、衬砌内侧纵向骨架筋4、拉结锚杆5和径向筋6组成。左右两侧的衬砌边墙钢筋笼同时绑扎，左右两侧的衬砌外侧环向主筋1在隧道拱部连接成环，左右两侧的衬砌内侧环向主筋2与隧道边墙高度匹配。左右两侧的衬砌内侧环向主筋各自断开，以腾出内环上的空间用于拱部预制管片的拼装。

拉结锚杆5采用中空拱脚锚杆，拉结锚杆5的外侧端与隧道衬砌边墙钢筋笼的顶部焊接固定，内侧端垂直打入隧道岩土层内。径向筋6靠近衬砌外侧环向主筋1的一端折弯呈“7”字形，且折弯部分沿衬砌外侧环向主筋1并线设置，以增加衬砌外侧环向主筋1的强度。

步骤B、边墙模板台车就位，采用边墙模板台车进行封模后浇筑。

步骤C、割除隧道衬砌边墙钢筋笼的拉结锚杆外露段。

步骤D、边墙衬砌混凝土灌注，且成型后的边墙衬砌混凝土顶部为平面，并沿纵向等距间隔设置有一列半球形凹槽7，每个半球形凹槽7对应安装一个拱部预制管片，相邻两个半球形凹槽7的距离等于单个拱部预制管片的厚度。拱部预制管片在隧道洞外预制成型。

最好是，隧道衬砌边墙钢筋笼还包括加强配筋。加强配筋设置在隧道衬砌边墙钢筋笼的上部，以增强顶部拼接位置处的强度。加强配筋是由“n”形的外侧环向加强筋8、“n”形的内侧环向加强筋9、径向加强筋10和纵向加强筋11围成的网状结构。“n”形的外侧环向加强筋8绑扎在衬砌外侧环向主筋1上，且“n”形的外侧环向加强筋8的顶端伸到衬砌外侧环向主筋1上方，“n”形的内侧环向加强筋9绑扎在衬砌内侧环向主筋2上，且“n”形的内侧环向加强筋9的顶端伸到衬砌内侧环向主筋2上方，从而在隧道衬砌边墙钢筋笼的半球形凹槽7的内外两侧各形成一个“n”形凸耳，且内侧“n”形凸耳比外侧的“n”形凸耳高。

另外，拉结锚杆5的外侧端与加强配筋内侧的“n”形凸耳焊接固定，并位于外侧的“n”形凸耳上方。

隧道衬砌边墙钢筋笼的衬砌外侧环向主筋1逐渐朝隧道壁倾斜，使得隧道衬砌边墙钢筋笼的上部宽度逐渐增大。

优选为，衬砌外侧环向主筋1、衬砌内侧环向主筋2、拉结锚杆5的纵向间距为2m，衬砌外侧纵向骨架筋3、衬砌内侧纵向骨架筋4、径向筋6的环向间距为2m；衬砌外侧环向主筋1、衬砌内侧环向主筋2的直径为φ25mm，拉结锚杆5的直径为φ32mm；衬砌外侧纵向骨架筋3、衬砌内侧纵向骨架筋4和加强配筋均采用φ10mm的钢筋制成。

在实际施工过程中，也尝试过边墙与拱部预制管片采用台阶拼装的结构形式，如图1所示。在实际应用过程中发现，此台阶拼装的结构形式施工质量控制难度大，分析原因如下：

1)由于模板定位精度、混凝土收缩形变、边墙整体收敛变形等因素，现浇边墙在台阶位置处存在转角，施工精度不能满足设计要求，从而导致拱部预制管片拼装时接触存在空隙，沿衬砌环径向的接触面不能接触或局部(点)接触，导致边墙与拱部预制管片衬砌无法传递轴力，影响边墙结构稳定性。

2)现浇边墙顶部振捣存在问题，由于边墙顶部存在转角台阶，成型精度要求高，加深边墙顶部本身混凝土压注困难，导致边墙顶部接头处混凝土质量缺陷，在灌注过程中，若采用振捣棒则会导致粗骨料下沉，若采用附着式振捣器则存在接头浇筑不饱满的问题；

3)转角台阶盖模拆除过程易出现“卡壳”，较难掌握边墙合适的拆模时机，拆除时间过早(强度未达到)容易导致混凝土缺棱掉角，拆除时间晚模板易与混凝土粘连、拆模难度增大。即使第一板边墙衬砌强度达到13MPa后开始拆除盖模，仍有部分混凝土表面在脱模时损坏，此后拆模强度控制在15-20MPa，以保证混凝土表面完整，但拆模难度增加；

4)边墙浇筑完成后，再进行拱部预制管片拼装时，由于转角台阶的存在，再调整拱部预制管片进行对正时，也极容易发生磕碰损伤。

为此，在拱部预制管片与现浇边墙衬砌拼装的基础上，将转角台阶优化为半球型接头。该半球形接头相比转角台阶大大减小了拱部预制管片在安装时与现浇边墙的摩擦，安装速度较转角台阶快，也减小了衬砌混凝土之间的碰撞，减少了缺棱掉角，而且半球形接头接缝密实，能够有效传递边墙与拱部预制管片轴力，边墙结构稳定，克服了转角台阶边墙与拱部预制管片无法传递轴力，影响边墙结构稳定的难点，是一种受力合理、稳定性好又经济可行的结构形式，消除整个铁路隧道行车界限范围内拱部二次衬砌缺陷，能顺应国家装配式构件发展的新要求。