客運(yùn)專線隧道喇叭口洞門模板臺車設(shè)計(jì)與制作關(guān)鍵技術(shù)

張剛宏，袁仁愛

(中鐵一局集團(tuán)有限公司，陜西西安710054)

客運(yùn)專線隧道喇叭口洞門模板臺車設(shè)計(jì)與制作關(guān)鍵技術(shù)

張剛宏，袁仁愛

(中鐵一局集團(tuán)有限公司，陜西西安710054)

采用喇叭口緩沖式結(jié)構(gòu)洞門是解決客運(yùn)專線大斷面隧道空氣動力學(xué)效應(yīng)的主要措施，結(jié)合滬昆客專長昆湖南段喇叭口隧道洞門實(shí)際情況，重點(diǎn)研究隧道襯砌模板臺車設(shè)計(jì)、制作、安裝等關(guān)鍵技術(shù)，將原隧道模板臺車的門架總成、絲杠支撐總成予以改造，解決了客運(yùn)專線喇叭口洞門襯砌問題。

客運(yùn)專線 隧道 模板臺車 設(shè)計(jì) 制作

1 工程概況

為解決隧道空氣動力學(xué)效應(yīng)問題，客運(yùn)專線隧道設(shè)計(jì)常采用喇叭口式、帽檐斜切式及帶空氣動力學(xué)孔的明洞門等緩沖結(jié)構(gòu)洞門，其中施工難度較大、設(shè)計(jì)較復(fù)雜的洞門結(jié)構(gòu)為喇叭口洞門。

喇叭口式洞門在滬昆客專長昆湖南段隧道洞門設(shè)計(jì)中普遍采用。以何家灣隧道出口洞門為例，該洞門呈喇叭口狀，喇叭口放大斜率1∶5，進(jìn)口端隧道半徑為6 700 mm，出口端隧道半徑為9 100 mm。出口端立面與半徑21 000 mm圓弧線相切，洞門下部長度為15 000 mm，洞門頂部長度為11 000 mm，頂部進(jìn)出口端高差2.2 m，進(jìn)口端寬度13 400 mm，出口端寬度18 200 mm。其斷面變化之大，如圖1所示。洞口設(shè)計(jì)采用早進(jìn)洞，晚出洞，盡量少刷坡的設(shè)計(jì)理念，洞門結(jié)構(gòu)外露段與埋入段結(jié)構(gòu)用同種材料整體灌筑，洞門結(jié)構(gòu)與后續(xù)結(jié)構(gòu)之間設(shè)2 cm變形縫一道，襯砌結(jié)構(gòu)采用C35鋼筋混凝土。

圖1 喇叭口洞門結(jié)構(gòu)示意(單位:cm)

2 喇叭口洞門模板設(shè)計(jì)方案比選

喇叭口洞門施工有兩種模板設(shè)計(jì)方案，關(guān)鍵在于內(nèi)模設(shè)計(jì):①采用標(biāo)模+腳手架方式;②采用整體模板臺車。采用標(biāo)模+腳手架方式，結(jié)構(gòu)整體性差，安全質(zhì)量不易保證。施工后隧道襯砌內(nèi)表面模板接縫痕跡多、輪廓不圓順，外觀質(zhì)量較差。且組件繁多，裝配、拆卸工效低，轉(zhuǎn)場繁雜。故內(nèi)模采用整體模板臺車設(shè)計(jì)，外模采用標(biāo)模在模板臺車上固定。臺車采用模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)安全，施工質(zhì)量易于控制，拆卸方便快捷，便于倒運(yùn)。

喇叭口洞門模板臺車總長15 m，由模板總成、液壓總成、門架總成、絲杠支撐總成、行走總成五大部分組成，見圖2。模板總成由頂拱模板、側(cè)拱模板組成。頂拱模板與側(cè)拱模板采用軸銷連接，從而達(dá)到拆裝方便的目的，同時(shí)便于模板支設(shè)脫模。模板板寬2 040 mm，頂拱模板設(shè)有注漿口3個(gè)，側(cè)拱模板設(shè)有觀察窗24個(gè)，方便混凝土振搗及觀察。模板一次制作成型，光潔度好，有效解決了外觀質(zhì)量問題。為提高模板臺車的自動化程度，采用全液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)和電動機(jī)驅(qū)動行走系統(tǒng)。

圖2 喇叭口模板臺車結(jié)構(gòu)示意(單位:mm)

出于節(jié)省成本考慮，模板臺車液壓總成、門架總成、絲杠支撐總成等利用原隧道模板臺車進(jìn)行改造。門架部分將原來行走梁制作加長節(jié)，各榀門架按模板對應(yīng)位置進(jìn)行移位改造，新制附門架以便調(diào)節(jié)門架支撐系統(tǒng)寬度。絲杠支撐系統(tǒng)根據(jù)臺車斷面進(jìn)行加長。

3 設(shè)計(jì)、制作關(guān)鍵技術(shù)

喇叭口臺車設(shè)計(jì)、制作關(guān)鍵在于模板制作和門架支撐方面，具體解決以下5個(gè)問題。

3.1 頂拱與側(cè)拱模板分模位置

臺車分模以圓心線向上5 488 mm處為頂拱與側(cè)拱模板分模點(diǎn)，臺車前后端及中部各模板均按此位置分模，保證分模面與圓心橫切面平行，頂拱模板單塊高度均發(fā)生變化。此分模可保證側(cè)拱模板與頂拱模板鉸接在同一水平面上，便于側(cè)模支撐和收縮轉(zhuǎn)動。

3.2 面板扇形下料工藝

臺車單塊模板面板展開為扇形，需采用扇形下料，面板下料采用半自動火焰切割機(jī)進(jìn)行。下料工藝為:臺車面板下料采用整體下料方式，即面板整體鋪設(shè)，先畫出兩端邊弧線，再畫出中間分?；【€，最后畫兩側(cè)邊線。邊線向外150 mm為切割預(yù)留量，以便保證頂拱模板和側(cè)拱模板接口直順。根據(jù)分?；【€向內(nèi)100 mm拼點(diǎn)弧形切割機(jī)跑道，切割機(jī)跑道采用30 mm×3 mm扁鋼制作。切割時(shí)，將火焰切割機(jī)外側(cè)輪放置在弧形跑道上進(jìn)行切割。

3.3 頂拱和側(cè)拱模板拼點(diǎn)工藝

模板整體拼點(diǎn)，先架設(shè)工裝平臺，再在工裝上架設(shè)模板法蘭，最后鋪設(shè)面板。

1)頂拱模板整體拼點(diǎn)。頂拱模板拼點(diǎn)可利用上縱梁進(jìn)行架設(shè)，上縱梁架設(shè)按梯形架設(shè)，與頂拱法蘭縱向定位。工裝定位后，安裝頂拱模板支架，定位頂拱弧法蘭，頂拱法蘭中心與工裝中心左右對齊，高低位置呈1∶5斜面進(jìn)行定位。

頂拱模板工裝拼點(diǎn)完成后，根據(jù)模板弧長劃線切割預(yù)留量，安裝擋頭板。在第一塊模板和第六塊模板上，前后兩端距面板邊50 mm向內(nèi)側(cè)劃線，連接兩點(diǎn)在第二、三、四、五塊模板作出標(biāo)記，此標(biāo)記為頂拱模板鉸接吊耳中心安裝位置。

2)側(cè)拱模板拼點(diǎn)。側(cè)拱模板需重新焊接拼點(diǎn)工裝，側(cè)拱法蘭定位以隧道腰線位置與工裝中心線重合為基準(zhǔn)，進(jìn)出口端高低位置以腰線處1∶5斜面為準(zhǔn)。側(cè)拱模板拼點(diǎn)完成后，重新劃線，切割模板預(yù)留量，安裝擋頭板即可。

3.4 頂拱與側(cè)拱模板鉸接裝配工藝

頂拱與側(cè)拱模板采用鉸接裝配工藝，連接轉(zhuǎn)動靈活，脫模方便。模板加筋焊接完成后，進(jìn)行鉸接拼裝，頂拱模板按原擋頭板標(biāo)記吊耳孔中心，拼點(diǎn)鉸接吊耳。側(cè)拱模板鉸接吊耳以頂拱模板鉸接吊耳為準(zhǔn)，進(jìn)行拼點(diǎn)，具體步驟如下:

1)輪廓線放樣。以一組模板(相對應(yīng)同一斷面，一塊頂拱模板，兩塊側(cè)拱模板)大斷面為準(zhǔn)在地面放樣輪廓線。

2)模板對位。將頂拱和側(cè)拱模板按輪廓線擺放到位，調(diào)整好外形尺寸。

3)側(cè)拱鉸接吊耳焊接。模板對位調(diào)整好后，以頂拱模板鉸接吊耳為準(zhǔn)，拼點(diǎn)側(cè)拱鉸接吊耳。

3.5 絲杠支撐系統(tǒng)與模板支撐連接

臺車呈圓錐體，則側(cè)拱模板縱聯(lián)與門架呈八字形斜面，支撐角度發(fā)生變化，絲杠與門架產(chǎn)生夾角，成斜向支撐。臺車在襯砌時(shí)，極不穩(wěn)固，易發(fā)生跑?，F(xiàn)象。故在制作時(shí)，對側(cè)模縱聯(lián)吊耳進(jìn)行斜向焊接，保證吊耳與絲杠連接銷軸線與門架縱向平行，才可消除此類事故發(fā)生。

絲杠和油缸吊耳單組分為兩塊，兩塊吊耳中心高不同，焊接后向第一拼(即向隧道進(jìn)口端)方向傾斜。

圖3 安裝過程中喇叭口洞門模板臺車

4 臺車安裝

喇叭口洞門模板加工完成后，按照組裝圖進(jìn)行試拼，根據(jù)試拼成果進(jìn)行整改。試拼滿足設(shè)計(jì)要求后，按組裝順序及組件編號，運(yùn)至現(xiàn)場。模板臺車采用模塊化設(shè)計(jì)，最大組件尺寸為9.5 m×2.1 m，最重組件質(zhì)量為2.9 t。現(xiàn)場吊裝采用人工與吊車配合的方式，吊車選型根據(jù)最大組件的尺寸、重量及吊裝高度確定。臺車吊裝調(diào)試完畢后(見圖3)，在模板表面涂抹脫模劑，然后綁扎鋼筋、安裝外模、澆筑混凝土。

5 結(jié)語

喇叭口洞門是解決客運(yùn)專線大斷面隧道空氣動力學(xué)效應(yīng)的一種較好洞門類型，為保證模板結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性及安全質(zhì)量，應(yīng)采用整體模板臺車施工。喇叭口洞門模板臺車的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于解決模板制作、頂拱與側(cè)拱模板連接、門架支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作等關(guān)鍵技術(shù)問題，通過數(shù)十座隧道洞門的應(yīng)用實(shí)踐，所采用的喇叭口洞門模板臺車設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，施工質(zhì)量良好。

［1］劉旭陽．隧道襯砌模板臺車設(shè)計(jì)的探討［J］．中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2007(2):42-46．

［2］楊明剛．隧道襯砌施工模板臺車的設(shè)計(jì)［J］．四川建筑，2005 (3):153-154，157．

［3］張柯．大斷面隧道襯砌臺車結(jié)構(gòu)優(yōu)化施工技術(shù)探討［J］．科技信息，2011(1):341-342．

［4］甄洪亮．秦嶺隧道襯砌模板臺車有關(guān)浮力受力分析［J］．隧道建設(shè)，2001(2):48-50．

［5］中華人民共和國鐵道部．TZ 214—2005客運(yùn)專線鐵路隧道工程施工技術(shù)指南［S］．北京:中國鐵道出版社，2005．

［6］中華人民共和國鐵道部．客運(yùn)專線鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)［S］．北京:中國鐵道出版社，2005．

Key technology in design and manufacture of formwork jumbo used for horn-shaped portal section of tunnel on passenger-dedicated railway

ZHANG Ganghong，YUAN Ren'ai
(China Railway First Group Co．，Ltd．，Xi'an Shaanxi 710054，China)

Horn-shaped buffer structure portal is the main solution for aerodynamic effect of large section tunnel in passenger-dedicated line．Combining with the actual situation of tunnel horn-shaped portal in Changsha-Kunming Hunan province section of Shanghai-Kunming passenger-dedicated line，this paper studied the design，manufacture and installation key technology for formwork jumbo of tunnel lining and improved the portal assembly and screw support assembly of original tunnel formwork jumbo，which could solve the tunnel horn-shaped portal lining in passenger-dedicated line．

Passenger-dedicated line;T unnel;Formwork jumbo;Design;M anufacture

U455．91

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2015．04．16

1003-1995(2015)04-0059-03

(責(zé)任審編趙其文)

2014-05-22;

2015-01-19

張剛宏(1981—)，男，陜西渭南人，助理工程師。