隧洞二衬全圆针梁台车施工技术_贺现实.pdf

DOI:10 13719/j cnki 1009 6825 202315044隧洞二衬全圆针梁台车施工技术收稿日期:2023 01 05作者简介:贺现实(1985 )，男，工程师，从事地铁隧道研究贺现实(北京住总集团有限责任公司，北京100028)摘要:隧洞二衬是指在地下隧道中的第二道支护结构，旨在加强隧洞的稳定性和安全性，关系到隧洞整体质量安全，因此应该对施工技术加以重视。结合北京市南水北调配套工程东干渠工程施工第二标段施工实例，介绍了隧洞二衬全圆针梁台车的施工过程，对隧洞二衬全圆针梁台车技术的重难点进行了简要描述，相比普通的衬砌台车，全圆针梁式台车的脱模、立模定位、注浆、行走操作快速方便，能够有效的提高工作效率，可为以后的工程提供参考依据。关键词:隧洞;二衬台车;质量控制;台车抗浮中图分类号:TU942文献标识码:A文章编号:1009 6825(2023)15 0168 030引言随着我国城市轨道交通的发展，隧洞的建造是必不可少的一环。然而，隧洞的建造并非易事，需要克服许多工程技术难题。其中，隧洞衬砌是隧洞建设中非常关键的一环。隧洞衬砌的作用不仅仅是为了加固隧洞结构，还可以减少隧洞内部的水土流失，提高隧洞的安全性和舒适性1。隧洞衬砌台车是隧洞衬砌施工中不可或缺的工具2，它能够在隧道内部快速、高效地进行衬砌作业，为隧洞建设提供了重要保障。各类隧洞对衬砌台车的需求日益增加，衬砌台车是隧洞衬砌实现机械化施工的重要设备，与相应的混凝土泵送装置结合使用，极大地提高作业效率，提高衬砌质量，提升经济效益。传统的衬砌台车虽然在隧洞衬砌施工中起到了一定的作用，但它也存在着许多缺点和问题3 6。传统的衬砌台车受力结构复杂、自动化程度低，需要大量的支撑杆件来支撑和固定。不仅增加了施工的难度，还易引起安全事故。此外，传统的衬砌台车操作空间狭小，施工效率低，面板拼缝较多，衬砌外观质量无法保障。这些问题严重制约了隧洞衬砌施工的进展和质量，需要寻求一种更加高效、安全、自动化、环保的衬砌台车来取代传统的衬砌台车。在本文中，我们结合北京市南水北调配套工程东干渠工程施工第二标段施工实例简述了隧洞二衬全圆针梁台车的施工过程7，对隧洞二衬全圆针梁台车技术的重难点进行了描述，本工程使用的新型全圆针梁模板台车适用于圆形隧洞混凝土衬砌施工，行走操作快速方便，能够有效地提高工作效率，可为以后的工程提供参考依据。1隧洞二衬概况11工程资料本工程为北京市南水北调配套工程东干渠工程施工第二标段。第二标段隧道初衬采用盾构法施工。输水洞线桩号为 K3+974 390 K7+833 64。中心导线全长3 859 25 m。包括东干渠输水隧洞、3 号和 4 号盾构始发兼接收井、4 号和 6 号二衬施工竖井、6 号盾构接收井，8 号 12 号排气阀井、水机设备安装工程、电气设备采购及安装工程、自动化系统土建工程、防护工程、施工现场远程监控系统、永久安全监测工程、水土保持工程、环境保护工程，线路航拍图见图 1。图 1线路位置航拍图2 号盾构井4 号二衬井6 号二衬井6 号盾构接收井3 号盾构井4 号盾构井12隧洞设计参数与台车系统隧洞一衬施工完成并经过一衬与二衬的衔接的施工准备工作后，紧接着施工隧洞二衬，隧洞二衬外径5 400 mm，内径4 600 mm，厚度400 mm，现浇管涵混凝土 C35W10F150。隧洞二衬混凝土采用自密实商品混凝土。盾构段隧洞标准横断面图见图 2。图 2隧洞结构图C50W10F150 盾构管片防水板C35W10F150 钢筋混凝土二衬D=6 000 mmD=5 400 mmD=4 600 mmHDPE 保护层二衬混凝土平台2 000 mm该隧洞使用全圆针梁衬砌台车，台车按照隧洞内的净空尺寸与相关法规要求进行设计与制造。定位支模浇筑收模行走再定位，这一工作循环是台车861第 49 卷 第 15 期2 0 2 3 年 8 月山西建筑SHANXIACHITECTUEVol 49 No 15Aug2023使用功能的基本体现。台车包括模板系统、门架系统、针梁系统、液压定位系统、丝杠支撑系统、电动行走系统、抗浮系统和电气系统。具体如图 3 所示。图 3模板衬砌台车系统构成简介行走系统抗浮装置电气系统丝杠一端铰接在门架上，另一端铰接在边模通梁上，其作用在于将左右边模、顶模分别同门架连接成一个刚性整体采用轮轨式行走装置，由电动卷扬机提供行走动力源。可以通过相互运动带动模板和针梁行走抗浮千斤顶和安装架体共同组成。其千斤顶一端为丝杠螺母副，高度可调电气系统主要对油泵电机的启停及电动卷扬机电机的启停及正反转进行控制模板衬砌台车模板系统门架系统针梁系统液压系统丝杠定位加强系统由底模、顶模和左右两边模组成，底模与边模和右边模与顶模是通过铰接连接，顶模与左边模是通过螺栓连接门架的横梁和立柱采用型钢组焊而成，纵向有型钢制作的纵拉杆及剪刀架，利用螺栓紧固成一个整体针梁全长 27 m，长度方向分三段制作，通过夹板和螺栓连接液压系统由模板收支油缸、升降油缸、平移油缸三大部分组成2隧洞二衬台车施工过程隧洞二衬施工使用的模板衬砌台车为全圆针梁式台车，可使隧洞全断面衬砌一次成型。综合考虑，衬砌施工拟配置全圆针梁式模板台车 4 台。本工程隧洞二衬施工所使用的衬砌台车是洛阳中铁强力机械有限公司生产的全圆针梁式钢模衬砌台车(可由 12 2 m 拆改为 7 7 m)。该全圆针梁模板台车适用于圆形隧洞混凝土衬砌施工，具有电动自行、全液压收支模定位功能。本标段所使用的台车构造见图 4，图 5。图 4有效衬砌长度 12 m 台车侧视图12 2001 7001 5006200中间抗浮装置未衬砌端抗浮装置已衬砌端抗浮装置12327 000单位：mm1卷扬机座；2卷扬机；3升降油缸。图 5有效衬砌长度 7.7 m 台车侧视图318 0007 7001 7001 5003200中间抗浮装置未衬砌端抗浮装置已衬砌端抗浮装置21单位：mm1卷扬机座；2卷扬机；3升降油缸。完成台车的安装和验收工作，并确保其合格后，就可以将其就位并投入工作。下面是具体的操作步骤:1)初始就位第一仓，针梁支稳不动，将模板涂上脱模剂并使其处于脱模状态，移至一端。在钢筋绑扎完毕后，等待台车进入笼内。2)使用针梁油缸将模板提升到适当高度，并使用电动卷扬机将其移入钢筋笼中，行至衬砌里程后降低针梁，使底模达到标高位置即可。3)确认左右对中无误后，使用边模油缸手柄将边模靠近设计轮廓线，或者较大一些。4)安装顶模并上好定位销和紧固螺栓。5)检查中线和标高是否符合设计要求，如有偏差则进行调整。6)当模板达到设计标高和轮廓线时，安装所有支撑丝杠、抗浮装置及防下沉支撑。7)模板就位以后，安装整环堵头板，装排气管以及灌注管。8)当台车移动至第二仓以上时，直线段应与已完成二衬仓位搭接 200 mm，曲线段与已完成二衬仓位搭接不小于 100 mm。当混凝土达到规定强度后，即可进行拆模。具体操作步骤如下:1)拆除堵头板、拆除所有支撑丝杠或螺母、拆除顶模的定位销和螺栓。2)使用顶模油缸手柄将顶模脱离混凝土面至一定高度。3)使用与顶模相连的边模油缸手柄将边模脱离混凝土面一定距离，结合使用顶模与该边模操作手柄，使顶模与该边模降至最低位置。4)使用另一侧边模油缸手柄将边模放到最低位置。5)拆模时间应严格按照有关施工规范进行。混凝土达到 2 5 MPa 后，可将堵头拆除;常温施工承重模板应在混凝土强度达到5 MPa 后方可拆模。原则上拆模时间不宜少于 36 h。低温施工应符合规定的混凝土低温施工的各项要求。3隧洞二衬台车施工重难点31衬砌台车模板抗浮混凝土浇筑过程中为了防止模板上浮，在模板自由段(未衬砌段)位置、已衬砌段和衬砌范围中间位置均设有专门的抗浮装置。抗浮装置由抗浮千斤顶和安装架体共同组成。其千斤顶一端为丝杠螺母副，高度可调，以满足超挖或欠挖的不同安装高度需要，并有效阻止模板上浮。抗浮装置位置和横断面如图 6 所示。图 6台车抗浮系统横断面图侧面抗浮千斤顶侧面抗浮千斤顶侧面抗浮千斤顶底部基座及升降油缸32台车抗浮联合措施在隧洞二衬施工中，当圆心以下部分浇筑混凝土时，钢模板会受到巨大的浮力作用。如果浮力超过了台车自身的重量，钢模板就会出现上浮的情况。台车上浮会造成台车针梁相对衬砌模板位移，模板变形、衬砌几何尺寸发生偏差，浇筑混凝土报废。为了避免施工过程中出现台车上浮，特制定以下预防措施:961第 49 卷 第 15 期2 0 2 3 年 8 月贺现实:隧洞二衬全圆针梁台车施工技术1)严格控制混凝土的配合比。为了避免台车上浮的情况，需要严格控制衬砌混凝土的配合比。控制混凝土的流动性非常关键。在实际施工过程中，需要考虑泵送混凝土的坍落度，尽可能降低混凝土的水灰比，并严格控制配合比，以避免随意更改配比造成损失。2)严格控制混凝土浇筑速度、步骤。混凝土浇筑速度是影响台车上浮的关键因素。在制作台车时应合理设置混凝土窗口位置，并在施工过程中严格控制混凝土浇筑速度以及避免连续浇筑混凝土过高等问题，以避免台车上浮;一方面台车加工前与厂家、施工队伍共同商定窗口的合理留设位置，另一方面在施工过程中严格控制浇筑速度。3)加强衬砌台车自身的抗浮能力。在台车模板就位后，应当上紧各丝杠千斤顶，并在台车模板的两端和中间设置抗浮装置，以防止浇筑混凝土时发生上浮现象。在混凝土浇筑过程中，由于受力不均，丝杠千斤顶可能会出现松动，需要及时重新上紧，以避免模板和针梁之间产生相对位移。如果丝杠千斤顶松动，可能会导致模板单独上浮，因此在浇筑时需要格外注意。4)加强过程控制。要确保隧洞二衬施工质量，需要严格控制混凝土配比、浇筑时间、顺序和高度差，同时要加强台车的加固和千斤顶的重新紧固。每个工序都需要有专人负责，按照规范和规程进行施工。33台车混凝土供应模板台车在进行混凝土浇筑时，如果出现混凝土供应不及时而导致浇筑间断，易出现混凝土冷缝现象，致使该仓位混凝土报废。为了避免出现这种情况，特制定以下预防措施:1)选择距离本工程较近的商混凝土站;2)每仓进行混凝土浇筑前，和商混凝土站核实混凝土浇筑方量以及每辆罐车到达浇筑现场的时间，确保混凝土连续供应以及混凝土指标合格;3)要求商混站在混凝土浇筑过程中临时备用运输车辆，以便出现车辆中途出现状况混凝土无法达到连续浇筑;4)选择交通流量小的时段，避开早晚车辆高峰期。4结论目前，工程施工对机械化要求逐步提升，对隧洞施工的速度与品质要求也越来越高，隧洞二衬作为隧道的重要结构，其施工过程是一个非常复杂的过程。二衬台车的应用可以有效地提升施工速度与施工质量，提高二衬施工的安全性，极大地推动隧洞衬砌施工的发展。相比传统的衬砌台车，本文使用的新型全圆针梁台车具有更加简单的受力结构、更少的支撑杆件、更高的自动化程度、更低的人工劳动强度、更高的施工效率。具有电动自行、全液压收支模定位功能。有效地提升了隧洞二衬的施工速度，提高了隧洞的施工质量，节约了施工成本，提高经济效益，可为以后项目提供参考依据。参考文献:1 赵伟 隧道二衬施工技术要点及应用 J 科技传播，2011(16):191，187 2 宁波，张洪耀，范晨辉，等 竖向高度连续渐变型断面隧道二衬台车施工技术J 建筑机械化，2021，42(6):42 44 3 张晶，王小龙，王稷良 高寒地区隧道二衬混凝土施工及质量控制措施J 山西建筑，2021，47(20):160 162 4 姚晋勇 公路隧道二衬步进行走式衬砌台车施工研究 J 黑龙江交通科技，2021，44(8):160，162 5 宋小强 自动化衬砌台车在公路隧道施工中的应用分析 J 中国设备工程，2023(1):246 249 6 莫家鹏 公路隧道二衬步进行走式衬砌台车施工 J 山东交通科技，2022(1):61 62，71 7 张全涛 关于隧道二衬台车堵头模板安装及加固施工技术分析J 四川水泥，2019(1):192Tunnel second lining full round pin beam cart construction technologyHe Xianshi(Beijing Uni-construction Group Co，Ltd，Beijing 100028，China)Abstract:Tunnel second lining is the second support structure in the underground tunnel，which aims to strengthen the stabili-ty and safety of the tunnel and is related to the overall quality and safety of the tunnel，so the construction technology should bepaid attention to The construction process of tunnel second lining full circular pin beam cart is introduced，and the importantand difficult points of tunnel second lining full circular pin beam cart technology are briefly described Compared with the com-mon lining cart，the full circular pin beam cart is fast and convenient in demoulding，mould positioning，grouting and walkingoperation，which can effectively improve the working efficiency and can provide a reference basis for future projects It can ef-fectively improve the work efficiency and provide a reference basis for future projectsKey words:tunnel;second lining cart;quality control;trolley floatation resistance071第 49 卷 第 15 期2 0 2 3 年 8 月山西建筑