淺析TBM仰拱混凝土同步襯砌施工工藝

張青松

摘 要：TBM掘進(jìn)期間，隧洞仰拱混凝土與TBM掘進(jìn)同步施工，通過(guò)方案優(yōu)化、仰拱同步襯砌臺(tái)車(chē)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了TBM正常掘進(jìn)和仰拱混凝土澆筑連續(xù)跟進(jìn)快速施工，提前了混凝土二次襯砌施工，可有效縮短施工工期。

關(guān)鍵詞：TBM洞段；仰拱混凝土；同步襯砌；施工工藝

中圖分類(lèi)號(hào)：U445? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-6903（2023）06-0001-03

1 工程概況

某工程四段三標(biāo)主體工程為隧洞工程，主洞長(zhǎng)度18 933 m，縱坡i=0.0803‰，采用鉆爆法與TBM法相結(jié)合方式開(kāi)挖施工。TBM開(kāi)挖洞徑為8.0 m，Ⅱ、Ⅲa類(lèi)圍巖仰拱襯砌厚度625 mm，Ⅲb、Ⅳ、Ⅴ類(lèi)圍巖仰拱襯砌角度70°，每倉(cāng)襯砌長(zhǎng)度16 m，仰拱襯砌斷面詳見(jiàn)圖1。為了緩解后續(xù)工期壓力，TBM掘進(jìn)期間，仰拱混凝土采用襯砌臺(tái)車(chē)與TBM掘進(jìn)同步施工。

2 方案選擇

2.1 原設(shè)計(jì)方案

TBM仰拱同步襯砌由棧橋式仰拱襯砌臺(tái)車(chē)和臺(tái)車(chē)后部浮放道岔聯(lián)合作業(yè)，浮放道岔長(zhǎng)54.2 m，設(shè)在棧橋尾端。仰拱混凝土施工采用機(jī)車(chē)牽引軌行式攪拌車(chē)運(yùn)輸混凝土，泵送入倉(cāng)。襯砌施工設(shè)備布在浮放道岔的副線，主線通行TBM掘進(jìn)物料運(yùn)輸機(jī)車(chē)。

2.2 優(yōu)化方案

通過(guò)分析比較，對(duì)原方案進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整：一是取消仰拱襯砌臺(tái)車(chē)后部浮放道岔；二是改變?nèi)雮}(cāng)方式，由泵送入倉(cāng)改為溜槽入倉(cāng)。方案優(yōu)化措施具體包括以下兩方面。

2.2.1 取消浮放道岔

TBM掘進(jìn)作業(yè)時(shí)，洞內(nèi)運(yùn)輸軌道為單線運(yùn)輸。為避免TBM物料運(yùn)輸與仰拱襯砌混凝土運(yùn)輸、澆筑相互干擾，在仰拱襯砌臺(tái)車(chē)后設(shè)置四軌浮放道岔作為會(huì)讓站。浮放道岔主要作用是減少或避免混凝土澆筑對(duì)TBM物料運(yùn)輸?shù)母蓴_，通過(guò)計(jì)算分析，取消浮放道岔是合理的。由于每倉(cāng)混凝土澆筑量少，TBM物料運(yùn)輸不頻繁（1次/2 h），而每車(chē)混凝土澆筑時(shí)間僅10 min，為此利用TBM物料運(yùn)輸機(jī)車(chē)通過(guò)襯砌臺(tái)車(chē)后運(yùn)輸時(shí)間間隙，可實(shí)現(xiàn)仰拱混凝土澆筑。

2.2.2 入倉(cāng)方式優(yōu)化

取消混凝土泵送入倉(cāng)，在臺(tái)車(chē)兩側(cè)設(shè)置溜槽，混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)由機(jī)車(chē)牽引直接上棧橋至澆筑倉(cāng)位，經(jīng)溜槽從側(cè)模位置入倉(cāng)。通過(guò)對(duì)比分析，改變?nèi)雮}(cāng)方式后，施工質(zhì)量、進(jìn)度得到了有效保證，對(duì)比情況見(jiàn)表1。

3 仰拱同步襯砌臺(tái)車(chē)設(shè)計(jì)

3.1 技術(shù)參數(shù)

仰拱同步襯砌臺(tái)車(chē)是一種能夠滿足棧橋內(nèi)部通行機(jī)車(chē)，又同時(shí)滿足隧洞仰拱混凝土襯砌施工的新型專(zhuān)用施工設(shè)備[1]，它采用豎向液壓缸和螺旋千斤對(duì)棧橋支撐和加強(qiáng)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)行走，主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。

3.2 主要部件

仰拱同步襯砌臺(tái)車(chē)由模板總成、棧橋系統(tǒng)、前后引橋部分、前后底座、水平和垂直對(duì)中調(diào)整機(jī)構(gòu)、棧橋支撐千斤、引橋支撐千斤、行走系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等組成，臺(tái)車(chē)縱斷圖、主視圖見(jiàn)圖2、圖3。

3.3 工作原理

3.3.1 底模工作原理

底模兩側(cè)各安裝了3組液壓缸，可完成底模立模、脫模工作。底模在立模前，先利用棧橋兩端的支撐液壓缸對(duì)棧橋進(jìn)行定位，定位后再通過(guò)底模兩側(cè)液壓缸的伸縮完成模板就位。脫模時(shí)，直接收縮兩側(cè)液壓缸，底模便與新澆混凝土脫離一定間隙，然后同時(shí)啟動(dòng)模板兩側(cè)的電動(dòng)跑車(chē)，使其向前行走16 m達(dá)到下一個(gè)工作循環(huán)。

3.3.2 過(guò)車(chē)棧橋行走原理

在洞內(nèi)安裝完成后，通過(guò)液壓系統(tǒng)調(diào)整使底模在第一倉(cāng)襯砌位置就位，澆筑混凝土。經(jīng)過(guò)1 d對(duì)新澆混凝土的養(yǎng)護(hù)后，收縮底模脫模液壓缸，使模板與混凝土脫離，啟動(dòng)模板兩側(cè)電動(dòng)跑車(chē)，使其向前行走16 m達(dá)到下一個(gè)工作循環(huán)，進(jìn)行第二倉(cāng)的立模和混凝土的澆筑。再經(jīng)過(guò)1 d對(duì)第二倉(cāng)新澆混凝土的養(yǎng)護(hù)后，方法同上，進(jìn)行第三倉(cāng)施工，又經(jīng)過(guò)1 d對(duì)新澆混凝土的養(yǎng)護(hù)后，進(jìn)行棧橋走行。具體步驟如下。

第1步：當(dāng)混凝土達(dá)到走行要求時(shí)，啟動(dòng)液壓系統(tǒng)電源，收縮前后引橋提升液壓缸，使前后引橋離開(kāi)地面一定距離，清理引橋主梁下面的支撐千斤和枕木。

第2步：取掉模板與電動(dòng)跑車(chē)的連接卡板，使模板與棧橋系統(tǒng)脫離。

第3步：取掉棧橋前后兩端豎向液壓缸的保護(hù)支撐千斤，先收縮棧橋中間支撐液壓缸，然后再同時(shí)收縮兩端底座上的豎向液壓缸，棧橋和引橋整體下降，使其后端主動(dòng)行走輪落到已澆混凝土面上，前端棧橋落在底模行走輪槽內(nèi)。

第4步：?jiǎn)?dòng)棧橋后端行走電機(jī)，使棧橋前行16 m，達(dá)到下一個(gè)工作循環(huán)。

第5步：伸長(zhǎng)棧橋兩端底座上的豎向液壓缸，使棧橋達(dá)到設(shè)定高度。

第6步：依次啟動(dòng)電動(dòng)跑車(chē)，使其與底模進(jìn)行連接。

第7步：收縮底模液壓缸，使底模與混凝土面脫離一定間隙，啟動(dòng)底模兩側(cè)的電動(dòng)跑車(chē)，使底模沿軌道前行16 m，達(dá)到下一個(gè)工作循環(huán)。

第8步：伸長(zhǎng)底模兩側(cè)液壓缸，底模就位，對(duì)中采用棧橋兩端的水平和豎直液壓缸進(jìn)行調(diào)整。

第9步：模板就位后，安裝支撐棧橋兩端的支撐千斤，伸長(zhǎng)棧橋中部液壓缸進(jìn)行支撐加強(qiáng)。

第10步：通過(guò)伸長(zhǎng)前引橋液壓缸，放下前后端引橋，然后安裝引橋支撐千斤和枕木。

第11步：再次進(jìn)行檢驗(yàn)底模就位尺寸，滿足施工要求后進(jìn)行第4倉(cāng)混凝土的澆筑。以此類(lèi)推，循環(huán)施工。

3.4 定位原理

底座豎向液壓缸上、下運(yùn)動(dòng)，臺(tái)車(chē)可作上下調(diào)整，安裝在底座上的調(diào)平液壓缸可使臺(tái)車(chē)橫向調(diào)整。

4 仰拱同步襯砌施工工藝

4.1 棧橋就位、軌道拆安

棧橋就位通過(guò)行走機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，每次移動(dòng)一個(gè)工作循環(huán)16 m，就位后拆除前引橋下部軌道，人工移至棧橋后部暫存，與后引橋連接。

4.2 回彈料和石渣清理

洞內(nèi)噴射混凝土回彈料和石渣清理工作，需要提前進(jìn)行初步清理，清理的渣料裝袋用平板車(chē)運(yùn)出洞外。臺(tái)車(chē)就位后清理工作量比較少，清理的渣料裝袋通過(guò)連續(xù)皮帶運(yùn)出洞外。倉(cāng)面清理完成后進(jìn)行倉(cāng)面沖洗，驗(yàn)收合格后進(jìn)行鋼筋綁扎。

4.3 鋼筋制作安裝

鋼筋在加工前要進(jìn)行調(diào)直、清污、除銹。鋼筋調(diào)直采用調(diào)直機(jī)械，鋼筋彎曲采用專(zhuān)門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)具來(lái)完成。加工完成的成品鋼筋按型號(hào)、部位進(jìn)行編號(hào)、掛牌，并分堆碼放。經(jīng)驗(yàn)收合格，在混凝土澆筑之前，采用載重汽車(chē)運(yùn)輸至洞口，再由軌行式平板車(chē)運(yùn)輸至襯砌工作面，人工安裝。

4.4 堵頭模板及止水帶安裝

仰拱同步襯砌時(shí)，模板調(diào)整好后進(jìn)行堵頭模板和止水帶安裝工作，堵頭模板采用2 cm厚木模板制作，施打錨筋進(jìn)行固定。橡膠止水帶寬300 mm，采用定位鋼筋固定。

4.5 混凝土拌制及運(yùn)輸

混凝土采用HZS50型強(qiáng)制式拌和站進(jìn)行拌制，拌制過(guò)程中嚴(yán)格按配合比進(jìn)行，并根據(jù)實(shí)際骨料含水率及時(shí)調(diào)整施工配合比?；炷涟柚坪螅?5 t機(jī)車(chē)牽引8 m3軌行式混凝土攪拌車(chē)運(yùn)輸，采用溜槽入倉(cāng)（見(jiàn)圖4）。溜槽內(nèi)壁平順、光滑、不漏漿，混凝土澆筑前用砂漿潤(rùn)滑內(nèi)壁。

4.6 混凝土振搗

混凝土振搗使用插入式振動(dòng)器，振動(dòng)器移動(dòng)距離為其作用半徑的1.5倍。振動(dòng)器插入下層混凝土5～10 cm，振動(dòng)時(shí)混凝土表面不再下沉、泛漿時(shí)緩緩拔出。混凝土分層厚度宜為30 cm，澆筑連續(xù)進(jìn)行，不得中斷[2]。為減少模板上浮及水平段排氣問(wèn)題，模板設(shè)計(jì)成中空型式，水平段采用人工收面。

5 結(jié)束語(yǔ)

仰拱同步襯砌施工技術(shù)的成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了TBM正常掘進(jìn)和仰拱混凝土澆筑連續(xù)跟進(jìn)快速施工，提前了混凝土二襯施工，可有效率的縮短施工工期，減少了后期工期壓力，可為類(lèi)似工程提供參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì).水電水利工程模板施工規(guī)范DL/T5110 -2013[S].北京：中國(guó)電力出版社，2013.

[2] 中華人民共和國(guó)水利部.水工混凝土施工規(guī)范SL677-2014[S].北京：中國(guó)水利水電出版社，2014.