鐵路隧道襯砌品質(zhì)提升信息化施工關(guān)鍵技術(shù)與成套裝備創(chuàng)新

林春剛

(1. 中鐵隧道勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司， 廣東 廣州 511458；2. 廣東省隧道結(jié)構(gòu)智能監(jiān)控與維護(hù)企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 廣東 廣州 511458)

0 引言

截至2020年底，中國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)14.5萬(wàn)km，其中，投入運(yùn)營(yíng)的鐵路隧道共16 798座，總長(zhǎng)約19 630 km[1]。分析歷年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，1980—2020年的40年間，中國(guó)共建成隧道12 412座，總長(zhǎng)約17 621 km(約占中國(guó)鐵路隧道總長(zhǎng)度的90%)； 特別是近15年來(lái)，中國(guó)鐵路隧道發(fā)展極為迅速，共建成鐵路隧道9 260座，總長(zhǎng)約15 316 km(約占中國(guó)鐵路隧道總長(zhǎng)度的78%)。隨著我國(guó)鐵路隧道建設(shè)的快速發(fā)展，隧道工程修建規(guī)模不斷擴(kuò)大，工程技術(shù)人員與施工技術(shù)逐漸不滿足發(fā)展需求，隧道施工操作不規(guī)范、施工管理不到位，鐵路隧道風(fēng)險(xiǎn)及病害發(fā)生的次數(shù)也在不斷增多，隧道工程質(zhì)量缺陷及病害日益突顯，已經(jīng)成為迫切需要解決和深入思考的問(wèn)題。長(zhǎng)期以來(lái)，鐵路隧道缺陷及病害困擾隧道工程成品質(zhì)量，襯砌空洞、裂縫、掉塊、不密實(shí)、滲漏水、施工縫壓潰等質(zhì)量缺陷尤為突出，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，這類病害占隧道混凝土質(zhì)量缺陷的58.5%。缺陷治理是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)，施工企業(yè)和各鐵路局經(jīng)過(guò)多年探索實(shí)踐，掌握了基本的治理方法和施工工藝，但限于資金不足及運(yùn)營(yíng)天窗等因素，缺陷治理停滯在突擊式局部修補(bǔ)方式，不能達(dá)到根治目的[2]。

目前，我國(guó)鐵路隧道襯砌施工技術(shù)、襯砌裝備國(guó)產(chǎn)化水平雖有一定程度提升，但鐵路隧道襯砌成套施工技術(shù)體系與裝備創(chuàng)新發(fā)展速度緩慢，與國(guó)外相比依舊落后，主要表現(xiàn)在鉆爆法隧道襯砌施工技術(shù)體系尚未成熟，襯砌品質(zhì)具有較大提升空間。體現(xiàn)在4個(gè)方面： 1)以鉆爆法為基礎(chǔ)的拱墻襯砌機(jī)械化設(shè)備的自主創(chuàng)新開(kāi)發(fā)品類少、質(zhì)量一般，主要技術(shù)性能與鐵路隧道施工條件不匹配，拱墻襯砌配套設(shè)備不能解決工藝性缺陷問(wèn)題； 2)鉆爆法隧道仰拱快速施工技術(shù)體系尚不健全，需進(jìn)一步研究配套工裝，適合現(xiàn)有隧道施工技術(shù)發(fā)展，改變工裝落后的局面； 3)以往國(guó)內(nèi)鐵路隧道水溝電纜槽襯砌施工存在不同程度的缺陷問(wèn)題，影響了隧道內(nèi)車輛正常運(yùn)行； 4)對(duì)于傳統(tǒng)鐵路隧道，不夠重視混凝土襯砌養(yǎng)護(hù)，采取的養(yǎng)護(hù)方式與方法不夠科學(xué)，嚴(yán)重影響襯砌混凝土耐久性能。

近幾年針對(duì)隧道襯砌研究已取得了一些進(jìn)展。林春剛等[3]對(duì)模架一體化新型襯砌臺(tái)車設(shè)計(jì)及應(yīng)用情況進(jìn)行了研究； 李立功等[4]研制了自動(dòng)布料帶壓澆筑的隧道智能襯砌臺(tái)車； 姬海東等[5]對(duì)新型帶壓澆筑隧道數(shù)字化襯砌臺(tái)車進(jìn)行了研究； 龔成明等[6-7]針對(duì)一種可帶模注漿的新型鐵路隧道襯砌臺(tái)車開(kāi)展了相關(guān)研究； 張華[8]從工藝原理、工藝特點(diǎn)和操作要點(diǎn)等方面介紹了隧道襯砌逐層逐窗澆筑及帶模注漿技術(shù)； 王百泉[9]研發(fā)出一套集成布料系統(tǒng)、振搗系統(tǒng)、頂部及側(cè)部壓力監(jiān)測(cè)等功能的新型智能臺(tái)車施工自動(dòng)控制系統(tǒng)，并應(yīng)用在張吉懷鐵路1標(biāo)吉首隧道； 楊君華[10]對(duì)高速鐵路隧道建設(shè)中新型智能襯砌臺(tái)車設(shè)計(jì)及應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)研究； 陳文義等[11]基于張吉懷鐵路隧道，系統(tǒng)地研發(fā)了新型信息化襯砌臺(tái)車,并形成了以襯砌施工信息為基礎(chǔ)的隧道二次襯砌病害控制方法； 林毅等[12]對(duì)鄭萬(wàn)高鐵隧道施工機(jī)械化配套及信息化管理進(jìn)行了探索研究；賈海龍等[13]對(duì)隧道二次襯砌質(zhì)量控制技術(shù)進(jìn)行了研究。

雖然已有相關(guān)學(xué)者開(kāi)展了諸多研究，且隨著襯砌混凝土分倉(cāng)灌注、帶模注漿等技術(shù)的推廣應(yīng)用，對(duì)襯砌空洞、開(kāi)裂、掉塊起到了一定的抑制作用，較以往傳統(tǒng)施工方法有所改觀，但是類似質(zhì)量缺陷問(wèn)題依然存在，尤其是拱頂空洞、襯砌厚度不足問(wèn)題還未徹底解決。隨著國(guó)家鐵路隧道綜合修建技術(shù)的快速發(fā)展，鐵路隧道襯砌施工工藝及裝備與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)要求不協(xié)調(diào)、不匹配，現(xiàn)有裝備不能滿足高鐵快速發(fā)展要求的矛盾突顯。以上學(xué)者對(duì)工藝裝備進(jìn)行的相關(guān)研究，尚不能完全解決隧道襯砌強(qiáng)度不足、厚度不夠、不密實(shí)、鋼筋間距不均勻、止水帶偏位等缺陷問(wèn)題。為了進(jìn)一步減少和消除襯砌缺陷影響，還需要深化研究隧道襯砌成套施工技術(shù)與裝備，解決隧道系列質(zhì)量缺陷問(wèn)題。

因此，優(yōu)化鐵路隧道襯砌施工工藝、研發(fā)成套襯砌施工裝備與關(guān)鍵技術(shù)很有必要。本文以張吉懷鐵路隧道和赤喀鐵路隧道為依托，對(duì)鐵路隧道襯砌混凝土分倉(cāng)自動(dòng)澆筑、混凝土自動(dòng)振搗、混凝土帶壓灌注、混凝土自動(dòng)監(jiān)測(cè)、橫向加強(qiáng)型中埋橡膠止水帶、可伸縮復(fù)合式剛?cè)峤Y(jié)合堵頭板、防空洞自動(dòng)檢測(cè)、施工縫零搭接、仰拱及填充模板一體化施工、水溝電纜槽臺(tái)車整體施工、噴霧養(yǎng)護(hù)臺(tái)車自動(dòng)化施工等方面的關(guān)鍵技術(shù)與成套裝備進(jìn)行研究，以適應(yīng)當(dāng)前鐵路隧道工程建設(shè)發(fā)展新形勢(shì)，以“高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量、高要求”發(fā)展需求，解決當(dāng)前鐵路隧道襯砌諸多質(zhì)量缺陷問(wèn)題，使得隧道襯砌裝備配套施工工藝，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)安全、優(yōu)質(zhì)、高效目標(biāo)。

1 襯砌施工主要問(wèn)題與成因分析

1.1 概述

近年來(lái)，已運(yùn)營(yíng)高鐵線路部分隧道不同程度地出現(xiàn)了缺陷或病害，個(gè)別隧道缺陷及病害問(wèn)題十分突出。2017年6月，滬昆高鐵接連發(fā)生多起隧道滲漏水、拱頂襯砌混凝土掉塊等缺陷問(wèn)題，直接危及高鐵運(yùn)營(yíng)安全，為此鐵路運(yùn)營(yíng)部門(mén)設(shè)置了限速點(diǎn)。為了快速消除鐵路運(yùn)營(yíng)線上限速點(diǎn)，全路襯砌質(zhì)量缺陷被列入集中整治。根據(jù)限速點(diǎn)整治專題會(huì)通報(bào)情況，質(zhì)量缺陷問(wèn)題不容樂(lè)觀，急需進(jìn)一步革新工藝工裝技術(shù)水平，針對(duì)性地解決質(zhì)量缺陷問(wèn)題。

2017年12月，鐵路總公司印發(fā)了《鐵路建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量安全紅線管理規(guī)定》(鐵總建設(shè)〔2017〕310號(hào))，將鐵路隧道初期支護(hù)、襯砌厚度和混凝土強(qiáng)度不足問(wèn)題納入紅線管理。2018年3月，鐵路總公司發(fā)布了《2018年鐵路建設(shè)質(zhì)量安全重點(diǎn)工作安排》，對(duì)鐵路隧道襯砌實(shí)體質(zhì)量做出了控制要求和監(jiān)督管理規(guī)定。為遵循“以工法定工裝、以工裝保工藝、以工藝保質(zhì)量”的指導(dǎo)思想，提出以工藝工裝創(chuàng)新為主線，創(chuàng)新研究智能化工裝，應(yīng)用信息化系統(tǒng)，提升工效。雖然國(guó)家高度重視工程質(zhì)量，監(jiān)督部門(mén)也嚴(yán)格管控，但是由于隧道工藝工裝發(fā)展與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求不協(xié)調(diào)，未能形成統(tǒng)一模塊體系，致使管理水平參差不齊。2018年11月，國(guó)家鐵路局公布新版《高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》，新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)隧道質(zhì)量和檢測(cè)手段提出了更高要求，提升隧道質(zhì)量適應(yīng)新形勢(shì)、深化研究隧道襯砌成套施工技術(shù)勢(shì)在必行。

1.2 襯砌施工主要問(wèn)題

1.2.1 拱墻襯砌施工主要問(wèn)題

在建及交付運(yùn)營(yíng)隧道缺陷主要有隧道襯砌厚度不足、混凝土強(qiáng)度不足、襯砌背后空洞及不密實(shí)、襯砌施工縫壓潰、襯砌鋼筋間距偏大、襯砌鋼筋保護(hù)層厚度不足、襯砌裂紋或裂縫、襯砌滲漏水、襯砌施工縫掉塊、襯砌蜂窩麻面及露筋、中埋止水帶偏位等[14]。在鐵路隧道病害類型中，最為突出的是隧道拱頂脫空、施工縫壓潰、拱頂混凝土掉塊及滲漏水等現(xiàn)象，尤其是混凝土掉塊現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅著高速鐵路的行車安全，制約著鐵路運(yùn)輸?shù)母哔|(zhì)量發(fā)展。

隨著拱墻襯砌質(zhì)量缺陷的產(chǎn)生，拱墻襯砌配套設(shè)備功能不完善，未能有效配合施工工藝根治缺陷問(wèn)題。主要表現(xiàn)在襯砌預(yù)防空洞、增強(qiáng)密實(shí)度、便捷混凝土澆筑、施工縫質(zhì)量控制、信息化監(jiān)測(cè)施工等配套功能設(shè)計(jì)考慮不周全。襯砌臺(tái)車結(jié)構(gòu)形式過(guò)于傳統(tǒng)，桿件及支撐縱橫交錯(cuò)，造成襯砌臺(tái)車受力不明晰，模板剛度及門(mén)架穩(wěn)定性不足，結(jié)構(gòu)易變形，通行空間及通風(fēng)效果差，配套設(shè)備之間技術(shù)參數(shù)不匹配，因而影響施工作業(yè)效率。

1.2.2 底部襯砌施工主要問(wèn)題

以往高鐵隧道施工時(shí)，仰拱混凝土分2次或多次澆筑，不能實(shí)現(xiàn)一次成型，造成混凝土質(zhì)量不穩(wěn)定、施工縫過(guò)多； 仰拱施工過(guò)程中，存在仰拱模板施工縫不規(guī)范、止水帶不居中及線形控制差、鋼筋間距不均、底部襯砌施工步距控制不準(zhǔn)、仰拱混凝土施工弧形精度控制差等問(wèn)題； 仰拱底部虛渣清理不徹底，基底混凝土不密實(shí)，造成仰拱隆起、翻漿冒泥等質(zhì)量隱患。

隨著隧道襯砌工裝的技術(shù)進(jìn)步，對(duì)隧道施工質(zhì)量提出了更高的要求，特別是在高速鐵路隧道施工中，若將落后的施工工藝及工法應(yīng)用于高速鐵路隧道仰拱施工中，很難滿足現(xiàn)行高鐵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，不能實(shí)現(xiàn)工裝一體化配套施工。當(dāng)前，隧道施工斷面大、底部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、仰拱連接處應(yīng)力集中等因素導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)易破壞，加之隧道仰拱及填充施工質(zhì)量管理與控制難以到位，將對(duì)隧道運(yùn)營(yíng)期間的安全性、耐久性產(chǎn)生重大影響。

1.2.3 水溝電纜槽施工主要問(wèn)題

鐵路隧道水溝電纜槽傳統(tǒng)上采用小塊組合鋼模板分段施工，施工工序包括組裝、加固、澆筑、拆卸、轉(zhuǎn)場(chǎng)等，投入人力多，工序繁雜，循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)，每循環(huán)需要設(shè)置大量的模板支撐，模板等材料采用人工倒運(yùn)，施工效率低、質(zhì)量差，且作業(yè)場(chǎng)地文明施工難以保持； 同時(shí)，溝槽施作質(zhì)量缺陷主要表現(xiàn)為溝槽棱角線條不順直、溝槽混凝土開(kāi)裂、溝槽蓋板凸臺(tái)掉塊、混凝土外露面粗糙、接縫密集、錯(cuò)臺(tái)多，嚴(yán)重影響了隧道表面的整體美觀。

1.2.4 混凝土養(yǎng)護(hù)施工主要問(wèn)題

隨著鐵路線路列車運(yùn)行速度的提升，對(duì)鐵路隧道的工程質(zhì)量要求越來(lái)越高，隧道襯砌混凝土既要有足夠的強(qiáng)度，又要滿足耐久性要求。影響隧道混凝土耐久性的因素，除了原材料、配合比等，還有一個(gè)重要因素是混凝土養(yǎng)護(hù)。目前，一般采用噴淋及灑水養(yǎng)護(hù)，如果溫度及濕度把控不夠嚴(yán)格、養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)及養(yǎng)護(hù)時(shí)間不達(dá)標(biāo)，極易產(chǎn)生混凝土表面裂縫及內(nèi)部強(qiáng)度不足等方面的問(wèn)題。

混凝土澆筑后，如果氣候炎熱、空氣干燥，不及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，混凝土中水分會(huì)蒸發(fā)過(guò)快，形成脫水現(xiàn)象，會(huì)使已形成的膠凝體水泥顆粒不能充分水化，從而混凝土表面出現(xiàn)片狀或粉狀脫落，影響混凝土強(qiáng)度。此外，在混凝土尚未具備足夠的強(qiáng)度時(shí)，水分過(guò)早的蒸發(fā)還會(huì)產(chǎn)生較大的收縮變形，出現(xiàn)干縮裂紋，影響混凝土的耐久性和整體性。在隧道工程施工過(guò)程中，混凝土養(yǎng)護(hù)工序控制不嚴(yán)格、養(yǎng)護(hù)不到位，會(huì)使二次襯砌混凝土表面顏色泛白、強(qiáng)度不足，耐久性大受影響[15]。

1.3 襯砌施工缺陷成因分析

1.3.1 施工縫開(kāi)裂、空鼓、掉塊[14]

1)中埋止水帶偏位，切割混凝土。主要原因是中埋止水帶安裝不到位，止水帶固定不牢靠，埋設(shè)位置距混凝土表面過(guò)淺，止水帶橫向剛度不足，混凝土澆筑過(guò)程中受擠壓造成止水帶偏位，特別是隧道拱部，由于重力作用造成止水帶下墜，偏移至混凝土表面。

2)臺(tái)車支立頂裂或壓潰施工縫處混凝土。主要原因是臺(tái)車支立時(shí)頂升控制不到位。按照驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求，拱部混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到8 MPa方可脫模，臺(tái)車支立時(shí)由于混凝土強(qiáng)度不高，又沒(méi)有采取有效頂升控制措施，臺(tái)車模板上頂過(guò)緊(原因是擔(dān)心發(fā)生漏漿)，導(dǎo)致頂裂已襯砌完成的施工縫處混凝土，造成施工縫邊緣混凝土開(kāi)裂。

3)施工縫處漏漿，產(chǎn)生蜂窩麻面、疏松開(kāi)裂。由于臺(tái)車模板變形、臺(tái)車支立不密貼，易形成施工縫處錯(cuò)臺(tái)、混凝土漏漿，導(dǎo)致混凝土粗骨料集中產(chǎn)生蜂窩麻面； 錯(cuò)臺(tái)處粗骨料顆粒裸露、混凝土疏松、毛刺飛邊等缺陷造成開(kāi)裂掉塊。

1.3.2 襯砌混凝土密實(shí)度、強(qiáng)度不足

襯砌混凝土不密實(shí)、強(qiáng)度不足，主要原因是澆筑不連續(xù)，產(chǎn)生施工冷縫或“夾層”，造成混凝土未能有效融合，形成密實(shí)度與強(qiáng)度不足。一是混凝土澆筑振搗不到位或漏振，造成襯砌混凝土局部不密實(shí)，特別是澆筑口遠(yuǎn)端施工縫附近問(wèn)題比較集中，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度不足； 二是拱部混凝土澆筑不飽滿，缺乏有效的飽滿度監(jiān)測(cè)手段，澆筑結(jié)束時(shí)機(jī)把握不準(zhǔn)確、澆筑方量不足及振搗效果不理想，導(dǎo)致混凝土密實(shí)度不足，進(jìn)而影響混凝土強(qiáng)度。

1.3.3 襯砌背后脫空、厚度不足

目前，通過(guò)加強(qiáng)施工過(guò)程控制和帶模注漿，襯砌背后脫空、厚度不足問(wèn)題得到了很大改進(jìn)，但施工縫處混凝土灌注不飽滿、空洞問(wèn)題比較集中。主要原因是澆筑工藝不落實(shí)、振搗不到位，沒(méi)有按照工藝要求逐層、逐窗、逐孔灌注，“一孔到底”現(xiàn)象比較普遍，并且混凝土漏振情況較多。

1.3.4 襯砌表面開(kāi)裂

由于襯砌拆模時(shí)間過(guò)早，養(yǎng)護(hù)不到位，造成襯砌表面裂紋，連續(xù)裂紋長(zhǎng)度、寬度大，閉環(huán)式裂紋多，存在脫落掉塊風(fēng)險(xiǎn)。主要原因是混凝土養(yǎng)護(hù)不規(guī)范，混凝土脫模后沒(méi)有按照驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行噴淋、灑水養(yǎng)護(hù)，普遍認(rèn)為隧道內(nèi)潮濕恒溫，靠自然養(yǎng)護(hù)，造成混凝土表面及接茬部位大量開(kāi)裂。

2 襯砌施工創(chuàng)新主要需求

2.1 襯砌施工成套工藝創(chuàng)新

2.1.1 預(yù)防中埋止水帶偏位、變形

1)止水帶距襯砌內(nèi)輪廓不應(yīng)小于20 cm，鋼筋混凝土段施工縫處縱向鋼筋宜斷開(kāi)設(shè)置。

2)采用鋼端模夾具、定位鋼筋相結(jié)合的止水帶安裝工藝，改進(jìn)止水帶結(jié)構(gòu)，增加其橫向剛度。

3)臺(tái)車與襯砌搭接處設(shè)置密封條，防止漏漿。

4)改進(jìn)施工縫附近混凝土的振搗方法，保證邊角處混凝土密實(shí)。

5)改進(jìn)鋼堵頭，采用鋼柔結(jié)合堵頭，減少漏漿。

2.1.2 預(yù)防模板臺(tái)車頂裂襯砌混凝土

1)嚴(yán)格控制脫模時(shí)間，確保脫模后混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)或規(guī)范要求。

2)襯砌臺(tái)車模板設(shè)置頂推限位裝置，避免臺(tái)車定位時(shí)已襯砌段混凝土受到擠傷。

3)優(yōu)化臺(tái)車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少臺(tái)車變形，施工過(guò)程中及時(shí)檢測(cè)、校正，避免臺(tái)車模板輪廓線變形，導(dǎo)致與已襯砌段輪廓不一致，造成定位時(shí)搭接處混凝土損傷。

4)臺(tái)車模板與已襯砌段搭接部位應(yīng)敷設(shè)橡膠類緩沖密封材料，避免已襯砌段混凝土損傷。

5)加強(qiáng)臺(tái)車信息化設(shè)計(jì)，配置聲光警報(bào)裝置，將臺(tái)車就位時(shí)模板與混凝土接觸和壓力情況，通過(guò)可視系統(tǒng)、聲光警報(bào)等措施及時(shí)反饋給操作人員。

2.1.3 預(yù)防模板臺(tái)車錯(cuò)臺(tái)及變形

1)合理設(shè)置臺(tái)車面板及肋板、門(mén)架及大梁，保證其可靠的整體剛度和局部剛度。

2)實(shí)行模板臺(tái)車定期校檢及校正制度。

3)端模及卡具的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性應(yīng)滿足帶壓澆筑要求，端模應(yīng)安裝牢靠，不漏漿，具有保壓性能。

4)加強(qiáng)振搗，保證澆筑混凝土流動(dòng)性及密實(shí)度，有效緩解模板臺(tái)車受外力影響。

5)合理控制混凝土泵送壓力，避免泵送壓力過(guò)大，導(dǎo)致模板變形而產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)。

2.1.4 預(yù)防隧道襯砌裂紋

1)控制和調(diào)整隧道拱墻、仰拱、水溝電纜槽施工縫位置，保證“三縫”在同一截面； 同時(shí)，控制填充層及找平層施工縫位置，與“三縫”在同一位置，減少混凝土收縮應(yīng)力裂紋。

2)加強(qiáng)襯砌混凝土養(yǎng)護(hù)，嚴(yán)格按照《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，細(xì)化養(yǎng)護(hù)時(shí)間、養(yǎng)護(hù)頻次等養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，防止混凝土干縮產(chǎn)生裂紋。

3)加強(qiáng)隧道仰拱清底，保證隧底無(wú)欠挖、無(wú)積水、無(wú)虛渣，隧底大面平順，減少仰拱不均勻沉降以及隧底應(yīng)力集中造成的混凝土開(kāi)裂。

2.2 襯砌施工成套裝備創(chuàng)新

2.2.1 拱墻襯砌施工裝備創(chuàng)新分析

1)可靠的強(qiáng)度和剛度，合理的整體布局。

2)具備便捷布料功能，操作簡(jiǎn)單方便，實(shí)現(xiàn)襯砌混凝土自下而上、左右側(cè)對(duì)稱澆筑，側(cè)模帶壓灌注，混凝土余料方便清理。

3)具有機(jī)械輔助振搗功能。

4)具備監(jiān)測(cè)功能，能夠?qū)崿F(xiàn)混凝土灌注方量測(cè)量、灌注壓力測(cè)量、拱頂飽滿度測(cè)量等功能，相關(guān)數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄并上傳信息平臺(tái)。

5)附帶端模止水帶卡具、堵頭板裝置。

2.2.2 底部襯砌施工裝備創(chuàng)新分析

1)自行式移動(dòng)棧橋與仰拱模板一體化，有效作業(yè)長(zhǎng)度不低于24 m。

2)具有仰拱弧形模板，仰拱模板應(yīng)采用兩側(cè)分塊結(jié)構(gòu)形式，利于仰拱全幅施工。

3)具有仰拱和填充層鋼端模，鋼端模與設(shè)備采用一體化形式。

4)具有仰拱環(huán)向止水帶、縱向止水帶夾具。

5)具有中心水溝模板、邊墻鋼筋定位器。

2.2.3 水溝電纜槽施工裝備創(chuàng)新分析

1)水溝和電纜槽模板集成一體，并具備整體移動(dòng)功能，提高模板的整體剛度和施工效率。

2)采用門(mén)架行走式整體溝槽臺(tái)車，雙邊水溝電纜槽同步施工。

3)采用移動(dòng)式澆筑分料漏斗，分料漏斗沿主梁縱向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)均勻布料。

4)水溝電纜槽臺(tái)車長(zhǎng)度與拱墻襯砌和仰拱填充混凝土澆筑長(zhǎng)度相匹配，做到施工縫對(duì)齊。

2.2.4 混凝土養(yǎng)護(hù)施工裝備創(chuàng)新分析

1)具備自動(dòng)行走及定位功能，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)區(qū)間內(nèi)往復(fù)移動(dòng)。

2)結(jié)合濕度情況，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴淋覆蓋、全斷面養(yǎng)護(hù)。

3)噴淋系統(tǒng)具有自動(dòng)加熱功能，滿足混凝土養(yǎng)護(hù)水溫要求。

4)具有溫度監(jiān)測(cè)功能，自動(dòng)記錄所養(yǎng)護(hù)的混凝土表面溫度變化情況。

5)具有濕度監(jiān)測(cè)功能，自動(dòng)記錄所養(yǎng)護(hù)的混凝土表面含水率變化情況。

6)滿足隧道施工常用設(shè)備的安全通行。

3 拱墻襯砌施工技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用

3.1 施工工藝創(chuàng)新

施工工藝概述： 通過(guò)混凝土輸送泵與混凝土澆筑布料系統(tǒng)直連，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)布料系統(tǒng)分層逐窗、對(duì)稱澆筑，利用自動(dòng)布料系統(tǒng)形成封閉管路帶壓入模澆筑混凝土； 結(jié)合襯砌臺(tái)車大凈空結(jié)構(gòu)形式，搭載零搭接工藝、自動(dòng)布料、自動(dòng)振搗、自動(dòng)監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)，創(chuàng)建襯砌臺(tái)車自動(dòng)檢測(cè)信息與集成控制系統(tǒng)一體化技術(shù)，提高襯砌臺(tái)車自動(dòng)化、信息化和智能化水平，實(shí)現(xiàn)混凝土壓力、流量、溫度、方量、澆筑狀態(tài)等信息自動(dòng)快速評(píng)估，自動(dòng)生成混凝土數(shù)據(jù)報(bào)表，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、實(shí)時(shí)手機(jī)App查閱，以利于提升混凝土成品質(zhì)量。

拱墻襯砌施工工藝流程見(jiàn)圖1。

3.1.1 施工縫質(zhì)量控制技術(shù)

3.1.1.1 “V”型槽零搭接技術(shù)

模板端部搭接采用“V”型槽零搭接裝置，模板邊緣與襯砌施工縫對(duì)齊，實(shí)現(xiàn)零搭接，模板與已澆筑混凝土之間“V”型橡膠條可實(shí)現(xiàn)密封，防止漏漿。“V”型槽零搭接裝置從根本上改變了模板搭接方式，創(chuàng)新了模板搭接技術(shù)，徹底解決了臺(tái)車頂裂施工縫混凝土的問(wèn)題，避免施工縫壓潰，杜絕端部漏漿現(xiàn)象。“V”型槽零搭接技術(shù)原理見(jiàn)圖2。

3.1.1.2 橫向加強(qiáng)型中埋橡膠止水帶技術(shù)

針對(duì)中埋式橡膠止水帶橫向剛度差、無(wú)法保持定位的問(wèn)題，研發(fā)了橫向內(nèi)置加筋式中埋橡膠止水帶，提高了中埋橡膠止水帶的橫向剛度，減少了中埋止水帶施工加固時(shí)間，解決了中埋止水帶擠壓變形、切割混凝土導(dǎo)致的質(zhì)量缺陷。橫向內(nèi)置加筋式中埋橡膠止水帶與傳統(tǒng)的中埋式橡膠止水帶相比，具有使用方便、安裝質(zhì)量好、安裝效率高、綜合成本低等優(yōu)點(diǎn)[16]。橫向加強(qiáng)型中埋橡膠止水帶結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖3。

3.1.1.3 可伸縮式透明橡膠堵頭板技術(shù)

采用高強(qiáng)度高分子復(fù)合材料、快速升降機(jī)構(gòu)、可視化觀察窗等技術(shù)，研制了一套可用于超欠挖斷面的堵頭板，兼具止水帶夾具功能，可通過(guò)快速升降機(jī)構(gòu)調(diào)整堵頭板，實(shí)現(xiàn)端?？焖俜舛?； 依靠高強(qiáng)、輕型材料保證了端模強(qiáng)度，降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了襯砌端部混凝土施工縫質(zhì)量。端模具有足夠的抵抗變形、保壓和抗壓能力，保壓壓力值不小于0.15 MPa。堵頭板采用模塊化設(shè)計(jì)，質(zhì)量輕，安拆方便?？缮炜s式透明橡膠堵頭板見(jiàn)圖4。

3.1.2 拱頂澆筑飽滿度控制技術(shù)

混凝土封頂澆筑根據(jù)混凝土澆筑量，結(jié)合人工檢查、澆筑壓力、防空洞監(jiān)測(cè)情況等綜合判定拱頂澆筑飽滿度和密實(shí)度，由工程技術(shù)人員負(fù)責(zé)確定澆筑結(jié)束時(shí)機(jī)。

1)混凝土澆筑即將終結(jié)時(shí)，頂部壓力應(yīng)達(dá)到0.03～0.05 MPa，穩(wěn)壓3～5 min后，防空洞報(bào)警裝置觸壓預(yù)警，確保最高部位的溢漿孔排出新鮮的混凝土漿液，混凝土受壓密實(shí)而飽滿，可確認(rèn)結(jié)束混凝土澆筑。

2)混凝土澆筑結(jié)束時(shí)，混凝土實(shí)際澆筑量可根據(jù)攪拌站實(shí)測(cè)量、3D掃描理論方量、智能臺(tái)車實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)澆筑量綜合判定，不應(yīng)小于三者平均值。

3)混凝土澆筑方量距預(yù)計(jì)結(jié)束方量1～3 m3時(shí)，應(yīng)將泵送速度降低為正常速度的50%左右(<10 m3/h)，按照“連續(xù)、低壓、慢灌”原則進(jìn)行澆筑。

4)判定拱頂混凝土澆筑飽滿狀態(tài)，采用分布式觸壓傳感器監(jiān)測(cè)顯示和防空洞報(bào)警裝置監(jiān)測(cè)預(yù)警。

5)襯砌臺(tái)車堵頭板上觀察孔有新鮮混凝土漿液溢出時(shí)，可作為判斷封頂混凝土結(jié)束澆筑條件。

3.1.3 拱墻襯砌預(yù)防空洞施工技術(shù)

3.1.3.1 旋轉(zhuǎn)式對(duì)接快速布料技術(shù)

根據(jù)混凝土泵送原理，使用多段圓形鋼管及轉(zhuǎn)彎接頭布設(shè)混凝土輸送管路，混凝土在管路內(nèi)流動(dòng)時(shí)始終保持一定壓力，實(shí)現(xiàn)了混凝土帶壓澆筑，有效保證了澆筑密實(shí)度，預(yù)防襯砌空洞，提高襯砌品質(zhì)。為滿足對(duì)稱、分層、逐窗澆筑工藝要求，設(shè)置了1個(gè)可共用的主管路、多個(gè)與澆筑窗口連通的分支管路，在液壓驅(qū)動(dòng)下，主管路可自動(dòng)旋轉(zhuǎn)、伸縮，實(shí)現(xiàn)與分支管路逐一對(duì)接，提高了混凝土布料系統(tǒng)換管效率，解決了隧道襯砌混凝土澆筑耗時(shí)長(zhǎng)、質(zhì)量差的問(wèn)題。單人3 min內(nèi)可完成對(duì)接，降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度。

混凝土在封閉管路內(nèi)帶壓輸送，且分料裝置管路對(duì)接便捷，實(shí)現(xiàn)了快速、連續(xù)澆筑的目標(biāo)，滿足了左右對(duì)稱、分層、逐窗澆筑的工藝要求，由此解決了現(xiàn)有技術(shù)難題。臺(tái)車前后混凝土高差不超過(guò)0.6 m，左右混凝土高差不超過(guò)0.5 m，分層厚度不大于0.4 m?；炷磷杂上侣涓叨炔淮笥? m。旋轉(zhuǎn)式對(duì)接快速布料技術(shù)原理見(jiàn)圖5，旋轉(zhuǎn)式對(duì)接快速布料系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果見(jiàn)圖6。

3.1.3.2 拱頂氣動(dòng)振搗及邊墻高頻卷筒式振搗技術(shù)

根據(jù)拱頂混凝土振搗施工要求，創(chuàng)新性地采用了氣動(dòng)式振搗技術(shù)，合理設(shè)置間隔距離，優(yōu)化振搗時(shí)間、振搗頻率。拱頂氣動(dòng)式振搗工序緊隨澆筑進(jìn)行，按左右兩側(cè)對(duì)稱振搗原則,單側(cè)12組，共計(jì)24組； 同一部位設(shè)置3次振搗，即當(dāng)混凝土液位超過(guò)振動(dòng)器15、30、45 cm高度時(shí),分別振搗1次,每次振搗時(shí)長(zhǎng)15 s； 振搗深度經(jīng)測(cè)試達(dá)300 mm，振搗半徑為0.8 m，有效解決了拱頂混凝土振搗不密實(shí)的問(wèn)題，提高了拱頂混凝土強(qiáng)度，減少了拱頂空洞。

邊墻采用彈簧卷筒、導(dǎo)向環(huán)、插入式振搗棒等裝置，研發(fā)了一套可沿豎直方向自由滑動(dòng)的邊墻高頻卷筒式振搗技術(shù)，提出了一種拱墻混凝土自動(dòng)振搗方法，振搗頻率高，施工質(zhì)量好，降低了人工振搗勞動(dòng)強(qiáng)度，解決了拱墻襯砌空洞、密實(shí)度不足的問(wèn)題。

3.1.3.3 拱頂帶壓?jiǎn)涡笨坠嘧⒓夹g(shù)

為解決拱頂襯砌空洞、混凝土不密實(shí)的質(zhì)量缺陷，拱頂混凝土澆筑孔靠近已襯砌端布置，并采用傾斜設(shè)計(jì)，混凝土入倉(cāng)流向與襯砌臺(tái)車移動(dòng)方向夾角為60°。拱頂采用單孔灌注，當(dāng)充滿已襯砌端后，混凝土在泵送壓力下向臺(tái)車前端流動(dòng)，形成反壓填充拱頂模板倉(cāng)的效果。拱頂帶壓?jiǎn)涡笨坠嘧⒐に噷?shí)現(xiàn)了拱頂帶壓灌注，解決了拱頂襯砌空洞、不密實(shí)的問(wèn)題。

適當(dāng)提高封頂混凝土的坍落度，采用中高流動(dòng)混凝土澆筑，有利于提高混凝土密實(shí)度和流動(dòng)性。封頂時(shí)適當(dāng)減緩泵送速度、減小泵送壓力，密切觀察堵頭板排氣孔排氣與溢漿孔排漿狀況，通過(guò)監(jiān)測(cè)澆筑壓力數(shù)據(jù)和防脫空?qǐng)?bào)警裝置預(yù)警情況，綜合判定混凝土結(jié)束澆筑標(biāo)準(zhǔn)。封頂(90°范圍內(nèi))混凝土澆筑時(shí)間不大于3.5 h。拱頂單孔斜口澆筑結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖7。

3.1.4 拱墻襯砌信息化施工技術(shù)

采用信息化技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)，研制了混凝土壓力監(jiān)測(cè)、輸送流量監(jiān)測(cè)、澆筑方量監(jiān)測(cè)、澆筑高度監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)等襯砌施工過(guò)程信息采集、處理和顯示的集成控制系統(tǒng)，形成了一套以施工數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的施工標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，改變了傳統(tǒng)以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的施工現(xiàn)狀，提高了襯砌施工技術(shù)水平，有利于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化施工。

3.2 施工裝備創(chuàng)新

拱墻襯砌施工是利用智能襯砌臺(tái)車模筑工藝體系，實(shí)現(xiàn)模板整體移動(dòng)定位、自動(dòng)布料、帶壓澆筑、止水帶安裝、混凝土逐層分窗灌注、同步振搗、參數(shù)監(jiān)測(cè)、信息集成傳輸?shù)裙δ?，提升拱墻襯砌結(jié)構(gòu)成品質(zhì)量。

3.2.1 總體方案

新型智能襯砌臺(tái)車采用雙跨結(jié)構(gòu)承載襯砌臺(tái)車各結(jié)構(gòu)部件，為模板定位提供固定基礎(chǔ)，有利于實(shí)現(xiàn)模板快速定位，同時(shí)取消了門(mén)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，增大了通行空間。模板系統(tǒng)底部支撐在填充體兩側(cè)邊溝內(nèi)，其左、右側(cè)模板與底部混凝土填充體形成封閉三角形受力結(jié)構(gòu)，自身穩(wěn)定性較高，足以承載混凝土澆筑載荷。模板系統(tǒng)頂模放置在雙跨結(jié)構(gòu)頂部縱梁上，通過(guò)橫移油缸驅(qū)動(dòng)，可沿水平方向調(diào)整模板中線位置。模板系統(tǒng)兩側(cè)邊模與頂模采用鉸接連接，通過(guò)邊模油缸驅(qū)動(dòng)，可使邊模繞鉸接銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整邊模位置，實(shí)現(xiàn)邊模的立模與脫模功能。行走系統(tǒng)設(shè)置在雙跨結(jié)構(gòu)底部，共有4套行走機(jī)構(gòu)，采用同步驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，提高襯砌臺(tái)車整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。智能襯砌臺(tái)車總體方案設(shè)計(jì)見(jiàn)圖8。

3.2.2 自動(dòng)布料系統(tǒng)

自動(dòng)布料系統(tǒng)采用回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與伸縮機(jī)構(gòu)相結(jié)合的分料裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括主管路、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、伸縮機(jī)構(gòu)、分支管路、工作平臺(tái)等部分。分支管路以主管路為中心，環(huán)形布置，實(shí)現(xiàn)管路封閉，形成帶壓澆筑路徑設(shè)計(jì)； 采用液壓驅(qū)動(dòng)，主管路與分支管路接頭依次旋轉(zhuǎn)對(duì)接，使得混凝土輸送泵、主管路、旋轉(zhuǎn)接頭、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、伸縮機(jī)構(gòu)、分支管路和入窗軟管等形成單條澆筑管路通道，極大地減少了單條管路通道彎頭設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了快速連續(xù)澆筑二次襯砌混凝土，增加了混凝土帶壓澆筑的流動(dòng)性，避免堵管發(fā)生，從而創(chuàng)新設(shè)計(jì)了封閉管路帶壓澆筑自動(dòng)布料系統(tǒng)。主管路與分支管路對(duì)接原理見(jiàn)圖9。

3.2.3 自動(dòng)振搗系統(tǒng)

邊墻自動(dòng)振搗系統(tǒng)主要由彈力滾筒、導(dǎo)向環(huán)、振搗棒和電控柜等組成。彈力滾筒固定在襯砌臺(tái)車主梁側(cè)部，彈簧彈力可平衡振搗棒和電纜線重力，便于施工人員豎直方向拖拽振搗棒。導(dǎo)向環(huán)固定在襯砌臺(tái)車模板內(nèi)，振搗棒電纜線從導(dǎo)向環(huán)中穿過(guò)，導(dǎo)向環(huán)引導(dǎo)振搗棒沿豎直方向軌跡運(yùn)動(dòng)。振搗棒采用42 V電壓驅(qū)動(dòng)，保障人員用電安全，使用時(shí)直接插入混凝土內(nèi)部，接通振搗棒電源后即可自動(dòng)振搗施工，免激振。振搗施工結(jié)束后，關(guān)閉電源，松開(kāi)振搗棒，振搗棒可在彈力滾筒作用下，沿導(dǎo)向環(huán)自動(dòng)向上收回，放置在上一層作業(yè)平臺(tái)，便于后續(xù)振搗施工使用。邊墻振搗原理見(jiàn)圖10。

3.2.4 智能化控制系統(tǒng)

采用PLC編程、WICC軟件、觸摸屏等研制了智能化控制系統(tǒng)，主要集成了臺(tái)車澆筑狀況、臺(tái)車布料系統(tǒng)、臺(tái)車振搗系統(tǒng)、頂部壓力監(jiān)測(cè)、搭接監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、臺(tái)車液壓系統(tǒng)、側(cè)部壓力監(jiān)測(cè)、行走控制系統(tǒng)、襯砌數(shù)據(jù)報(bào)表等9大系統(tǒng)[9]。其中，液壓控制系統(tǒng)集成了本地和遠(yuǎn)程控制功能，便于臺(tái)車定位及脫模操作； 行走控制系統(tǒng)設(shè)置了點(diǎn)動(dòng)行走功能，便于臺(tái)車縱向精準(zhǔn)定位。智能化控制系統(tǒng)平臺(tái)主界面見(jiàn)圖11。

3.3 應(yīng)用效果

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果顯示，每循環(huán)襯砌180～200 m3混凝土，新型智能襯砌臺(tái)車在8～10 h內(nèi)澆筑完成，普通臺(tái)車在12～15 h內(nèi)澆筑完成； 新型智能襯砌臺(tái)車混凝土澆筑量差為±3 m3，普通臺(tái)車混凝土澆筑量差為±6 m3。由此可見(jiàn)，新型智能襯砌臺(tái)車能夠在10 h內(nèi)澆筑12 m長(zhǎng)拱墻襯砌，3D掃描量與實(shí)際澆筑量差控制在0～3 m3，較普通臺(tái)車量差控制效果更準(zhǔn)確。

在襯砌質(zhì)量方面，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)第三方檢測(cè)，新型智能襯砌臺(tái)車相比普通襯砌臺(tái)車，二次襯砌空洞率減少100%，不密實(shí)度減少85.2%。

在經(jīng)濟(jì)性方面，參考張吉懷項(xiàng)目吉首隧道進(jìn)口采集數(shù)據(jù)，臺(tái)車使用壽命為10 km，新型智能襯砌臺(tái)車較普通臺(tái)車節(jié)約直接成本100萬(wàn)元，節(jié)約間接成本336萬(wàn)元，共可節(jié)約成本436萬(wàn)元(折合每延米節(jié)約成本436元，數(shù)據(jù)來(lái)源于工業(yè)試驗(yàn)報(bào)告)。

采用新型智能襯砌臺(tái)車澆筑襯砌混凝土所產(chǎn)生的缺陷相對(duì)較少,襯砌質(zhì)量顯著提高。拱墻襯砌施工效果見(jiàn)圖12，襯砌施工縫“V”形槽零搭接效果見(jiàn)圖13。

4 底部襯砌施工技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用

4.1 施工工藝創(chuàng)新

施工工藝概述： 采用底部襯砌一體化澆筑施工工藝，端模整裝整拆、鋼筋及止水帶精確定位、中心水溝快速安拆、仰拱全幅施工、鋼筋綁扎與混凝土澆筑同步平行作業(yè)、仰拱及填充施工與交通運(yùn)行互不干擾、仰拱及填充層一體化快速施工，提高底部襯砌施工效率及成品質(zhì)量。

底部襯砌施工工藝流程見(jiàn)圖14。

4.1.1 底部襯砌一體化施工技術(shù)

仰拱混凝土采用整幅澆筑，一次成型，配置弧形模板及振搗系統(tǒng)。每循環(huán)澆筑長(zhǎng)度與拱墻襯砌長(zhǎng)度相匹配，確保環(huán)向施工縫與拱墻襯砌施工同縫。

4.1.2 混凝土澆筑及振搗控制技術(shù)[17]

1)仰拱及填充混凝土澆筑采用罐車運(yùn)輸、溜槽布料方式入模，溜槽出料口距混凝土澆筑面高度不超過(guò)2 m。

2)仰拱應(yīng)一次性整幅施工，由仰拱中心向兩側(cè)對(duì)稱連續(xù)澆筑，每次分層厚度不大于30 cm。

3)底部襯砌混凝土采用高頻插入振搗器與高頻氣動(dòng)附著式振搗器配合振搗。

4)混凝土振搗時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)施工縫附近振搗質(zhì)量，振搗過(guò)程中防止觸碰防水板和止水帶，避免偏位。

5)填充層混凝土澆筑完畢后，采用人工或輔助工具及時(shí)抹平收面，頂面平整度不大于1 cm/m。

4.1.3 混凝土脫模及養(yǎng)護(hù)技術(shù)[18]

1)仰拱及填充混凝土模板脫模時(shí)，脫?；炷翉?qiáng)度應(yīng)達(dá)到2.5 MPa； 特殊環(huán)境下，脫?；炷翉?qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)無(wú)要求時(shí)脫模強(qiáng)度不應(yīng)低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%。

2)脫模時(shí)，混凝土內(nèi)部與表層、表層與環(huán)境之間溫差不得大于20 ℃，混凝土內(nèi)外側(cè)表面溫差不得大于15 ℃，混凝土內(nèi)部開(kāi)始降溫前不得脫模。

3)襯砌拆模后應(yīng)及時(shí)采取保溫保濕養(yǎng)護(hù)措施，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14 d。

4.2 施工裝備創(chuàng)新

底部襯砌施工是通過(guò)底部襯砌臺(tái)車配套移動(dòng)棧橋、仰拱模板、仰拱填充模板、中心水溝模板、止水帶夾具及鋼筋定位器等系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)隧道仰拱及填充混凝土施工、鋼筋綁扎、混凝土養(yǎng)護(hù)等各工序平行作業(yè)一體化施工，提高了施工效率，解決了隧道車輛通行與底部襯砌施工干擾難題，提高了仰拱成型質(zhì)量及縱向施工縫精度，保證拱墻襯砌搭接效果，提升混凝土成品品質(zhì)。

4.2.1 總體方案

底部襯砌臺(tái)車主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為針梁模塊化拼裝結(jié)構(gòu)，具有適于變跨、方便運(yùn)輸、快速拼裝等特點(diǎn)。作業(yè)循環(huán)施工長(zhǎng)度為24 m，主體棧橋行車道寬度為3.7 m，仰拱與回填高度為2.3 m，前、后坡橋坡度不大于15%，允許通過(guò)最大質(zhì)量為55 t，棧橋移動(dòng)速度為6 m/min。底部襯砌臺(tái)車方案設(shè)計(jì)見(jiàn)圖15和圖16。

4.2.2 針梁式移動(dòng)棧橋

移動(dòng)棧橋主要由主橋和引橋構(gòu)成。主橋主要由鋼桁架作為主體承重結(jié)構(gòu)，通過(guò)行車道橫梁將鋼桁架結(jié)構(gòu)連成一體，形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。引橋分為前引橋、后引橋，其中，前引橋搭接于隧底虛渣，后引橋搭接于填充路面； 主體棧橋移動(dòng)時(shí)，前、后引橋均處于提升狀態(tài)。

4.2.3 仰拱模板系統(tǒng)

仰拱模板系統(tǒng)主要由整體仰拱模板、起吊定位架、螺旋絲桿、液壓油缸和電動(dòng)單軌小車等構(gòu)成，應(yīng)用于仰拱混凝土成型施工。

4.2.4 鋼端模及中心水溝模板系統(tǒng)

鋼端模系統(tǒng)主要由填充端頭模板(含仰拱弧形端模板)、填充側(cè)模板、模板吊架和螺旋絲桿等構(gòu)成，應(yīng)用于仰拱及填充混凝土澆筑成型施工。中心水溝模板系統(tǒng)主要由整體中心水溝模板、定位卡、懸掛梁、脫模架和液壓油缸等構(gòu)成，應(yīng)用于填充混凝土及中心水溝成型施工。

4.2.5 輔助系統(tǒng)

輔助系統(tǒng)主要由縱向、環(huán)向止水帶夾具，棧橋平移機(jī)構(gòu)，鋼筋定位器，移動(dòng)式溜槽布料裝置，行走系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)，電控系統(tǒng)，操作平臺(tái)和防護(hù)結(jié)構(gòu)等組成。

4.3 應(yīng)用效果

根據(jù)吉首隧道進(jìn)口現(xiàn)場(chǎng)施工應(yīng)用情況表明，隧道仰拱作業(yè)循環(huán)時(shí)間由原來(lái)的48 h縮短為18 h，工序循環(huán)時(shí)間縮短50%以上。底部襯砌臺(tái)車配合模板一體化施工，采用懸臂吊架定位固定，整體模板剛度好，能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)仰拱成型結(jié)構(gòu)尺寸，仰拱混凝土均勻密實(shí)。結(jié)果證明： 仰拱與填充界限分明，結(jié)構(gòu)尺寸、強(qiáng)度均達(dá)標(biāo)。

底部襯砌臺(tái)車配合模板一體化施工工藝，優(yōu)化了洞內(nèi)施工組織和工序分區(qū)，有利于標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)和安全文明施工，只需保留1個(gè)仰拱作業(yè)面，減少了工序分區(qū)間的相互干擾，減少了掌子面與二次襯砌之間的作業(yè)面數(shù)量和總長(zhǎng)度，有利于二次襯砌及時(shí)跟進(jìn)，保障隧道施工安全、洞內(nèi)開(kāi)挖及出渣作業(yè)的交通順暢。

在經(jīng)濟(jì)性方面，參考張吉懷項(xiàng)目吉首隧道進(jìn)口采集數(shù)據(jù)，臺(tái)車使用壽命為10 km，新型底部襯砌臺(tái)車較簡(jiǎn)易棧橋配合普通鋼模板工裝，可節(jié)約成本176萬(wàn)元(折合每延米節(jié)約成本176元，數(shù)據(jù)來(lái)源于工業(yè)試驗(yàn)報(bào)告)。

底部襯砌臺(tái)車現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果見(jiàn)圖17。

5 水溝電纜槽施工技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用

5.1 施工工藝創(chuàng)新

施工工藝概述： 通過(guò)雙邊移動(dòng)水溝電纜槽臺(tái)車，能夠?qū)崿F(xiàn)兩側(cè)溝槽同步一次性澆筑，解決以往單側(cè)或半幅溝槽施工不能同步的缺陷，采用模板整體移動(dòng)、精確定位、固定、連續(xù)澆筑、脫模、同步振搗等功能，提高水溝電纜槽整體施工質(zhì)量，有效減少勞動(dòng)力，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高作業(yè)效率。

水溝電纜槽施工工藝流程見(jiàn)圖18。

5.1.1 混凝土質(zhì)量控制技術(shù)[17]

1)為提高模板定位精度，前后搭接順暢，溝槽臺(tái)車模板前端截面應(yīng)適當(dāng)加寬8 mm，作為預(yù)留彌補(bǔ)混凝土收縮量，減少混凝土錯(cuò)臺(tái)。

2)混凝土灌注采用移動(dòng)式分料漏斗澆筑，確?；炷翝仓鳂I(yè)連續(xù)進(jìn)行。

3)混凝土澆筑應(yīng)采用插入式振搗棒配合附著式振搗器聯(lián)合振搗。

4)混凝土澆筑完畢，應(yīng)采取粗抹面、中抹面、精抹面等措施收面，保證溝槽頂面標(biāo)高、線型一致。

5.1.2 混凝土脫模及養(yǎng)護(hù)技術(shù)[18]

1)水溝電纜槽混凝土強(qiáng)度不小于2.5 MPa，且表面及棱角不因脫模而受損時(shí)，方可脫模。

2)為了便于脫模，溝槽臺(tái)車兩側(cè)箱型模板的拔模斜度不應(yīng)小于3%。

3)脫模時(shí)，混凝土內(nèi)部與表層、表層與環(huán)境之間溫差不得大于20 ℃，結(jié)構(gòu)內(nèi)外側(cè)表面溫差不得大于15 ℃，混凝土內(nèi)部開(kāi)始降溫前不得脫模。

4)拆模后應(yīng)及時(shí)采取保溫保濕養(yǎng)護(hù)措施，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14 d。

5.2 施工裝備創(chuàng)新

水溝電纜槽施工是通過(guò)溝槽臺(tái)車配套模板、門(mén)架、液壓、行走、電控、澆筑等系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)兩側(cè)模板整體移動(dòng)、精確定位、快速固定、連續(xù)澆筑、同步振搗等功能； 其中，封閉式箱體結(jié)構(gòu)具有一定拔模斜度，便于脫模施工。水溝和電纜槽模板集成一體，有利于提高模板的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性。采用移動(dòng)式澆筑分料漏斗進(jìn)行快速施工，減少勞動(dòng)力配置，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高作業(yè)效率。

5.2.1 總體方案

水溝電纜槽臺(tái)車單循環(huán)襯砌長(zhǎng)度為12 m。臺(tái)車采用軌行式行走系統(tǒng)，選用2臺(tái)2.2 kW擺線針輪減速機(jī)，行走速度為6.7 m/min。支吊架系統(tǒng)采用型鋼拼焊連接，作為溝槽臺(tái)車的主要受力結(jié)構(gòu)，支吊架系統(tǒng)能滿足施工荷載承受的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性要求。水溝電纜槽臺(tái)車總體方案設(shè)計(jì)見(jiàn)圖19。

5.2.2 箱型模板

溝槽臺(tái)車箱型模板根據(jù)澆筑速度、混凝土工作性能、左右兩側(cè)水溝及電纜槽澆筑高度等參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和加工制造。溝槽模板設(shè)計(jì)為倒梯形微型結(jié)構(gòu)； 為實(shí)現(xiàn)模板快速安裝、精確定位、快速脫模、均衡移動(dòng)、便捷周轉(zhuǎn)等功能，確保溝槽結(jié)構(gòu)整體施工質(zhì)量，溝槽模板采用整裝、整澆和整拆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高溝槽整體性能。溝槽臺(tái)車模板設(shè)計(jì)和加工制造應(yīng)考慮箱型溝槽整體脫模，設(shè)置拔模斜度不應(yīng)小于3%，斷面上、下寬度偏差不大于5 mm，平、縱直線度偏差不大于2 mm/2 m。

5.2.3 主門(mén)架系統(tǒng)

溝槽臺(tái)車應(yīng)設(shè)計(jì)為整體式門(mén)架結(jié)構(gòu)，兩側(cè)采用懸臂式支吊架系統(tǒng)，滿足兩側(cè)模板的懸掛，實(shí)現(xiàn)兩側(cè)溝槽同時(shí)施工，提高施工效率。中間采用門(mén)架式桁架結(jié)構(gòu)，內(nèi)凈空要保證隧道內(nèi)車輛和人員安全通行； 同時(shí)，要考慮隧道內(nèi)鑿巖臺(tái)車、裝載機(jī)等重型施工機(jī)械設(shè)備安全通行和順利穿越。

5.2.4 其他輔助系統(tǒng)

溝槽臺(tái)車設(shè)計(jì)移動(dòng)式布料裝置，混凝土澆筑采用溜槽集中布料，提高溝槽施工效率； 溝槽臺(tái)車應(yīng)配置可靠的液壓系統(tǒng)，在液壓油缸作用下，能快速、精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)模板定位、脫模； 溝槽臺(tái)車設(shè)計(jì)自動(dòng)混凝土振搗系統(tǒng)，混凝土澆筑采用插入式振搗棒和附著式振動(dòng)器搭配使用，有利于提高混凝土襯砌質(zhì)量。

5.3 應(yīng)用效果

根據(jù)吉首隧道進(jìn)口現(xiàn)場(chǎng)施工應(yīng)用情況表明，隧道兩側(cè)溝槽對(duì)稱且一次成型，線型順直。兩側(cè)箱型模板設(shè)置3.5%拔模斜度，有效解決了拆模時(shí)對(duì)混凝土的傷害，尤其是邊角部位，減少了對(duì)缺棱掉角混凝土的修補(bǔ)。模板采用箱涵式整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，強(qiáng)度高，線型精度高；主架采用門(mén)架式設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠； 模板定位、脫模采用全液壓設(shè)計(jì)，效率高，作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度低； 移動(dòng)式分料漏斗裝置使用便捷、高效。

在經(jīng)濟(jì)性方面，參考張吉懷項(xiàng)目吉首隧道進(jìn)口采集的數(shù)據(jù)，臺(tái)車使用壽命為10 km，新型軌行式液壓水溝電纜槽臺(tái)車較普通單邊水溝電纜槽工裝可節(jié)約成本35萬(wàn)元(折合每延米節(jié)約成本35元，數(shù)據(jù)來(lái)源于工業(yè)試驗(yàn)報(bào)告)。

水溝電纜槽臺(tái)車現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果見(jiàn)圖20。

6 混凝土養(yǎng)護(hù)技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用

6.1 施工工藝創(chuàng)新

施工工藝概述： 自動(dòng)噴霧養(yǎng)護(hù)工藝是利用噴霧養(yǎng)護(hù)臺(tái)車，對(duì)襯砌混凝土表面進(jìn)行噴霧水化養(yǎng)護(hù)作業(yè)。模板臺(tái)車脫模后，噴霧養(yǎng)護(hù)臺(tái)車通過(guò)檢測(cè)元器件，對(duì)施工區(qū)域內(nèi)混凝土表面溫度、濕度等狀態(tài)信息自動(dòng)感應(yīng)和識(shí)別，并經(jīng)過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行信息分析、數(shù)據(jù)處理、發(fā)出指令，最終利用儲(chǔ)水箱、封閉管路水系統(tǒng)、霧化噴頭等裝置，將水溫適宜的養(yǎng)護(hù)用水霧化后，均勻噴灑在混凝土內(nèi)壁表面，實(shí)施混凝土噴霧養(yǎng)護(hù)作業(yè)，起到自動(dòng)化、智能化噴霧養(yǎng)護(hù)作用，保證混凝土養(yǎng)護(hù)及時(shí)性和有效性。

自動(dòng)噴霧養(yǎng)護(hù)施工工藝流程見(jiàn)圖21。

6.1.1 噴霧養(yǎng)護(hù)自動(dòng)化控制技術(shù)

1)噴霧養(yǎng)護(hù)臺(tái)車啟動(dòng)后，濕度檢測(cè)儀實(shí)時(shí)檢測(cè)混凝土表面濕度。當(dāng)檢測(cè)值低于90時(shí)，設(shè)備自行啟動(dòng)噴霧養(yǎng)護(hù)作業(yè)； 當(dāng)檢測(cè)值達(dá)到100時(shí)，設(shè)備停止噴霧養(yǎng)護(hù)作業(yè)(檢測(cè)值為濕度檢測(cè)儀采集混凝土表面含水量信息，經(jīng)PCL程序轉(zhuǎn)化后對(duì)應(yīng)模擬量，混凝土表面充分濕潤(rùn)時(shí)，檢測(cè)值為100； 混凝土表面較干燥時(shí)，檢測(cè)值為90及以下)。

2)養(yǎng)護(hù)用水與混凝土表面溫差大于15 ℃時(shí)，加熱系統(tǒng)對(duì)養(yǎng)護(hù)用水自動(dòng)開(kāi)啟加熱； 二者溫差小于15 ℃時(shí)，自動(dòng)停止加熱。

3)噴霧養(yǎng)護(hù)臺(tái)車開(kāi)啟后，自動(dòng)在軌道區(qū)間內(nèi)往復(fù)循環(huán)行走，控制系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)元器件采集的相關(guān)信息，控制設(shè)備對(duì)混凝土表面實(shí)施噴霧養(yǎng)護(hù)作業(yè)。

4)噴霧養(yǎng)護(hù)臺(tái)車大水箱水量低于總儲(chǔ)量20%時(shí)，低水位警報(bào)燈閃爍并發(fā)出蜂鳴警報(bào)，巡視人員應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)水作業(yè)。

5)噴霧養(yǎng)護(hù)臺(tái)車工作過(guò)程中，巡視人員應(yīng)每隔8 h對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查。

6.1.2 噴霧養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[17-18]

1)混凝土脫模后立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)作業(yè)，混凝土芯部與表面、表面與環(huán)境溫差不大于20 ℃，養(yǎng)護(hù)用水與混凝土表面溫差不大于15 ℃。

2)混凝土在冬期或夏期脫模后，若天氣驟然變化，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)谋?冬期)或隔熱(夏期)措施，防止混凝土產(chǎn)生過(guò)大的溫差應(yīng)力。

3)晝夜平均氣溫低于5 ℃，或最低氣溫低于-3 ℃時(shí)，按冬期施工處理。環(huán)境溫度低于5 ℃時(shí)，禁止對(duì)混凝土表面進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，應(yīng)采取保溫、保濕養(yǎng)護(hù)措施。

4)襯砌混凝土養(yǎng)護(hù)期間，升溫、降溫速度不應(yīng)大于10 ℃/h。

5)養(yǎng)護(hù)水質(zhì)應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，不得使用海水養(yǎng)護(hù)混凝土。

6)不同混凝土保溫、保濕養(yǎng)護(hù)最低期限見(jiàn)表1。

6.2 施工裝備創(chuàng)新

混凝土養(yǎng)護(hù)施工是利用噴霧養(yǎng)護(hù)臺(tái)車，根據(jù)隧道斷面輪廓線布設(shè)等距霧化噴頭，結(jié)合噴頭霧化范圍、噴頭與混凝土有效距離等因素，確定合理的噴頭布置位置和數(shù)量； 通過(guò)檢測(cè)元器件和控制系統(tǒng)對(duì)混凝土表面溫度、濕度等信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析和處理，利用水路系統(tǒng)輸送養(yǎng)護(hù)用水，經(jīng)噴頭霧化后，進(jìn)行適溫、均勻養(yǎng)護(hù)，實(shí)現(xiàn)水霧噴灑在混凝土表面的養(yǎng)護(hù)效果，還可達(dá)到隧道除塵、降溫的目的。

6.2.1 總體方案

噴霧養(yǎng)護(hù)臺(tái)車主要由支撐架、拱架、行走系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和水路系統(tǒng)等組成。噴霧操作具備自動(dòng)噴霧和手動(dòng)噴霧2種模式。自動(dòng)噴霧是在控制系統(tǒng)中設(shè)定作業(yè)濕度檢測(cè)啟動(dòng)值、養(yǎng)護(hù)循環(huán)次數(shù)和養(yǎng)護(hù)間隔時(shí)間等信息，當(dāng)達(dá)到設(shè)定作業(yè)濕度檢測(cè)啟動(dòng)值后，養(yǎng)護(hù)臺(tái)車自動(dòng)進(jìn)行噴霧養(yǎng)護(hù)作業(yè)，達(dá)到養(yǎng)護(hù)循環(huán)次數(shù)后，自動(dòng)停止養(yǎng)護(hù)作業(yè)； 手動(dòng)噴霧是人工通過(guò)控制系統(tǒng)按鈕操作，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要適時(shí)進(jìn)行噴霧養(yǎng)護(hù)作業(yè)。噴霧養(yǎng)護(hù)臺(tái)車總體方案設(shè)計(jì)見(jiàn)圖22。

6.2.2 溫度自動(dòng)化控制系統(tǒng)

水箱內(nèi)部設(shè)置溫度傳感器，量程為0～100 ℃，用于檢測(cè)養(yǎng)護(hù)水溫度； 水溫控制模塊加熱功率為30 kW，用于養(yǎng)護(hù)水加熱。水箱外部設(shè)置紅外溫度傳感器，量程為0～100 ℃，用于檢測(cè)混凝土表面溫度。

設(shè)備啟動(dòng)養(yǎng)護(hù)前先進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)混凝土表面濕度低于系統(tǒng)設(shè)定的下限值，且混凝土表面溫度與養(yǎng)護(hù)水溫的溫差小于15 ℃時(shí)，設(shè)備啟動(dòng)養(yǎng)護(hù)，2個(gè)條件需同時(shí)滿足。

當(dāng)檢測(cè)混凝土表面溫度與養(yǎng)護(hù)水溫的溫差大于15 ℃時(shí)，設(shè)備自動(dòng)啟動(dòng)加熱裝置進(jìn)行水溫加熱，直至二者溫差小于10 ℃，設(shè)備啟動(dòng)養(yǎng)護(hù)。在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，一旦檢測(cè)二者溫差大于15 ℃，設(shè)備自動(dòng)停機(jī)進(jìn)行加熱，直到溫度滿足條件后再次啟動(dòng)養(yǎng)護(hù)。

6.2.3 濕度自動(dòng)化控制系統(tǒng)

濕度傳感器采用非接觸近紅外線檢測(cè)方式，由在線紅外水分儀主機(jī)和探測(cè)裝置2部分組成。利用安裝在轉(zhuǎn)輪上的高精密紅外濾光片，參照光和測(cè)量光交替地通過(guò)濾光片，過(guò)濾保留的光束聚焦在受測(cè)試樣品上，參照光首先投影在樣品上，測(cè)量光其次投影在樣品上，這2個(gè)具有時(shí)序的光能脈沖被反射回到探測(cè)器，依次轉(zhuǎn)換成2個(gè)電信號(hào)，這2個(gè)電信號(hào)結(jié)合形成一個(gè)比例，即可測(cè)量出水分含量。

濕度傳感器型號(hào)為YJ-M-100，測(cè)量精度為0.1%～0.5%，測(cè)量高度為(250±100) mm，環(huán)境溫度為0～50 ℃，響應(yīng)時(shí)間為0～60 s，功率為100 W。

6.2.4 水路自動(dòng)化控制系統(tǒng)

1)水路系統(tǒng)壓力值應(yīng)保持在0.4～0.5 MPa。

2)小水箱水量低于其總儲(chǔ)量的20%時(shí)，水位傳感器發(fā)出信號(hào)，控制系統(tǒng)啟動(dòng)水源處理器，自動(dòng)將養(yǎng)護(hù)水從大水箱過(guò)濾并泵入小水箱中。

3)大、水箱內(nèi)水位均下降至總儲(chǔ)量的10%時(shí)，養(yǎng)護(hù)臺(tái)車自動(dòng)停止養(yǎng)護(hù)作業(yè)，低水位警報(bào)燈保持閃爍并持續(xù)發(fā)出蜂鳴警報(bào)，巡視人員應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)水作業(yè)。

4)霧化噴頭環(huán)向布置間距為250～350 mm，噴頭距混凝土表面距離為400～500 mm，噴頭采用工業(yè)霧化噴頭。

6.3 應(yīng)用效果

自動(dòng)噴霧養(yǎng)護(hù)臺(tái)車應(yīng)用于赤喀鐵路2標(biāo)段天秀山隧道1#斜井，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)噴霧養(yǎng)護(hù)應(yīng)用情況表明，設(shè)備自動(dòng)行走系統(tǒng)啟動(dòng)平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確，運(yùn)行正常； 水路系統(tǒng)反應(yīng)靈敏，水溫控制準(zhǔn)確可靠，加熱效率可實(shí)現(xiàn)每2 min提高1 ℃； 控制系統(tǒng)溫度、濕度傳感器信號(hào)準(zhǔn)確，控制流程與運(yùn)動(dòng)邏輯合理，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用達(dá)到噴淋及時(shí)、水量合理、霧化均勻的養(yǎng)護(hù)效果。

經(jīng)隧道邊墻與拱頂混凝土強(qiáng)度現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，自動(dòng)噴霧養(yǎng)護(hù)與人工灑水養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，混凝土強(qiáng)度平均提升20%，尤其是在人工灑水養(yǎng)護(hù)方式較難覆蓋的拱頂部位有顯著提升。

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用證明，噴霧養(yǎng)護(hù)臺(tái)車控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)隧道表面溫度和濕度狀態(tài)，及時(shí)有效地進(jìn)行隧道混凝土養(yǎng)護(hù)作業(yè)，解決了養(yǎng)護(hù)作業(yè)環(huán)節(jié)監(jiān)控困難的問(wèn)題； 自動(dòng)養(yǎng)護(hù)過(guò)程中無(wú)需人工干預(yù)，大大減少了施工人員投入，同時(shí)，提高了水資源利用效率，減少了不必要的浪費(fèi)，提升了混凝土養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。

噴霧養(yǎng)護(hù)臺(tái)車現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用見(jiàn)圖23。

7 結(jié)論與建議

1)研制了雙跨大凈空新型智能拱墻襯砌臺(tái)車，構(gòu)建了鐵路隧道高品質(zhì)襯砌及拱頂預(yù)防空洞快速施工技術(shù)體系、拱頂灌注飽滿度判斷標(biāo)準(zhǔn)、隧道襯砌施工縫技術(shù)體系、隧道襯砌信息化施工標(biāo)準(zhǔn)，提高了拱頂混凝土密實(shí)度、強(qiáng)度，有效減少了襯砌開(kāi)裂、掉塊、空洞、厚度不足等質(zhì)量缺陷。

2)建立了底部襯砌施工工藝和工裝施工技術(shù)要求； 創(chuàng)新了仰拱與填充層澆筑施工技術(shù)，形成了鐵路隧道仰拱與填充層一體化澆筑快速施工工藝及方法，解決了隧道底部襯砌快速施工難題，保證了施工質(zhì)量。

3)研制了水溝電纜槽臺(tái)車，創(chuàng)新了水溝電纜槽施工工藝及方法，解決了傳統(tǒng)溝槽施工存在的自動(dòng)化程度低、施工效率低、施工質(zhì)量差等問(wèn)題。

4)研制了隧道襯砌自動(dòng)噴霧養(yǎng)護(hù)臺(tái)車，建立了鐵路隧道襯砌養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)體系，達(dá)到了養(yǎng)護(hù)監(jiān)測(cè)、水溫、濕度等自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)了混凝土襯砌養(yǎng)護(hù)自動(dòng)化、信息化，提高了襯砌養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。

下一步可通過(guò)鐵路隧道襯砌施工成套技術(shù)持續(xù)深入研究，結(jié)合新型智能襯砌臺(tái)車、底部襯砌臺(tái)車、軌行式液壓水溝電纜槽臺(tái)車、噴霧養(yǎng)護(hù)臺(tái)車現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并綜合分析，在提升鐵路隧道襯砌施工無(wú)人化、信息化、智能化水平，降低工裝設(shè)備制造成本，保證施工安全及提高施工進(jìn)度，降低人材機(jī)成本等方面取得更好的實(shí)施效果，實(shí)現(xiàn)裝備智能化施工。