洞门检测

洞门检测（精选4篇）

洞门检测 篇1

摘要：本文阐述了一种隧道洞门检测的方法,该方法测量洞门圆周的特征点坐标,通过对三维坐标的处理来获得洞门中心坐标。测量数据的处理主要包括三个步骤,空间平面拟合、坐标转换以及平面圆拟合。最后通过工程实例证明,该方法成果可靠、实用性强。

关键词：洞门检测,平面拟合,坐标转换,平面圆拟合,平面度和圆度

0 前言

在地铁施工中,洞门的安装是至关重要的一个环节。洞门安装是车站施工和隧道区间施工的主要联系环节,精确地安装好洞门直接关系到后续的施工进程(见图1)。而作为检测工作来说,洞门检测的主要工作在于精确测量洞门中心的三维坐标,计算其与设计坐标的差异,以便判断洞门安装是否合格,以及是否对后续施工进行及时的调整。

洞门检测的难点在于如何测量其中心的三维坐标。洞门中心只是空间概念中的一个几何位置,不是一个具体的点,无法直接判断它的位置,更无法直接测量它的三维坐标。所以对洞门检测只能通过间接的方法来完成。以往针对洞门安装的检测,一般只能采用直接量取尺寸的方法,这种方法的作业过程难,数据取样率低;同时,采用的测量工具落后,所以其测量精度低,成果的可靠性也不高。

随着全站仪无棱镜技术的发展,快速、方便、无接触地获得待测物体的坐标数据成为现实。本文将阐述一种新方法,该方法通过全站仪采集洞门圆周的三维坐标,用特征数据进行相应的拟合计算,即可获得洞门中心的精确三维坐标,实现洞门安装的精度控制。

算法主要分为以下几个步骤进行:首先,拟合洞门平面;其次,坐标转换,将三维数据处理转换为二维数据处理;最后,利用经过转换的坐标拟合平面圆。

1 空间平面拟合

由于采集到三维坐标不可能完全位于一个平面上,所以首先必须拟合洞门所在平面方程。平面方程的一般表达式为:

式(1)两边同乘以一个非零的比例系数,所得方程依然表示该平面。为方便起见,令式(1)中D=1。式(1)中包含3个待定参数:A、B、C,每个点坐标代入式(1)可得到一个方程,因此至少需观测3个点坐标。每个观测点对应一个误差方程:

利用最小二乘原理进行间接平差,便可求出洞门所在平面方程的三个参数A、B、C。

每个观测点到拟合平面的距离表示为:

据此可得拟合平面的平面度md:

式(1)为平面方程的一般形式,平面的法式表达式为:

其中:α、β、γ分别为平面法向量与三坐标轴X、Y、Z轴的夹角;r为法向量的模。对于同一平面的两种不同表达式,式(1)和式(5),对应系数成比例;同时,法式表达式的系数满足余弦定理,联立求解出平面的法向量的方位角和天顶距为:

2 坐标转换

在工程测量中,采集得到的点坐标位于工程测量坐标系(X-Y-Z)。为便于进行研究,建立自定义坐标系(X'-Y'-Z'),如图2所示,在该坐标系中,Z'轴平行于洞门平面的法向量。

利用平面法向量的方位角和天顶距,便可以实现工程测量坐标系和自定义坐标系的相互转换。

(1)自定义坐标系(X'-Y'-Z')转换为工程测量坐标系(X-Y-Z):

其中:(x0,y0,z0)为坐标系平移参数,即自定义坐标系的坐标原点在工程测量坐标系中的三维坐标,在计算中,其值可取为n个观测点的重心坐标:

(2)工程测量坐标系(X-Y-Z)转换为自定义坐标系(X'-Y'-Z'):

3 平面圆拟合

利用式(9),可将测量点的三维坐标从工程测量坐标系转换到自定义坐标系,空间圆的拟合问题就转换为平面圆(X'O'Y'平面)的拟合问题。

圆的方程为:

改写为误差方程的形式:

式(11)中有3个未知参数:圆心坐标(x0,y0)和圆的半径。式(11)中的vi相当于i点到圆周的距离。

利用最小二乘原理进行间接平差,可得到洞门的圆心坐标和半径。由式(11)求出每个点的残差,进而可求出拟合圆的圆度mc:

最后按照式(7)将自定义坐标系中的圆心坐标通过逆转换到工程测量坐标系,即可得到洞门中心的实际三维坐标。

4 工程实例

本院受上海申通集团委托,承担上海轨道交通11号线北段二期工程的第三方测量任务。该方法在第三方测量洞门检测工作中得到了广泛的运用。表1为某车站洞门的测量数据以及检测结果。

拟合平面的平面度为0.0060m,拟合圆的圆度为0.0028m。洞门半径为3.3452m,其中心三维坐标为(-8772.6306,7741.3007,-7.8290),检测成果如表2所示。

5 结论

本文针对隧道圆形洞门的安装检测,提出一种新方法,利用拟合方法解算出洞门中心三维坐标,然后与设计数据进行对比,从而为洞门的安装检测提供有力的数据支持和指导。该方法计算过程严密、可靠度高、实用性强。

使用该方法需注意以下几个方面:

(1)坐标采集应尽量均匀分布在整个洞门的圆周上,如果点都集中在很小的一个范围内,则在拟合过程中容易产生病态矩阵。

(2)虽然测量数据越多,计算结果越精确,但工作量也会相应增加。所以应根据具体工作要求决定具体采集多少个点。根据经验认识,在地铁隧道洞门的检测中一般测量16～24个点。

(3)粗差的存在严重干扰检测成果,所以必须注意粗差的剔除。根据点面距和点圆距,剔除有可能存在粗差的点。可视具体情况设置限差的大小,认为大于此限差的点包含粗差并将其剔除。

参考文献

[1]陈龙飞,金其坤.工程测量[M].上海:同济大学出版社,1990.

[2]樊功瑜.误差理论与测量平差[M].上海:同济大学出版社,1998.

[3]雷婉南,赵鹏飞.逆向工程椭圆柱构件的拟合计算[J].大地测量与地球动力学,2010,(5):102～105.

[4]王解先,季凯敏.工业测量拟合[M].北京:测绘出版社,2008.

[5]潘国荣,谷川,施贵刚.空间圆形物体检测方法与数据处理[J].大地测量与地球动力学,2007,(3):28～30.

苏州园林洞门的形与意 篇2

洞门, 在明代造园大师计成的《园冶》中被称为“门空”, 是我国古建园林景观十分常见的传统设计元素之一, 具有景观装饰性及功能性。姚承祖的《营造法源》写道“墙垣上开有空宕, 而不装窗户者, 谓之‘月洞’。凡门户框宕, 全用细清水砖作者, 则称‘门景’”, 此处所讲“月洞”即是园林中的洞门。

2 苏州园林洞门的形态功用

从空间位置上来说, 苏州园林洞门可以分为:围墙上的门、园中园的门、园区隔断门。而根据洞门的边框样式特点, 可分为三种, 即曲线式、直线式和混合式。园林里的洞门大多是仅有门框没有门扇的, 其主要的形状有满月形、长方形、圭形、六角形、椭圆形、海棠形、宝瓶形等。比较有特色的如狮子林的贝叶洞门的形状, 贝叶取自我国南部西双版纳等地区一种叫贝叶棕 (又名贝多罗树) 植物的叶片, 佛教徒用它刻写经文, 叫“贝叶书”。沧浪亭通往御碑亭的延廊墙面上其中有2个洞门, 为葫芦状和宝瓶状, 葫芦的形状自然天体合一的形状, 象征和合, “葫芦”与“福禄”同音, 它又是富贵的象征[1]。宝瓶由葫芦演化而来, 后来宝瓶成为观音盛水的容器, 表示智慧圆满不漏, “瓶”与“平”谐音, 也表达了平安的期盼。

在这些基本样式之下, 又有不少的形态变化及装饰上的添加, 如长方形的洞门上缘除作水平线之外, 还可以中部凸起, 或以三、五弧线连接而成。在洞门的上角或边缘, 通常还会有不同纹样的装饰, 如回纹、云文、海棠纹, 在进一步美化洞门形态上同时又深化了此处园林空间所表达的主题。除了样式与纹样的添加, 很多园林洞门口上还有题字, 有些为景点的名称, 有些为对景点意境的提炼与称颂。洞门的边框多为水磨青砖镶砌, 与苏州园林的粉墙黛瓦、嘉树植被相得益彰, 尽显江南私家园林古朴幽雅之气。

3 苏州园林洞门的景观意表

3.1 洞门与轩榭庭院构景

轩榭庭院是苏州园林建筑中的主要类别, 园林中庭院多较为私密而隐蔽, 别有自己的一番小天地。而轩榭多开敞而作为人们驻足赏景之地。在保持这些基本属性的同时, 洞门往往就充当了内外交流连通的桥梁。洞门的运用使得原本隔断的庭院与轩榭之间形成空间的流动, 隔而不断。使整个园林更具有空间流动性。

网师园的竹外一枝轩, 轩内可见翠竹两丛, 轩外一株寒梅横斜而出。站在竹外一枝轩内, 满月门将隔岸的小山丛桂轩和云岗黄石假山框住, 形成一幅美丽的山水画。网师园的另一处景观云窟借满月门形状似天上满月的意象, 与其一旁的梯云室形成了对景, “站在假山看云窟, 因觉山近月而高耸;站在云窟看假山, 因觉月高而山渺远, 从而形成梯云取月的效果”。拙政园中的枇杷园的圆形月门, 使得园内外的景致互借, 使游人拥有内外不同景致的观赏[2]。再如位于拙政园见山楼西侧的汉瓶门, 灰瓦、绿阴、楼廊、洞门。依门而立, 则荷风四面亭、倚玉轩、小飞虹、香洲, 尽收眼底。这些例子都表明, 轩榭庭院的意境在洞门的景观映衬下, 显得更加明晰与深刻。

3.2 洞门与花木山石构景

传为王维所写的《山水论》就说:“山藉树而为衣, 树藉山而为骨。”韩拙《山水纯全集》也说:“山以林木为衣, 以草木为毛发。”这些都反应了山水草木之间的互相依存的关系。山石花木也是苏州园林的构景要素, 洞门通过框景, 借景等方法, 将这些花木山石变成了一幅幅精美的画卷, 展现洞门独特的艺术魅力与创造, 为苏州园林景色赋予了无穷绿意与活力。

位于拙政园的梧竹幽居亭是一座方亭, 为中部池东的观赏主景。梧竹幽居的四方月门, 玲珑剔透, 四面观景, 近水远山, 拥入怀中, 四季美景, 如诗如画。亭子东面洞门可以看到漏窗、红灯笼, 象征着冬景。西面荷花挺水, 清风送爽, 代表着夏景。南面是白墙和白皮松, 代表着秋季。北面是翠竹倚石, 代表着春景。四个不同方向的洞门, 配合着四处不同象征的景观, 构成了四幅四季分明, 构图感强烈的四处框景, 让四处山石花木, 顿生情意。

狮子林的海棠形洞门“探幽”, 寓意探寻狮子林石山的奥秘。洞门之后的园子不大, 体积较大的两座假山石也从洞门中露出, 阳光透过树叶枝干将斑驳的树影投在园林的粉墙之上, 恰如一副自然的江南水墨画, 配合洞门题字“探幽”的引导暗示着即将进入的空间意境。洞门引导人们由较大体量的空间进入相对较小的空间, 将人们对石狮子的视觉形象渐渐变小, 但始终保持了狮子林石狮形象的连续性, 将这一园林主题在人们移步换景中贯彻始终。

3.3 洞门与花窗廊道构景

苏州园林花窗可谓江南园林窗之典范, 每一个园林就是一座花窗的微型博物馆, 其纹样丰富造型多变, 文化意味浓厚。如果把园林比作片绿色的树叶, 那么园林廊道则是联系各个景点的脉络, 正是在它的串联之下, 园林成为了一个美的整体。

在苏州园林里, 门洞与花窗廊道的配景处处可见, 如沧浪亭游廊上的葫芦门、八角门和其他各种不同样式的共108种漏窗, 无一雷同, 环山廊上有古琴, 围棋, 红叶等漏窗, 并有葫芦门、宝瓶门、贝叶门等各式洞门[3]。红叶令人联想到“红叶题诗”的浪漫爱情故事, 琴棋则体现文人风雅, 葫芦则被视为天地的缩微, 有重生、母爱、方外世界等象征含义, 宝瓶亦葫芦演化而成, 添平安之义。这些含有不同文化意味的图形样式, 恰如一段段生动形象的历史, 刻画出苏州沧浪亭的历史变迁, 以及曾经的儒道释三种不同文化融汇合一的痕迹。

再如留园五峰仙馆的东侧“鹤所”方形门, 呈敞厅 (廊) 形式。站在五峰仙馆前, 透过第一重空窗, 再越过第二重花窗, 隐约可见的绿色, 是石林小院中的芭蕉展叶。这是借空间的渗透, 而获得层次变化与深度感的极佳范例。

4 结束语

苏州园林的洞门以其多变的形式, 吸引着我们的眼球, 在园林中, 洞门不仅仅是园林中物质形态的体现, 它还通过不同造景手法与园林其他景观相互构景表意, 为园林景观增添了无穷的魅力与意境, 也为我们营造了一处处值得细细品味赏玩的佳处。

参考文献

[1]曹林娣.图说苏州园林:门窗[M].黄山书社.2011

[2]陈鑫.苏州古典园林的洞门花窗造型艺术研究[D].苏州大学.2008.

隧道洞口Ⅴ级围岩柱式洞门设计 篇3

研究背景

工程中在进行隧道的洞门形式选择的时候,常用的洞门形式及适用情况一般有如下几种。

洞口环框。适用于Ⅰ~Ⅱ级围岩段,而且当地势陡峻又排水的要求时,可以只修建洞口环框,起到加固洞口以及减少洞口雨后滴水作用。

端墙式。适用于Ⅱ~Ⅲ级围岩段,地形尽可能开阔,围岩要稳定。洞门主要由端墙和排水沟以及它的洞门顶构成成。其中端墙的作用主要是抵抗洞门上的山体纵向推力以及支持端墙式洞门洞口上的仰坡。

翼墙式。适用于Ⅳ级及以上围岩段,翼墙主要起到抵抗洞口正面山体的纵向推力,增加翼墙式洞门稳定性的作用。

柱式。适用于Ⅳ级围岩段中仰坡有下滑的可能性,而且又受地质以及地形条件的限制而不能设置翼墙时可优先考虑设置柱式洞门。

削竹式。适用于洞口段有较长的明洞衬砌,因为洞门背后较大范围是回填土,所以山体的推滑力不大,设置削竹式比较合适。

本研究主要以《公路隧道设计规范》(JTG D70/2-2014)为参考,通过分析Ⅴ级围岩段地质条件以及工程经验适用条件,研究隧道是否适合柱式洞门,并给出初步设计尺寸,验算稳定性,从而最终得出结论。

隧道洞口地质概况

进口洞口浅埋段,埋深0.0~35m,为Ⅴ级围岩段。围岩主要以残坡积层和泥岩构成,岩体呈碎石状松散结构,风化裂隙较为发育,拱部比较容易发生塌方事故,侧壁自稳性较差。

出口洞口浅埋段,埋深0.0~25m,为Ⅴ级围岩段。围岩构成主要是残坡积层,岩体整体呈碎石状松散状结构,风化裂隙比较发育,比较容易形成坍塌。

进口段洞口坡度大致为25°~35°,围岩级别为Ⅴ级,上层地层厚度较厚,而且洞口段地下水贫乏,不用设置特殊防排水措施。所以,考虑到施工和支护方面上的便利性,进口端左、右洞门形式可初步考虑采用柱式洞门。

出口端地表是斜坡地表,围岩级别是Ⅴ级,洞口坡度30°~40°。上覆土层很厚,围岩压力也很大,考虑采用柱式洞门。

进口和出口段就假定的地质条件而言整体大致符合柱式洞门使用条件,关键在于验算Ⅴ级围岩条件下的洞门稳定性。

尺寸计算以及稳定性验算

考虑到进口端和出口端的地质情况相仿,洞口坡度也一致,所以将隧道进、出口的洞门进行统一设计。将坡度设为1:0.25,墙身厚度1.3m。洞门的墩柱安排在A部分,这里是主墙受力最大部分,宽度设置为1.5m,厚度1.3m,高度和洞门相当。基础的埋深初步设置成1.5m,仰坡的坡率为1:1.25,洞门顶部到衬砌拱顶的外缘的距离设置为2.5m。H=1.5+8.09+2.5=12.09m,计算图式如图1所示。

土压力系数确定

根据莫尔圆中半圆解、半数解法可知土压力系数:

式中:λ为土压力系数,ϕ为内摩擦角,β为隧道顶部地面斜坡坡脚。

然后进行校验。隧道洞门计算图示的B部分的稳定性以及强度来确定主墙的尺寸,隧道洞门计算图示的A部分这个墩柱与端墙一起作用的部分来确定墩柱尺寸。

采用的基本公式

(1)洞门墙的抗倾覆稳定性验算:

式中:K0为倾覆稳定系数,M0为各个水平力对墙趾的倾覆力矩,My为各个垂直力对墙趾的稳定力矩。

(2)洞门墙抗滑移稳定性验算。

式中:Kc为滑动稳定系数,E为墙后主动土压力的水平分力,N为作用于基底上的垂直力,f为基底摩擦系数;α为基底倾斜角。

(3)洞门墙基底合力偏心距计算。

式中:e为水平基底偏心距,B为水平基底宽度,其他符号含义同式(2)、(3)。

(4)洞门墙基底应力计算。

式中:σmax为基底最大压力,σmin为基底最小压力,其他符号含义同式(4)、(5)。

(5)洞门墙墙身截面的偏心距以及它的强度计算。

偏心距:

式中:M为计算的截面上各个力对截面的形心力矩之代数和,N为各个作用于计算截面上的垂直力之和。

截面应力:

式中:A为计算截面面积,W为计算截面地抗矩,NM、意义同式(8)。

B部分计算为。

土压力:

自重:

(1)抗倾覆验算

计算结果表明,满足抗倾覆的要求。

(2)墙身截面上的偏心验算

偏心距:

(3)墙身的截面强度验算

应力:

出现负值,结构将发生应力重分布,应力重分布之后的最大应力值为:

满足墙身截面的强度要求。

计算表明,墙身厚度为1.3m,满足基本要求。

A部分计算结果。

由于A的部分是墩柱和端墙一起承担荷载的地方,安排在洞门受荷最为大的地方。所以,把A在墙身原有厚度基础之上再加1.3m。

土压力:

自重:

(1)抗倾覆验算

所以满足抗倾覆。

(2)抗滑移验算

满足抗滑移

(3)基底合力偏心距验算

基底偏心距:

满足要求

(4)应力验算

基底两边缘点法向应力σ1、σ2

两者都小于[σ]=6.0Mpa,满足要求。

(5)墙身截面的偏心验算以及它的强度验算

满足偏心距要求。又由:

应力重分布后最大值:

满足墙身强度要求。综上所述,洞门尺寸满足要求。

建议

本文研究了处于Ⅴ级围岩段的隧道洞口地段对于柱式洞门的适用性。结果表明:

(1)当围岩处于Ⅳ级以上级别时,由于围岩条件较差,大多选取翼墙式洞门,但当仰坡有下滑的可能性,而又受地质条件的限制从而不能设置翼墙时可考虑采用柱式洞门;

(2)对于以上的情况进行假定尺寸验算稳定性后,结果显示都为满足,故确定当隧道的进、出口段处于Ⅴ级围岩时都可采用柱式洞门;

洞门检测 篇4

随着国民经济的发展, 越来越多的高速铁路投入建设, 给人们的出行带来了极大的方便。我国是个多山的国家, 受铁路最小曲线半径和最大纵坡的限制, 大量的隧道需要修建。高速铁路隧道不同于普通铁路隧道, 为了降低及缓解高速列车在隧道内运行时产生的空气动力学效应, 高铁隧道洞口均需要设置斜切式缓冲结构作为洞门。但帽檐斜切式洞门施工技术复杂, 立模定位困难, 施工难度大。本文根据工程实例, 详细阐述了帽檐斜切式洞门的施工技术, 并介绍了采用竹胶板等轻型材料施工斜切式洞门的实践。

隧道洞门是整条隧道的咽喉也是门面, 传统洞门构造虽简单但对原地表破坏较大, 不利于目前倡导的环保要求。帽檐斜切式洞门具有良好的整体稳定性且线型流畅, 美观大方, 同时减少了边仰坡刷方数量, 适用于各种地形条件下洞门施工, 尤其适用于洞门前无路堑或仅有短、浅路堑。这种结构形式被绝大多数高速铁路隧道洞门设计所采用, 但此类洞门施工技术复杂, 帽檐模板定位加固相当困难, 所以研究此类洞门施工技术显得尤为重要。

1隧道概况

文中所及项目位于我国北方某市境内, 隧道起讫里程DK238+250~DK242+663, 全长4 413m。设计为单洞、双线隧道, 线间距4.6m, 隧道最大埋深230m。隧道区分布的地层从新至老有第四系全新统坡洪积层 (Q4dl+pl) , 华力西晚期 (xr43) 花岗岩。进口表层覆盖第四系粉土、粗角砾土、细角砾土, 下层为全风化~强风化花岗岩, 岩体呈砂砾状、角砾碎石状松散结构;洞身范围多弱风化花岗岩, 节理裂隙较发育, 岩体较完整, 呈大块状结构;出口表层覆盖第四系碎石土、细角砾土, 下层为全风化~强风化花岗岩, 岩体呈砂砾状、角砾碎石状松散结构。隧道进、出口距乡间车道2km以上, 交通十分不便。 隧道进、 出口设置19m长帽檐斜切式洞门。

2洞门设计原则

缓冲结构洞门类型与尺寸系根据地形、地质条件及空气动力学影响, 按照 《铁路隧道设计规范》要求进行结构强度与稳定性计算, 并结合工程类比和施工条件等因素综合分析确定。该隧道进、出口属于浅路堑段, 洞口边仰坡坡率1:1.5, 结合现场自然条件情况, 隧道洞门设计充分考虑了缓解高速列车进入隧道的空气动力学效应, 设计为19m帽檐斜切式洞门。

3洞门概况

隧道进、出口均采用帽檐斜切式洞门, C35钢筋混凝土浇筑, 混凝土抗渗等级不小于P10。洞门结构系在洞口衬砌斜切面加设一斜切椭圆台 (环) 面帽檐构筑而成, 该椭圆台面以衬砌斜切椭圆面为底面, 其轴线通过底面椭圆中心并与之垂直, 其迹线与底面椭圆长。洞门主要由帽檐、11.56m斜切段及7.44m斜切延伸段组成, 斜切面坡度 (1∶1.25) 与仰坡坡度 (1∶1.5) , 帽檐模板由内模、外模及端模组成, 内、外模均由两条椭圆轮廓线组成, 内模由轮廓线A、C组成, 外模由轮廓线B、D组成。帽檐斜切式洞门形式如下图1:

4施工步骤及主要内容

帽檐斜切式洞门的施工主要分两节段分次浇筑, 一是斜切延伸段施工, 斜切延伸段总长7.44m, 衬砌厚度70cm, 施工方法等同于一般地段明洞衬砌。二是斜切段及帽檐施工。为使帽檐斜切段浇筑一次成型且保持其整体效果, 对于斜切段及帽檐进行一次性整体浇筑, 施工工艺流程见下图2:

斜切段施工内模采用衬砌台车, 外模采用木板, 以10x10cm方木为肋通过环向钢筋及圆木、钢管以两侧边坡为支撑点进行加固。

斜切段施工时台车定位的准确性直接影响帽檐轮廓线C、D的形成, 所以衬砌台车定位后必须复测其定位的准确性, 经调整无误后将轮廓线C的各坐标点直接放样至衬砌台车模板上。然后以轮廓线C为参照计算出轮廓线D的相对位置, 待轮廓线C、D位置确定后按设计要求绑扎钢筋。钢筋绑扎完毕后对轮廓线C、D进行精确放样, 根据放样确定的轮廓线C、D安装外模, 外模需设置与衬砌台车相垂直的加固钢筋及环向钢筋, 并将垂直钢筋与衬砌主筋及外模环向钢筋焊接牢固。

4.1 帽檐模板选择

由于帽檐的4 条轮廓线全为坐标控制, 若使用传统钢模存在较大困难, 一是模板加工困难, 轮廓线把握不准, 自重也比较大;二是钢模安装困难且造价较高。项目部经过研究分析, 决定模板选择质量好、无膨胀的竹胶板, 以10cmx10cm方木为肋, 并采用圆木及钢支撑进行加固以满足模板工程要求。此外, 经测算1 套洞门钢模板需费用26 万元, 采用竹胶板等轻型材料仅需费用3万元, 此项技术措施优化不仅能解决使用钢模困难的问题, 还可使项目节约成本23 万元。

4.2 轮廓线A的测量放样

控制帽檐线性的坐标全是三维坐标, 无法直接用来指导模板安装, 帽檐4 条轮廓线的C、D两线已在斜切段钢筋绑扎时形成, 帽檐施工时主要控制轮廓线A及轮廓线B, 在控制轮廓线A、B时需将设计的三维坐标引申到模板台车上, 这是轮廓线放样的难点也是重点, 坐标点很多, 不同位置的坐标引申方式不同, 拱部控制设计坐标的X和Z (X-洞口至洞内的距离, Z-坐标点与隧道中线的距离) 将其放样至衬砌台车模板上, 立模是通过移动高程Y即可定位设计坐标点;边墙控制设计坐标的X和Y将其放样至衬砌台车模板上, 通过移动Z来定位设计坐标点。

4.3 内模安装

根据轮廓线A的各放样点确定的模板上、下口安装线左右对称安装帽檐内模, 内模以台车为支撑点, 10cmx10cm方木及钢管配合作为支撑进行加固。

4.4 绑扎帽檐钢筋

内模安装及加固完成后, 按设计要求绑扎帽檐钢筋并将其与斜切延伸段预留钢筋进行绑扎。帽檐受力钢筋接头宜设置在受力较小处, 环向主筋应采用套筒机械连接方式, 钢筋相邻连接位置应相互错开, 同一连接区段内接头面积百分率不应大于50%, 且连接位置不得位于拱顶。

4.5 轮廓线B的放样及外模安装

与轮廓线A相同方法对轮廓线B进行放样, 根据放样各坐标点确定的上、下口安装线左右对称安装外模, 并通过斜切段预埋钢筋及两侧边坡为支撑点通过钢管和圆木进行加固, 内、外模之间采用 Φ16mm以上螺纹钢进行支撑并在外模环向设置加固钢筋, 用 Φ16mm以上对拉螺栓将内、外模板拉紧。

4.6 端模安装

端模安装前先对内、外模上口安装线精确放样作为端模安装线进行端模安装, 为了方便混凝土浇筑及振捣安装端模时每隔2m预留混凝土灌注口。

4.7 混凝土浇筑

混凝土为一次性整体浇筑, 混凝土灌注前应预先准备适量土工布边角料, 以便于在漏浆时及时给予封堵, 混凝土灌注过程中混凝土最大下落高度不能超过2m, 台车前后混凝土高度差不能超过0.6m, 左右混凝土高度不能超过0.5m, 严禁单侧一次浇筑超过1m以上, 严格控制混凝土的灌注速度与振捣强度, 并仔细观察模板是否变形, 模板与台车衬砌混凝土接触处为模板的薄弱点, 容易漏浆, 在不影响混凝土强度的前提下尽量放慢灌注速度, 每个灌注口填满后停顿一段时间但不能超过混凝土初凝时间。混凝土采用一次性整体浇筑, 浇筑是必须注意从两侧预留口对称浇筑混凝土以防衬砌台车变形, 并通过衬砌台车窗口及预留口进行振捣, 振捣应优先采用插入式振捣器进行混凝土振捣, 当采用附着式振动时, 振动时间尽量采用短时间、多次数左右对称的方法。防止台车因振动时的微移动或弹性变形。

5施工控制要点

(1) 为保证缓冲结构的整体性, 隧道范围内衬砌与洞口环节衬砌应同时施工, 且用同一种材料整体灌注, 严禁斜切段与帽檐分开浇筑。

(2) 应选择具有足够强度、刚度和稳定性的无膨胀竹胶板作为帽檐模板, 提前按照设计轮廓加工制作, 背模应采用5cm厚木板。

(3) 施工过程中加强4 道轮廓线的测量定位工作, 在衬砌台车上每隔50cm设一控制点, 根据放样数据加工钢筋控制桩并焊接在衬砌台车上, 项目部测量队对每道轮廓线均应进行复核测量。

(4) 帽檐模板要对称安装并加固。

(5) 混凝土浇筑优先选用天泵, 在没有天泵的情况下可选用地泵, 但应控制浇筑速率, 并合理选择布料方式, 确保混凝土不离析。

(6) 为保证洞门美观, 拆模后, 对模板之间的接缝采用砂轮锯磨平, 并根据工点具体情况提出修饰方案。

6结语

该隧道进、出口帽檐斜切式洞门施工各持续了15d, 施工过程中创新性地提出了采用竹胶板等轻型材料作为模板, 虽工程满足了规范及验收要求, 但由于现场制作投入的时间、材料较多, 循环利用上比较欠缺。且拆模后, 外廓还需用砂轮锯打磨做简单修饰处理, 故此工艺仅适合有1~2 座隧道的标段选用。 若标段内隧道数量较多, 建议制作加工1 套通用的钢模板专门用于帽檐斜切式洞门施工。仅管如此, 该施工技术的提出和实施, 也为今后类似工程提供了借鉴经验。

参考文献

[1]龚彦峰.高速铁路隧道斜切式洞门研究[J].北京交通大学学报, 2010, 34 (1) :6-7.