新型無門架隧道模板臺(tái)車在高速鐵路中的應(yīng)用

柴 正 富

(中鐵隧道集團(tuán)四處有限公司，廣西 南寧 530003)

新型無門架隧道模板臺(tái)車在高速鐵路中的應(yīng)用

柴 正 富

(中鐵隧道集團(tuán)四處有限公司，廣西 南寧 530003)

介紹了新型無門架隧道模板臺(tái)車的特點(diǎn)與工作原理，結(jié)合工程實(shí)例，從模板臺(tái)車設(shè)計(jì)、變斷面操作、臺(tái)車行走、加固、脫模等方面，闡述了該臺(tái)車的施工技術(shù)要點(diǎn)，并總結(jié)了施工中的注意事項(xiàng)，指出采用無門架新型隧道模板臺(tái)車具有襯砌工藝簡單、操作方便、定位速度快等優(yōu)點(diǎn)，保證了隧道工程的施工質(zhì)量。

隧道，臺(tái)車，襯砌施工，混凝土

0 引言

近幾十年來，門架式襯砌臺(tái)車一直擔(dān)負(fù)著我國隧道襯砌施工任務(wù)，在施工實(shí)踐中經(jīng)過不斷改進(jìn)，雖克服了諸多缺陷，但門架式襯砌臺(tái)車因設(shè)計(jì)制造及使用空間的局限性，一些問題一直延續(xù)至今，如臺(tái)車自身結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、變斷面襯砌不適宜性、過臺(tái)車段通風(fēng)阻力大等問題一直未得到有效解決。無門架新型隧道模板臺(tái)車能有效解決上述問題，還增加了許多主要功能和輔助功能。如自動(dòng)控制模板在襯砌過程中的位移變形和自動(dòng)清理、配管等。無門架新型隧道模板臺(tái)車不僅能夠?qū)崿F(xiàn)全液壓立模、脫模、自動(dòng)行走功能，而且還能滿足襯砌表面光潔度高，襯砌工藝簡單，操作方便，定位速度快，改善了隧道通風(fēng)等特點(diǎn)。

1 工程概況

新建云桂鐵路云南段站前工程Ⅰ標(biāo)富寧隧道位于云南省文山州富寧縣境內(nèi)，全長13 625 m。地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不良地質(zhì)主要有斷層破碎帶，危巖落石，巖溶、軟巖變形問題和地溫等，為全線Ⅰ級(jí)高風(fēng)險(xiǎn)隧道，施工技術(shù)和組織難度較大，風(fēng)險(xiǎn)高，被列為全線重難點(diǎn)控制工程，為確保施工安全，施工步距控制較嚴(yán)，二襯與掌子面的距離被規(guī)定為安全指標(biāo)。

2 臺(tái)車的主要特點(diǎn)

1)無門架新型隧道模板臺(tái)車，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)新穎，現(xiàn)代化程度高，增大了有效凈空面積，減小了隧道排風(fēng)阻力，確保洞內(nèi)文明施工，對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)隧道，業(yè)主要求二襯與掌子面距離較近的隧道適應(yīng)性較強(qiáng)，有效解決了洞內(nèi)出碴作業(yè)空間和作業(yè)車輛通行速度，大大提高了洞內(nèi)機(jī)械的工作效率。

2)新型臺(tái)車結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，操作方便，整體剛度大，結(jié)構(gòu)變形小，穩(wěn)定性可靠。襯砌施工過程中臺(tái)車定位速度快，接管、澆筑、振搗容易，不易跑模，能提高襯砌混凝土的內(nèi)在和外觀質(zhì)量，能實(shí)現(xiàn)二襯零錯(cuò)臺(tái)。

3)該臺(tái)車循環(huán)作業(yè)時(shí)間短，能較大提升襯砌施工能力,有效控制施工步距，文明環(huán)保，洞內(nèi)通視效果好，施工安全性提高。

3 臺(tái)車工作原理

無門架新型隧道襯砌模板臺(tái)車，整套模板系統(tǒng)通過8個(gè)小臂與底部平臺(tái)的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，滑動(dòng)機(jī)構(gòu)通過底部平臺(tái)側(cè)面的4個(gè)油缸實(shí)現(xiàn)邊模的開合，從而實(shí)現(xiàn)立模與收模；該模板臺(tái)車微調(diào)性能好，下部安裝有模板臺(tái)車自動(dòng)報(bào)警裝置，通過一套位移傳感器控制模板襯砌過程中的位移，可使錯(cuò)臺(tái)減小，襯砌表面平整度提高；增加了伸縮底模，可使底模與仰拱緊密接觸，實(shí)現(xiàn)了襯砌不跑模；臺(tái)車內(nèi)凈空增加，減少了風(fēng)阻，改善了大直徑通風(fēng)管的穿越條件；底部平臺(tái)上方為車輛行走平臺(tái)，臺(tái)車作業(yè)時(shí)，支撐在地面，供車輛行走，可有效保護(hù)仰拱混凝土；臺(tái)車移動(dòng)時(shí)，4個(gè)舉升油缸將底部平臺(tái)升起，一并行走。

4 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

4.1 施工工藝流程

無門架新型隧道模板臺(tái)車襯砌施工工藝流程圖如圖1所示。

4.2 操作要點(diǎn)

4.2.1 模板臺(tái)車設(shè)計(jì)、加工、組裝

無門架新型隧道模板臺(tái)車，由臺(tái)車模板總成、底部平臺(tái)、液壓系統(tǒng)、電機(jī)控制系統(tǒng)組成，其主要結(jié)構(gòu)見圖2。

臺(tái)車組裝時(shí)，以前進(jìn)方向模板為首榀模板，先安裝第3榀模板。

整體往洞內(nèi)運(yùn)輸順序?yàn)椋夯A(chǔ)底架→橫移架→第3榀下模板及花架支撐→第4榀下模板及花架支撐→第5榀下模板，待上述安裝完畢后再運(yùn)輸?shù)?榀上模板進(jìn)行安裝，然后依次對(duì)第6，7，8榀下模板及其上模板進(jìn)行運(yùn)輸安裝。待此側(cè)安裝完畢后，將其余模板運(yùn)至另一側(cè)進(jìn)行反向安裝。

4.2.2 變斷面操作

1)變斷面方式——弧長變換方式。

當(dāng)斷面改變時(shí)，設(shè)計(jì)襯砌面的弧長也會(huì)改變。 模板總成制造好后弧長是不變的，在以往的常規(guī)隧道變斷面襯砌采用梅花瓣模板方式時(shí)，通過加減底?；蚋淖冮T架的方式來解決模板弧長與斷面加大或縮小后的弧長不相等問題。無門架新型隧道模板臺(tái)車采用加減底模方式，將邊模與底模的接縫布置在水溝蓋板底部標(biāo)高線以下，底模通過改變伸縮底模與邊墻基礎(chǔ)搭接來解決周長改變問題(如圖3所示)。通過這種設(shè)計(jì)解決了不拆裝結(jié)構(gòu)而又能進(jìn)行斷面變換問題。

2)斷面變換操作。

當(dāng)需要適應(yīng)加寬斷面時(shí)，去除固定連接桿三角座上螺栓，伸出上展開油缸，待油缸支撐到位，旋轉(zhuǎn)三角座，使之另一面螺栓孔與下模板上螺栓孔對(duì)齊，栓接完畢，則上下模板發(fā)生適當(dāng)旋轉(zhuǎn)位移，即可適應(yīng)加寬斷面狀態(tài)。調(diào)整完畢后，上、下模板仍為一整剛體，此時(shí)立、收模操作方式與標(biāo)準(zhǔn)斷面時(shí)相同。

4.2.3 臺(tái)車行走前準(zhǔn)備

1)臺(tái)車行走前要檢查地螺桿是否旋起，防止損壞螺桿及臺(tái)車。

2)臺(tái)車行走底模和邊模應(yīng)處于收回狀態(tài)，防止臺(tái)車行走時(shí)與其他物體發(fā)生干涉；橫移油缸應(yīng)處于中間狀態(tài)，使橫移架處于中間可調(diào)整位置。

3)臺(tái)車行走前要清理仰拱地面，防止臺(tái)車到位后出現(xiàn)棧橋無法與地面有效接觸、損壞棧橋的現(xiàn)象發(fā)生。

4)臺(tái)車行走應(yīng)清除臺(tái)車周圍的物品，防止行走時(shí)刮傷模板表面和碰撞臺(tái)車。

5)臺(tái)車行走應(yīng)整理好臺(tái)車的電纜線。

6)臺(tái)車行走前要鋪放好導(dǎo)軌，枕木鋪設(shè)完成后，導(dǎo)軌的鋪設(shè)要嚴(yán)格按隧道中線對(duì)稱，防止中線偏移過大，而使橫移架難以滿足臺(tái)車中線的調(diào)整需要。

4.2.4 臺(tái)車行走

在臺(tái)車行走的過程中要密切觀察臺(tái)車是否與其他物體發(fā)生碰撞，電纜線拖動(dòng)是否順利，導(dǎo)軌是否發(fā)生傾斜，以防止事故發(fā)生。一旦有問題出現(xiàn)，要立即停車，將問題排除后再進(jìn)行行走。如果導(dǎo)軌傾斜嚴(yán)重，要將臺(tái)車退回，將導(dǎo)軌擺正后再移動(dòng)臺(tái)車，以防止導(dǎo)軌翻轉(zhuǎn)的情況發(fā)生。

4.2.5 臺(tái)車就位前的準(zhǔn)備

在臺(tái)車就位前要清除臺(tái)車表面粘附的混凝土塊，并均勻涂上脫模劑，以防止影響脫模及襯砌的表面質(zhì)量。

4.2.6 臺(tái)車就位

就位時(shí)先就位臺(tái)車的后端面，再就位臺(tái)車的前端面，兩個(gè)端面的就位方法相同，以后端面為例。

首先要將模板的中線與隧道的中線對(duì)齊。均勻升起4個(gè)升降油缸，將臺(tái)車升起使模板的最高點(diǎn)與上環(huán)襯砌的最高點(diǎn)相距大約5 cm，然后通過橫移油缸調(diào)整模板臺(tái)車，使模板臺(tái)車的中線與隧道中線對(duì)齊，其次將邊模展開。將中心線對(duì)齊后，伸出邊模油缸，將兩側(cè)邊模推到距離上次襯砌面大約7 cm的地方，根據(jù)觀察搭接模與襯砌間的縫隙，對(duì)模板進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整，消除模板與襯砌間的縫隙。最后展開底模，將伸縮底模拉出即完成就位。

測量組配合襯砌班組進(jìn)行模板臺(tái)車就位，其中線、標(biāo)高、斷面尺寸和凈空大小必須符合設(shè)計(jì)圖紙要求。

4.2.7 加固臺(tái)車

為保證臺(tái)車在澆筑混凝土?xí)r油缸基本不受力，就位完成后要對(duì)臺(tái)車進(jìn)行加固。

將底部螺桿向下旋緊，保證底部螺桿與地面有效接觸。

安裝邊模絲桿，將邊模固定，然后安裝底模絲桿。安裝完成后，要多次反復(fù)旋緊各絲桿，以保證每個(gè)絲桿都要旋緊。

4.2.8 澆筑混凝土

拱墻二次襯砌采用無門架新型隧道模板臺(tái)車、混凝土攪拌運(yùn)輸車運(yùn)輸、泵送混凝土灌注，振搗器搗固，堵頭模板采用木模。灌注混凝土?xí)r兩側(cè)要盡量均勻灌注，振動(dòng)棒振搗。當(dāng)混凝土高度達(dá)到第一個(gè)作業(yè)窗的位置時(shí)，開啟輔助振動(dòng)器，振動(dòng)器要間斷開啟，且每次開啟時(shí)間不宜過長，應(yīng)控制在30 s以內(nèi)。當(dāng)混凝土注入高度達(dá)到邊模與頂模鉸接位置時(shí)，振動(dòng)器開啟時(shí)間可根據(jù)需要適當(dāng)延長。

4.2.9 脫模

脫模時(shí)要先拆除邊模絲桿及底模絲桿，然后將升降油缸的螺桿旋下，將頂部的抗浮螺桿旋下。之后收起底模，將邊模收回，緩慢降下升降油缸進(jìn)行脫模，當(dāng)脫模完成后，將底部螺桿旋起，并將橫移架移動(dòng)到中間位置，為下次就位做準(zhǔn)備。

4.2.10 注意事項(xiàng)

1)在就位過程中，操作油缸時(shí)一定要使同類油缸均勻伸縮，如果油缸伸縮差別太大，則可能導(dǎo)致油缸產(chǎn)生嚴(yán)重的徑向變形，而使油缸無法正常伸出。

2)在加固臺(tái)車過程中，要保證每個(gè)絲桿都是向外頂緊，而不是向內(nèi)拉緊，否則可能出現(xiàn)模板變形的現(xiàn)象。旋緊頂部的抗浮螺桿，將螺桿頂?shù)蕉错敚苑乐乖诠嘧r(shí)臺(tái)車產(chǎn)生上浮。

5 施工資源配置

根據(jù)施工現(xiàn)場工程量和施工環(huán)境情況，勞動(dòng)力組織如表1所示。

表1 勞動(dòng)力組織配置表

機(jī)械設(shè)備配置表見表2。

表2 機(jī)具設(shè)備配置表

6 施工控制要點(diǎn)

1)工程質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。

無門架新型隧道模板臺(tái)車施工質(zhì)量執(zhí)行TZ 214—2005客運(yùn)專線鐵路隧道工程施工指南以及《客運(yùn)專線鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》鐵建設(shè)[2005]160號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)。

2)質(zhì)量保證措施。

堵頭模板安裝必須穩(wěn)固牢靠，接縫嚴(yán)密，不得漏漿，操作油缸時(shí)一定要使同類油缸均勻伸縮，防止油缸產(chǎn)生較嚴(yán)重的徑向變形，堵頭模板安裝時(shí)，先用鋼釬將伸縮底模固定好，各伸縮底模間的縫隙要用適當(dāng)?shù)哪緣K填堵，確保不出現(xiàn)較大的錯(cuò)臺(tái)而影響襯砌外觀質(zhì)量?；炷翝仓r(shí)，泵送混凝土入倉自下而上，分層對(duì)稱澆筑，防止偏壓使模板變形。當(dāng)混凝土澆筑達(dá)到第一個(gè)作業(yè)窗口位置時(shí)，間斷開啟輔助振動(dòng)器，每次開啟的時(shí)間不宜過長，控制在30 s以內(nèi)。在混凝土澆筑時(shí)，若出現(xiàn)臺(tái)車位移控制傳感器自動(dòng)報(bào)警，應(yīng)立即停止?jié)仓炷?，檢查臺(tái)車中的絲桿是否擰緊，加固措施是否到位。

3)組裝及臺(tái)車工作前注意事項(xiàng)。

組裝模板及走道板時(shí)，一定要鎖緊所有螺栓，支好撐桿，掛好鏈條等再進(jìn)行，以確保安全無誤。

臺(tái)車工作前，應(yīng)做好臺(tái)車的檢查和接地工作，檢查電源相序和漏電保護(hù)裝置，避免臺(tái)車漏電和電機(jī)反轉(zhuǎn)造成逆向行駛。檢查鋼軌間距必須符合要求，夾板和枕木應(yīng)完好。臺(tái)車前進(jìn)方向無危石和障礙物，機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)完好，在確認(rèn)各部完好無誤時(shí)，再鳴號(hào)前進(jìn)。

4)臺(tái)車行走注意事項(xiàng)。

臺(tái)車行走時(shí)，應(yīng)有專人指揮，臺(tái)車前后左右頂部要設(shè)防護(hù)崗。

操作人員要聽從指揮，嚴(yán)守崗位。臺(tái)車的起吊機(jī)具必須遵從規(guī)定不得任意更換，并有專人負(fù)責(zé)操作。起吊前必須對(duì)各部認(rèn)真檢查，起吊時(shí)機(jī)具下嚴(yán)禁站人，起吊作業(yè)中如需拆裝支撐桿、鏈條、螺栓等，一定要確認(rèn)起吊機(jī)具已起作用后方可作業(yè)。臺(tái)車立模時(shí)，必須先將機(jī)械制動(dòng)，作好防護(hù)，確保無閑雜人員進(jìn)入工作區(qū)。操作時(shí)要精神集中，認(rèn)真細(xì)致。

7 結(jié)語

通過無門架新型隧道模板臺(tái)車的應(yīng)用充分證明：臺(tái)車就位速度快，相鄰兩組襯砌間的錯(cuò)臺(tái)大大減小，襯砌表面光潔度高，循環(huán)作業(yè)時(shí)間縮短，提高了襯砌的施工能力，保證了隧道的施工步距，大大降低了安全隱患，提高了工程質(zhì)量。

1)針對(duì)新建云桂鐵路富寧隧道出口，采用無門架新型隧道模板臺(tái)車施作二次襯砌施工，面對(duì)襯砌斷面大，襯砌困難，無門架新型隧道模板臺(tái)車經(jīng)受住了嚴(yán)酷的考驗(yàn)，未出現(xiàn)過二次襯砌施工質(zhì)量問題及模板臺(tái)車安全事故。

2)采用無門架新型隧道模板臺(tái)車施工襯砌，比普通模板臺(tái)車施工人員、機(jī)具設(shè)備投入相對(duì)較少，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

3)采用無門架新型隧道模板臺(tái)車施工，通風(fēng)斷面大，節(jié)約了掌子面通風(fēng)、排煙時(shí)間，提高了施工效率。

[1] 王夢恕.隧道與地下工程技術(shù)及其發(fā)展[M].北京：北京交通大學(xué)出版社，2004.

[2] 王夢恕.客運(yùn)專線隧道設(shè)計(jì)的基本原則[J].隧道建設(shè)，2006(1)：1.

[3] 王夢恕.鐵路隧道建設(shè)理念和設(shè)計(jì)原則[J].中國工程科學(xué)，2009(12)：4-8.

[4] 我國雙連拱隧道建設(shè)概況及日本某隧道無中墻施工技術(shù)介紹[A].中鐵隧道集團(tuán)2005年學(xué)術(shù)論文交流集[C].2005.

The application of new non portal tunnel formwork trolley in high speed railway

Chai Zhengfu

(TheFourthDepartmentLimitedCompany,ChinaRailwayTunnelGroup,Nanning530003,China)

This paper introduced the characteristics and working principle of new non portal tunnel formwork trolley, combining with the engineering example, from the formwork trolley design, variable cross section operation, trolley running, reinforcement, ejection and other aspects, elaborated the construction technology key points of the trolley, and summarized the matters needing attention in construction, pointed out using new non portal tunnel formwork trolley had simple lining process, convenient operation, fast positioning and other advantages, ensure the construction quality of tunnel engineering.

tunnel, trolley, lining construction, concrete

1009-6825(2017)02-0164-03

2016-11-07

柴正富(1975- )，男，高級(jí)工程師

U455.91

A