分體式襯砌臺(tái)車(chē)在大斷面二襯施工中的應(yīng)用

楊 帆

（中鐵二十二局集團(tuán)軌道工程有限公司，北京 100000）

1 工程概況

北京地鐵17 號(hào)線(xiàn)工程太陽(yáng)宮站～望京西站區(qū)間南起出太陽(yáng)宮站，沿太陽(yáng)宮中路向北敷設(shè)，下穿太陽(yáng)宮體育休閑公園、西壩河路及北四環(huán)東路后，沿京承高速公路輔路到達(dá)望京西站。區(qū)間設(shè)計(jì)起點(diǎn)里程YK30+687.205（ZK30+687.205），終點(diǎn)里程YK32+962.545（ZK32+962.544），全長(zhǎng)2 275.34 m（含440m 停車(chē)線(xiàn)段），為盾構(gòu)法+礦山法區(qū)間[1]。

該文主要介紹太望區(qū)間暗挖段D 型斷面二次襯砌分體式臺(tái)車(chē)的實(shí)際應(yīng)用。D 型斷面長(zhǎng)度為300.352 m，采用六導(dǎo)洞雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開(kāi)挖，二襯凈空尺寸為11.4 m（寬）×9.55 m（高），屬于大斷面施工。二次襯砌結(jié)構(gòu)分3 步施工，分別為仰拱、邊墻、拱頂。D 型斷面形式及分體式襯砌臺(tái)車(chē)體系見(jiàn)圖1、圖2 所示。

圖1 D 斷面模架體系圖——邊墻臺(tái)車(chē)

圖2 D 斷面模架體系圖——拱頂臺(tái)車(chē)

2 六導(dǎo)洞雙側(cè)壁導(dǎo)坑法斷面二次襯砌工藝流程

2.1 二襯施工步序

步驟一：在初支基面處理完成后，根據(jù)區(qū)間二襯分倉(cāng)長(zhǎng)度進(jìn)行跳倉(cāng)破除臨時(shí)中隔壁，豎向高度根據(jù)各斷面仰拱回填混凝土標(biāo)高進(jìn)行施工，宜將豎向臨時(shí)中隔壁埋入仰拱混凝土內(nèi)10 cm。再進(jìn)行仰拱防水施工。

步驟二：綁扎仰拱二襯鋼筋，安裝仰拱模板，澆筑仰拱混凝土。施工縫設(shè)置在軌面標(biāo)高位置，采用仰拱小模板施工。

步驟三：分段局部截?cái)鄡蓚?cè)邊導(dǎo)洞臨時(shí)仰拱并根據(jù)臺(tái)車(chē)支撐橫桿的位置破除臨時(shí)中隔壁，然后敷設(shè)側(cè)墻防水層、綁扎鋼筋、支模澆筑二次襯砌側(cè)墻，一次澆筑長(zhǎng)度6m/倉(cāng)。

步驟四：側(cè)墻二襯強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范要求后。拆除上導(dǎo)洞臨時(shí)中隔壁，然后鋪設(shè)頂拱防水層、綁扎鋼筋、支模澆筑頂拱混凝土。

步驟五：待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除所有臨時(shí)仰拱、中隔壁，二次襯砌完成[2]。

2.2 臨時(shí)支護(hù)拆除的風(fēng)險(xiǎn)控制

臨時(shí)支護(hù)拆除的風(fēng)險(xiǎn)控制主要以監(jiān)控量測(cè)為主要手段，輔以人工現(xiàn)場(chǎng)巡視。二襯施工階段拆除臨時(shí)支護(hù)時(shí)，主要監(jiān)測(cè)拱頂沉降及邊導(dǎo)洞初支收斂。根據(jù)隧道力學(xué)原理，由臨時(shí)中隔壁拆除引起的拱頂下沉不應(yīng)大于5 mm。監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置間距為10 m，布置位置見(jiàn)圖3。

圖3 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置示意圖

相比傳統(tǒng)是鋼管滿(mǎn)堂架支撐體系，分體式臺(tái)車(chē)支撐體系在臨時(shí)支撐拆除階段的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在拱墻施工階段。由于邊墻與拱頂二襯分別澆筑，在邊墻施工階段，只需要拆除兩側(cè)邊導(dǎo)洞的臨時(shí)仰拱，中間臨時(shí)仰拱及兩側(cè)豎向中隔壁得以保留，對(duì)于控制拱頂沉降來(lái)說(shuō)，有利于減少風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，由于邊墻結(jié)構(gòu)體量減小，縮短了單個(gè)施工段流水周期，臨時(shí)仰拱拆除后初支面暴露時(shí)間相對(duì)較小。根據(jù)臨時(shí)仰拱拆除階段（拆除長(zhǎng)度10m）的監(jiān)控量測(cè)，初支面拱頂沉降與地面沉降基本無(wú)明顯變化（見(jiàn)圖4）。二襯拱頂施工時(shí)，豎向中隔壁拆除階段（拆除長(zhǎng)度26m），拱頂沉降開(kāi)累變化-1.9mm，變化速率-0.15mm/d（見(jiàn)圖5）。

圖4 臨時(shí)仰拱拆除階段典型拱頂沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)程圖

圖5 臨時(shí)中隔壁拆除階段典型拱頂沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)程圖

2.3 混凝土質(zhì)量控制

分體式襯砌臺(tái)車(chē)在施工質(zhì)量方面的主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)單個(gè)流水施工段結(jié)構(gòu)體量減小，混凝土方量減小，拱頂混凝土方量為46m3，邊墻混凝土方量為43m3。單個(gè)施工段混凝土澆筑時(shí)間控制在3.5 h-4 h，能夠在混凝土初凝時(shí)間（一般為4 h～6 h）內(nèi)澆筑完成，減少結(jié)構(gòu)面由于出現(xiàn)冷縫等質(zhì)量缺陷（見(jiàn)表1）。

表1 混凝土澆筑時(shí)間統(tǒng)計(jì)表

3 分體式襯砌臺(tái)車(chē)

分體式襯砌臺(tái)車(chē)分為拱頂襯砌臺(tái)車(chē)和邊墻襯砌臺(tái)車(chē)，以下就臺(tái)車(chē)的主要結(jié)構(gòu)、安裝及拆除注意事項(xiàng)、操作方法簡(jiǎn)要介紹。

3.1 分體式襯砌臺(tái)車(chē)主要結(jié)構(gòu)

分體式襯砌臺(tái)車(chē)主要由鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)3 個(gè)部分組成。各系統(tǒng)構(gòu)成及功能簡(jiǎn)要介紹如下。

鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)：主要由模板部分、頂模架體部分、調(diào)心平移機(jī)構(gòu)、主體骨架部分、主行走機(jī)構(gòu)和支撐機(jī)構(gòu)組成。

模板部分：主要由面板、拱板、模板內(nèi)筋板和模板內(nèi)角鐵組成。模板臺(tái)車(chē)縱向長(zhǎng)度6.1 m，臺(tái)車(chē)模板縱向由4 節(jié)模板（3 節(jié)1.5 m+1 節(jié)1.6 m）組成，模板面板厚度為δ10 mm。模板之間由螺栓連接、定位銷(xiāo)定位。在模板頂部安裝有與輸送泵相接的封頂管。

頂模架體部分：主要由吊梁、臺(tái)梁組成。頂模架體主要承受澆注時(shí)上部的混凝土及模板自重。它上承模板，下部傳力于主體骨架，頂模架體由2 根主臺(tái)梁支撐，邊模通梁采用工18b#工字型鋼等雙拼而成。

調(diào)心平移機(jī)構(gòu)：每臺(tái)模板臺(tái)車(chē)前后端均設(shè)置一套調(diào)心平移機(jī)構(gòu)，它通常支撐在主骨架前后端門(mén)型架橫梁上。就位時(shí)通過(guò)平移油缸的伸縮來(lái)實(shí)現(xiàn)模板的左右平移，使模板的中心與隧道中心一致。

主體骨架部分：由門(mén)梁、立柱、橫撐等組成，縱梁通過(guò)螺栓連接，立柱之間用剪刀撐連接。門(mén)型架的總榀數(shù)為4榀，主要結(jié)構(gòu)件由鋼板組焊，門(mén)梁和立柱采用鋼板組焊成工字鋼截面，底縱梁采用鋼板組焊成箱型截面。

主從行走機(jī)構(gòu)：由2 個(gè)主動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。電動(dòng)機(jī)功率為2×4.0 kW，行走速度約為7 m/min。

支撐機(jī)構(gòu)：主要由支撐絲杠及千斤頂組成，通常包括邊模支撐絲杠、地腳支撐絲杠、頂?？垢≈吻Ы镯?、門(mén)架支撐千斤頂。

液壓系統(tǒng)：主要由泵站、閥組、平移油缸、邊模油缸、主油缸和油管組成。

臺(tái)車(chē)的液壓系統(tǒng)采用三位四通手動(dòng)換向閥進(jìn)行換向。來(lái)實(shí)現(xiàn)油缸的伸縮，左右邊模采用2 個(gè)換向閥控制兩側(cè)水平油缸的動(dòng)作，4 個(gè)升降油缸各采用1 個(gè)換向閥控制其動(dòng)作。調(diào)心平移油缸各采用1 個(gè)換向閥控制。利用液壓鎖對(duì)4 個(gè)升降油缸進(jìn)行鎖閉，保證模板在定位標(biāo)高處不下滑。采用單向節(jié)流閥調(diào)節(jié)油缸的運(yùn)動(dòng)速度。當(dāng)換向閥處于中位時(shí)，系統(tǒng)處于卸荷狀態(tài)，以防止系統(tǒng)發(fā)熱，直回式回油濾清器和集成閥塊簡(jiǎn)化了系統(tǒng)管路。

電氣系統(tǒng)：主要由行走電機(jī)、泵站電機(jī)、電氣控制箱組成。

電氣系統(tǒng)主要對(duì)行走電機(jī)的起、停及正、反向運(yùn)行控制，并為液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力，行走電機(jī)設(shè)有正反轉(zhuǎn)控制及過(guò)載保護(hù)。

3.2 分體式臺(tái)車(chē)安裝及拆除

臺(tái)車(chē)安裝方法分為洞外安裝后自行進(jìn)洞和洞內(nèi)吊裝兩種。通常采用洞內(nèi)安裝，整體安裝順序?yàn)閺南碌缴?，下部橫梁在未連接成整體穩(wěn)定結(jié)構(gòu)前，應(yīng)采用鋼管等輔助措施加固穩(wěn)定，具體安裝流程如圖6。

圖6 襯砌臺(tái)車(chē)安裝流程圖

臺(tái)車(chē)安裝過(guò)程中，在臺(tái)車(chē)兩側(cè)縱橫梁之間未連接成整體之前，需要采用扣件式鋼管架等輔助措施，防止臺(tái)車(chē)構(gòu)件傾倒。

臺(tái)車(chē)拆除順序與安裝順序相反。先將臺(tái)車(chē)脫模后行駛至指定的拆卸位置，利用預(yù)埋吊環(huán)先后拆除模板、上橫梁及通梁、臺(tái)吊部分、工作平臺(tái)、門(mén)架、底部縱橫梁[3]。

3.3 分體式臺(tái)車(chē)操作

分體式襯砌臺(tái)車(chē)的操作與傳統(tǒng)整體式臺(tái)車(chē)基本相同，主要步驟如下。

3.3.1 臺(tái)車(chē)就位

將臺(tái)車(chē)前行至待襯砌里程，前后反復(fù)動(dòng)作幾次，使臺(tái)車(chē)結(jié)構(gòu)放松，停在正確襯砌位置，關(guān)閉行走電機(jī)，并在行走輪處打好木楔或使用阻車(chē)器。在模型板外表面涂脫模劑，安裝堵頭板，并加設(shè)必要的支撐。旋緊底梁下的螺旋支腿，拆掉所有側(cè)模支撐絲杠模板側(cè)的鉸銷(xiāo)，啟動(dòng)液壓油泵，操縱升降油缸上升至設(shè)計(jì)拱頂標(biāo)高；操縱調(diào)心油缸，對(duì)臺(tái)車(chē)進(jìn)行微調(diào)至準(zhǔn)確的位置。邊模達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸后，上好所有側(cè)模絲杠并確保旋緊[4]。

3.3.2 脫模準(zhǔn)備工作

澆筑結(jié)束后，養(yǎng)護(hù)到規(guī)定時(shí)間，即可準(zhǔn)備脫模。啟動(dòng)液壓油泵，操縱側(cè)模手動(dòng)換向閥手柄使油缸微量外伸，使絲杠松動(dòng)，拆除側(cè)模所有絲杠。

3.3.3 脫模

操縱側(cè)模油缸，使側(cè)模板收回，脫離成型混凝土面。操縱主油缸，使頂模收回，脫離成型混凝土面。

3.3.4 收下支腿

旋起底梁下螺旋支腿，取掉行走輪處的木楔或阻車(chē)器，操縱臺(tái)車(chē)前行，至下一襯砌位置，開(kāi)始下一個(gè)工作循環(huán)。

4 結(jié)語(yǔ)

分體式臺(tái)車(chē)適用于隧道較長(zhǎng)，風(fēng)險(xiǎn)較大的單跨雙線(xiàn)大斷面的二次襯砌施工。它的優(yōu)勢(shì)在于分步施工二次襯砌，分步拆除臨時(shí)支護(hù)，可以有效減少臨時(shí)支撐拆除時(shí)初支受力空間轉(zhuǎn)換風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，采用分體式襯砌臺(tái)車(chē)每個(gè)臺(tái)車(chē)結(jié)構(gòu)施工作業(yè)面由1 處變?yōu)? 處，縮短了單個(gè)施工段流水時(shí)間，有利于縮短整個(gè)工期。材料方面可以減少模板、鋼管等周轉(zhuǎn)材料的使用量。單個(gè)施工段混凝土方量減少，在更短時(shí)間內(nèi)完成混凝土澆筑施工，有利于混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量控制。

總的來(lái)說(shuō)，分體式襯砌臺(tái)車(chē)在大斷面二襯施工在風(fēng)險(xiǎn)控制、進(jìn)度控制、質(zhì)量控制方面還是有較大的優(yōu)勢(shì)，為同類(lèi)型工程施工提供了一個(gè)新思路。