铁路明洞防水层上泡沫混凝土弧形模板支撑结构及方法与流程

本发明属于铁路隧道领域，具体涉及一种铁路明洞防水层上泡沫混凝土弧形模板支撑结构及方法。

背景技术：

1、山区铁路既有隧道洞口边坡受强降雨、连续暴雨侵蚀，易发生山体滑塌、碎屑溜坍，坍塌土体直接侵入铁路限界，中断行车并造成重大经济损失。现有整治方案为延长隧道明洞，在明洞拱背回填泡沫混凝土缓冲层，利用泡沫混凝土轻质、抗冲击、易填筑特性阻挡落石溜坍。明洞拱顶与泡沫混凝土之间设置防水层，防止地下水、地表渗水侵蚀明洞主体结构。

2、泡沫混凝土浇筑需外侧弧形模板成型，传统拱形模板采用钢管满堂架+穿墙对拉螺栓内拉外撑施工体系，长期工程实践发现存在多重技术缺陷：

3、1. 防水层永久性破损渗漏：满堂钢管立杆直接压覆防水层，局部应力集中戳破防水层；穿墙拉杆穿透防水层构造，形成永久渗漏通道，后期隧道渗漏水整治成本极高。

4、2. 材料与人工成本高：传统弧形模板支撑需大量钢管、扣件、木方背楞，单平方米材料造价78～92元，钢管转运、搭设、拆除工序多，劳务投入量大。

5、3. 营业线施工空间受限：营业线轨道两侧施工场地狭小，密集钢管支架占用行车防护空间，大型钢管转运机械侵入铁路营业线，干扰正常行车，行车安全风险突出。

6、4. 模板成型质量差：弧形拱面钢管支撑点位稀疏，泡沫混凝土侧压力作用下模板易涨模、跑模，拱面线形不顺直，后期外观修整工作量大。

7、目前行业内缺少一种不接触、不穿刺防水层的拱形泡沫混凝土模板支撑成套工艺，无法同时解决防水层保护、降本增效、营业线施工场地受限、模板成型质量差四大核心工程痛点。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种铁路明洞防水层上泡沫混凝土弧形模板支撑结构，以解决传统支撑结构诱发隧道渗漏病害、材料成本大、营业线场地占用大、模板成型质量差的问题。

2、本发明的另一目的是提供一种铁路明洞防水层上泡沫混凝土弧形模板支撑方法。

3、本发明的技术方案是：一种铁路明洞防水层上泡沫混凝土弧形模板支撑结构，在明洞衬砌的防水层外表浇筑有砂浆保护层，在砂浆保护层外围设有钢筋骨架，钢筋骨架平铺于砂浆保护层外表面，贴合钢筋骨架外侧设有竹胶板模板，在竹胶板模板和保护层之间形成浇筑型腔；在竹胶板模板外表面设有多组张拉组件，多组张拉组件沿明洞纵向排列。

4、作为本发明的进一步改进，竹胶板模板由多个竹胶板拼接组成。

5、作为本发明的进一步改进，张拉组件包括钢丝绳和紧线器，钢丝绳一端固定在明洞侧部纵向排水沟侧壁顶面，钢丝绳另一端固定在明洞外侧山体挡土墙立面；钢丝绳通过紧线器收紧产生向内压持力。

6、作为本发明的进一步改进，钢丝绳贴合竹胶板模板环向接缝外表面布置。

7、作为本发明的进一步改进，钢筋骨架通过t形内撑杆支撑平铺于砂浆保护层外表面。

8、一种铁路明洞防水层上泡沫混凝土弧形模板支撑方法，构建上述铁路明洞防水层上泡沫混凝土弧形模板支撑结构，包括以下步骤：

9、a、基层防护：明洞衬砌基面铺设防水层，浇筑砂浆保护层，养护至设计强度；

10、b、内撑骨架施工：绑扎弧形的钢筋骨架，整体平铺于砂浆保护层表面；

11、c、模板拼装：竹胶板沿拱环向贴合钢筋骨架外侧拼接，构成竹胶板模板；

12、d、锚固点位施工：在明洞侧部纵向排水沟侧壁顶面、明洞外侧山体挡土墙立面分别设置锚固固定构件；

13、e、张拉系统布设：钢丝绳跨拱贴合竹胶板模板环向接缝，两端分别锁紧于锚固固定构件，紧线器同步均匀张拉，控制竹胶板模板无外鼓、无空隙；

14、f、浇筑与拆模：在竹胶板模板和保护层之间形成的浇筑型腔分层浇筑泡沫混凝土，待泡沫混凝土初凝后，松卸紧线器释放张拉力，依次拆除钢丝绳、竹胶板模板。

15、本发明通过内侧钢筋骨架提供模板定型支撑，外侧跨拱钢丝绳+紧线器分段张拉，对竹胶板模板接缝形成均匀径向压应力，依靠明洞两侧永久构筑物锚固实现模板弧形约束，完全取消拱背外侧满堂钢管支撑，无硬质杆件接触防水层结构。

16、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

17、1. 结构与防水保护效益：本发明取消拱背满堂钢管立杆、穿墙对拉螺栓，所有支撑构件均设置于砂浆保护层上方，无硬质构件直接接触防水层，从根源杜绝防水层穿刺、撕裂渗漏病害，大幅降低后期隧道渗漏维修成本；钢丝绳沿竹胶板模板环向接缝均匀张拉，拱面受力均匀，有效抵消泡沫混凝土侧压力，避免涨模、跑模，明洞拱背弧形线形平顺，成型质量显著提升。

18、2. 经济效益：本发明结构简洁，减少钢管和其他耗材投入，省去传统工艺钢管、木方背楞搭设工序，省去钢管、木方转运、搭设、拆除多道工序，劳务用工减少40%；工序简化，整体施工工期缩短30%以上；竹胶板、紧线器、钢丝绳均可重复周转使用，长期工程持续降低耗材采购成本。

19、3. 营业线施工安全与场地效益：本发明无密集钢管支架占用轨道周边防护空间，大幅缩小营业线施工占用场地，减少对列车正常运营的干扰；无需大型钢管转运机械临近营业线作业，降低机械侵限、行车碰撞安全风险。

20、4. 节能与社会效益：节约大量钢管、木方等木材、钢材周转材料，降低建材消耗，节能环保；可推广至各类拱形防水结构泡沫混凝土回填工程，行业推广价值高。

1.一种铁路明洞防水层上泡沫混凝土弧形模板支撑结构，其特征在于：在明洞衬砌（1）的防水层（2）外表浇筑有砂浆保护层（3），在砂浆保护层（3）外围设有钢筋骨架（4），钢筋骨架（4）平铺于砂浆保护层（3）外表面，贴合钢筋骨架（4）外侧设有竹胶板模板（5），在竹胶板模板（5）和保护层（3）之间形成浇筑型腔；在竹胶板模板（5）外表面设有多组张拉组件，多组张拉组件沿明洞纵向排列。

2.根据权利要求1所述的铁路明洞防水层上泡沫混凝土弧形模板支撑结构，其特征在于：所述竹胶板模板（5）由多个竹胶板拼接组成。

3.根据权利要求2所述的铁路明洞防水层上泡沫混凝土弧形模板支撑结构，其特征在于：所述张拉组件包括钢丝绳（6）和紧线器（7），钢丝绳（6）一端固定在明洞侧部纵向排水沟（9）侧壁顶面，钢丝绳（6）另一端固定在明洞外侧山体挡土墙（11）立面；钢丝绳（6）通过紧线器（7）收紧产生向内压持力。

4.根据权利要求3所述的铁路明洞防水层上泡沫混凝土弧形模板支撑结构，其特征在于：所述钢丝绳（6）贴合竹胶板模板（5）环向接缝外表面布置。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的铁路明洞防水层上泡沫混凝土弧形模板支撑结构，其特征在于：所述钢筋骨架（4）通过t形内撑杆（13）支撑平铺于砂浆保护层（3）外表面。

6.一种铁路明洞防水层上泡沫混凝土弧形模板支撑方法，其特征在于：构建权利要求4所述的铁路明洞防水层上泡沫混凝土弧形模板支撑结构，包括以下步骤：