鋼模臺車在隧道襯砌施工中的應(yīng)用

張華林

（山西省晉中市水利建筑工程總公司，山西 晉中 030600）

1 施工概述

石膏山水庫地處靈石縣南關(guān)鎮(zhèn)峪口村上游1.5km，位于汾河中游一級支流仁義河石膏山峽谷?？刂屏饔蛎娣e110 km2，占仁義河流域面積的42.8%。

沁南公路改線1號隧道進(jìn)出口高程為1147.2 m，進(jìn)口位于水庫大壩左壩肩，出口位于庫尾右岸。圍巖類別為Ⅲ類，圍巖分級為Ⅳ級，主要為混合質(zhì)角閃變粒巖、花崗質(zhì)混合巖夾斜長角閃巖，由于節(jié)理裂隙發(fā)育、斷層破碎，開挖后拱部無支護(hù)時可能產(chǎn)生較大的坍塌，側(cè)壁局部失穩(wěn)。初襯采用鋼格柵進(jìn)行支撐，間距1.0 m，鋼格柵間距0．5 m，用直徑20 mm的連接筋連接,鋼格柵用8根2.5 m直徑22 mm錨桿鎖腳，并掛鋼筋網(wǎng)，噴C20混凝土厚15 cm。隧道長480 m，城門洞型，凈斷面尺寸均為5．4 m×5．7 m，樁號0+000～0+220和0+250～0+450處襯砌厚500 mm，樁號0+220～0+250處襯砌厚600 mm，樁號0+450～0+480處襯砌厚300 mm，隧洞縱坡0．5%。二襯采用鋼模臺車C25鋼筋混凝土襯砌，C25混凝土由罐車從攪拌站運輸至工作面，HBT-60混凝土泵澆筑，襯砌段為雙層鋼筋，每段10 m。

2 鋼模臺車的構(gòu)造

鋼模臺車主要由門架、托架、模板、行走四部分構(gòu)成。本工程采用鋼模臺車長10 m，由50裝載機推動鋼模門架沿預(yù)先鋪設(shè)的軌道行走，利用固定在門架與鋼模板之間螺旋千斤頂及固定在輪柱上的地腳液壓千斤頂和門架縱梁上的豎向螺旋千斤頂來控制鋼模板的支撐及脫模。

2.1 鋼模板的組成

鋼模板從斷面上看由2塊頂模板和2塊側(cè)模板構(gòu)成，頂模板每塊弧長為3 m，寬2 m，縱向由5節(jié)組成，模板之間通過焊接成一整體。頂模通過鉸耳軸與兩塊側(cè)模板聯(lián)接。模板鋼板厚為8 mm，每側(cè)側(cè)模鋼模板上留有7個呈品字形50 cm×50 cm規(guī)格的工作窗，頂模板上留3個注漿孔。

2.2 托架、門架總成

由于沁南公路改線隧道襯砌后為城門形，側(cè)墻高4.5 m，頂弧長6.3 m，本鋼模臺車整體不太高，為施工操作便于控制，托架與門架焊接在一起。托架縱向由5節(jié)組成，每節(jié)由3根18號工字鋼制造的縱梁和1根22b工字鋼制做的橫梁組成，各節(jié)托架由18號槽鋼橫向聯(lián)接。門架由28b工字鋼制做橫梁、立柱通過由22b工字鋼制做的縱梁聯(lián)接組成。為了保證立柱的穩(wěn)定性及側(cè)向壓力作用下具有足夠的剛度，立柱之間用18號工字鋼聯(lián)接成空間框架。

2.3 行車部分

由于鋼模臺車重量較大，用四個焊接由直徑300mm鋼輪的22號槽鋼制作的方形腿柱支撐門架，門架立柱座在方形腿柱的牛腿上，用插栓和液壓千斤頂聯(lián)接。鋼輪沿用P43型鋼鋪設(shè)的軌道，通過50裝載機推動行走。

2.4 千斤頂部分

本鋼模臺車的千斤頂部分主要為安裝在門架與鋼模板之間的雙耳螺旋千斤，及安裝在方形腿柱與門架柱頂豎直液壓千頂和縱梁上的豎向螺旋千斤頂。螺旋千斤頂用來支承、調(diào)節(jié)模板位置，承受灌注混凝土?xí)r產(chǎn)生的壓力，螺桿直徑為600 mm，其調(diào)整行程為400 mm；豎直液壓千頂用來門架、托架的高程，臺車工作時，承受臺車和混凝土的重量，保證臺車工作時，門架穩(wěn)定。螺桿直徑為100 mm，其調(diào)整行程為200 mm。

2.5 鋼模臺車的組裝

鋼模臺車組裝前，把用于組裝的場地墊石渣用50裝載機進(jìn)行平整、12 t震動碾壓實，給鋼模臺車組裝提供一個具有足夠剛度、強度、平整的場地。場地完成后，將從鋼結(jié)構(gòu)工廠制作好的鋼模臺車構(gòu)件按設(shè)計圖紙要求進(jìn)行組裝。組裝的順序是軌道鋪設(shè)，行走方形腿與門架安裝、托架與門架聯(lián)接，用35 t汽車吊配合人工將拼裝好的頂模與托架聯(lián)接，側(cè)模與頂模聯(lián)接。鋼模安裝完成后，鋼模臺車已初具規(guī)模。然后安裝側(cè)向螺旋千斤頂和豎直液壓千頂，最后安裝平板式振動機，并進(jìn)行鋼模臺車調(diào)試。通過驗收后，沿軌道推動至已澆好的混凝土底板上即可進(jìn)行襯砌。石膏山水庫沁南公路改線1號隧道鋼模臺車從構(gòu)件進(jìn)場到組裝通過驗收，歷時約10 d。

3 鋼模臺車襯砌施工

3.1 鋼模臺車布置

石膏山水庫沁南公路改線1號隧道鋼模臺車襯砌段樁號為0+000～0+450，由進(jìn)口段向出口段襯砌。鋼模臺車沿施工測量人員按設(shè)計控制鋪設(shè)的軌道推進(jìn)預(yù)定施工區(qū)，穩(wěn)定好行車輪后，通過調(diào)節(jié)設(shè)在方形腿柱與門架柱頂?shù)呢Q直液壓千頂來調(diào)整鋼模的垂直位置。鋼模垂直位置調(diào)整好后，固定好設(shè)在門架橫梁下的豎向螺旋千斤頂，然后通過設(shè)在門架與鋼模板之間的雙耳螺旋千斤來展開側(cè)模，使側(cè)面與底角邊的一期混凝土緊密接觸，側(cè)模下包一期混凝土50 cm。鋼模臺車布置到位后，用木模對鋼模臺車堵頭進(jìn)行封堵，木模一側(cè)通過直徑12 mm對拉桿與鋼模臺車連接，另一側(cè)用鉆入隧道洞壁的直徑16 mm錨筋進(jìn)行固定。

3.2 鋼模臺車澆筑混凝土

鋼模臺車混凝土用6 m3的混凝土罐車由攪拌站運輸至工作面，通過HBT-60混凝土泵澆筑。先澆筑側(cè)墻，通過在側(cè)模上預(yù)留的工作窗由混凝土泵入倉內(nèi)，兩側(cè)對稱澆筑，每層厚度50 cm左右，側(cè)墻底部混凝土通過工作窗口先用插入式振動棒振搗，振動棒插入混凝土的間距不宜超過30 cm，振搗時應(yīng)將振動棒插入混凝土下層5 cm左右；待手持式振動棒振搗后，再開啟附在鋼模上的平板振搗器，振搗時以混凝土不再有氣泡冒出為至，根據(jù)經(jīng)驗，以振動1 min為宜。側(cè)墻上部混凝土振搗時只需開啟附在鋼模板上的平板振搗器就可滿足混凝土振搗要求。澆筑到窗口位置時，將窗口逐個關(guān)閉。

側(cè)墻澆筑完成后，開始澆筑頂部混凝土，通過鋼模臺車頂部預(yù)留的3個混凝土澆筑孔向頂部澆筑混凝土。澆筑時將混凝土先從低處澆筑，將空氣排在高處，依次連續(xù)澆筑，直至混凝土泵達(dá)到壓力不能澆筑為止。頂部混凝土通過附在臺車鋼模頂部的8臺平板式振搗器振搗。

3.3 鋼模臺車脫模移位

混凝土澆筑完成后，待混凝土強度達(dá)到拆模強度要求即可脫模。拆模的順序遵循“先支的后拆，后支的先拆”的原則。先拆除堵頭的模板及側(cè)墻的加固橫擋，再松開鋼模臺車的橫向螺旋千斤，收回側(cè)模；松開門架橫梁下的豎向螺旋千斤頂，并使設(shè)在方形腿柱與門架柱頂?shù)呢Q直液壓千頂收回，脫下頂模，使鋼模臺車離開混凝土。通過50裝載機將鋼模臺車沿軌首移至下一工作面。

3.4 鋼模臺車在施工中需注意的問題

為防止模板漏漿，側(cè)模與一期混凝土接觸邊緣應(yīng)加海棉條。鋼模臺車在混凝土澆筑前，要對鋼模進(jìn)行清理，涂刷脫模劑，以便拆除方便。側(cè)模用螺旋千斤頂推到時位置后，要在門架與側(cè)模間加設(shè)橫檔，以保證側(cè)模在受到混凝土壓力的穩(wěn)定性。鋼模臺車移動時，為保證臺車的整體穩(wěn)定性及施工操作安全性，除推動臺車時用力輕穩(wěn)，還應(yīng)在道軌預(yù)定位置設(shè)定橫擋。澆筑混凝土過程中，嚴(yán)格控制混凝土自由下落高度，防止混凝土下落中濺起落在鋼模表面，形成麻面。

4 結(jié)語

鋼模臺車施工機械化程度高，立模速度快，每個混凝土倉位立模時約20 h；混凝土澆筑強度高，澆筑混凝土約16 m3/h左右。與普通模板混凝土倉位相比，提高了勞動生產(chǎn)率，降低了人工勞動強度，加快施工進(jìn)度，縮短工期。石膏山水庫沁南公路改線1號隧道鋼模臺車襯砌段歷時2個月，比用普通模板支承澆筑混凝土縮短一半工期。

鋼模臺車施工性能穩(wěn)定，使用簡單，安全、可靠。操作方法簡單易學(xué)，普通工人即可操作，模板作業(yè)不需要搭設(shè)腳手架，安全性高。襯砌混凝土工程質(zhì)量好，由于鋼模臺車整體性好、剛度大、表面光潔，襯砌混凝土無錯臺，表面光滑平整。

鋼模臺車缺點是一次性投資大，重復(fù)利用率低。石膏山水庫沁南公路改線1號隧道鋼模臺車一次投資約35萬元，前期投資較大；所用鋼模臺車根據(jù)本工程特性制做，類似洞形、洞徑的工程今后很難遇到，重復(fù)利用率低。