明挖隧道模板臺(tái)車(chē)的現(xiàn)狀、發(fā)展及展望

梁博博

（中鐵廣州局三公司新白廣城際鐵路項(xiàng)目部，廣東 肇慶526020）

1 引言

在澆筑隧道襯砌混凝土中，模板臺(tái)車(chē)是必不可少的施工設(shè)備，加上其他機(jī)械的輔助作用，能極大地減少勞動(dòng)力的投入，進(jìn)行隧道襯砌施工時(shí)還能提高機(jī)械化效率，縮短施工工期。模板臺(tái)車(chē)不僅操作方便且成本低，而且其機(jī)構(gòu)還可靠、隧道成型面好等。因此，模板臺(tái)車(chē)在國(guó)防軍工、市政、水利水電以及鐵路、公路等施工中被廣泛應(yīng)用。

根據(jù)不同的隧道工程，襯砌臺(tái)車(chē)又劃分成全圓穿行式、全圓針梁式、漸變面式、直墻變截面邊頂拱式、邊頂拱式等。根據(jù)不同的用戶需求，能夠進(jìn)行機(jī)動(dòng)選擇形式,如簡(jiǎn)易式組合模板、機(jī)械式鋼模板、全液壓拖動(dòng)式、全液壓自行式等，根據(jù)隧道的長(zhǎng)短以及施工的工期，臺(tái)車(chē)長(zhǎng)度可選擇12m、10.5m、9m、7.5m、6m 等長(zhǎng)度。

2 隧道模板臺(tái)車(chē)現(xiàn)狀

國(guó)外大型隧道施工基本上采用模板臺(tái)車(chē)完成。非常著名的案例是曼格拉隧道工程，采用兩套9m 隧道臺(tái)車(chē)，最高月完成170.4m。另外，蘇聯(lián)的英古里電站引水隧道工程采用模板臺(tái)車(chē)，底部反拱砼澆筑月完成300m。

改革開(kāi)發(fā)后，中國(guó)才陸續(xù)將模板臺(tái)車(chē)引進(jìn)國(guó)內(nèi)。日本是在1983年的大瑤山隧道工程中引入的模板臺(tái)車(chē)，臺(tái)車(chē)模板斷面達(dá)105 平方米。另外，魯布格水電工程首次使用了針梁臺(tái)車(chē)，這種臺(tái)車(chē)在當(dāng)時(shí)是首次使用。之后，針梁臺(tái)車(chē)得到了極大推廣。北京地鐵復(fù)八線采用了穿行式分體模板臺(tái)車(chē)，使得澆筑質(zhì)量大大提高?？梢哉f(shuō)模板臺(tái)車(chē)是隧道工程不可或缺的組成部分。模板臺(tái)車(chē)廣泛應(yīng)用于水利隧道，鐵路隧道，公路隧道等暗挖隧道。而地鐵車(chē)站，地鐵區(qū)間等明挖隧道施工主要使用盤(pán)口腳手架和竹膠板、三角模板施工，三公司新白廣項(xiàng)目現(xiàn)根據(jù)施工的實(shí)際需要,首次將一種全液壓自行式、電液驅(qū)動(dòng)的模板臺(tái)車(chē)應(yīng)用于明挖隧道工程。

3 明挖隧道施工工法

先全部挖除車(chē)站主體，再對(duì)車(chē)站主體進(jìn)行施工的一種方法稱(chēng)為明挖車(chē)站施工法，該種方法能有效縮短工期，還能加快速度，且作業(yè)面極廣。相比暗挖法，明挖施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)更多，在保證地鐵工程質(zhì)量的提前下，還能有效節(jié)約造價(jià)成本，加快施工進(jìn)程，在服務(wù)上也更全面，能配備地下商場(chǎng)、休息場(chǎng)所、換乘站以及娛樂(lè)場(chǎng)所等設(shè)施。不僅如此，明挖施工技術(shù)法操作也比暗挖法更簡(jiǎn)單，可見(jiàn)，修建地鐵工程的第一選擇方法應(yīng)為明挖施工技術(shù)法。明挖車(chē)站施工法雖然優(yōu)點(diǎn)眾多，但也依舊存在著一些制約因素，例如，其必須在足夠大的施工場(chǎng)地中進(jìn)行施工，可見(jiàn)，建設(shè)城市車(chē)站時(shí)選擇明挖車(chē)站施工法也會(huì)有諸多困難。

在地鐵明挖車(chē)站施工方法中有如下幾種：懸臂支護(hù)法開(kāi)挖，放坡開(kāi)挖法，圍護(hù)結(jié)構(gòu)加支撐明挖法，其中圍護(hù)結(jié)構(gòu)加支撐明挖法使用最為普遍。圍護(hù)結(jié)構(gòu)加支撐明挖法主要是應(yīng)用于當(dāng)基坑深度較大時(shí)，會(huì)受到較大的土體側(cè)壓力，為了保證土體的穩(wěn)定性，通常采用地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)圍護(hù)，然后再通過(guò)加強(qiáng)支撐圍護(hù)的方式提高其穩(wěn)定性。在使用模板臺(tái)車(chē)時(shí)，可達(dá)到整體澆筑的效果，對(duì)需要進(jìn)行鋼支撐倒撐的區(qū)間、車(chē)站采用分節(jié)式臺(tái)車(chē)模板的方案，先澆筑側(cè)墻至臺(tái)撐位置，等側(cè)墻凝固形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)后拆除臺(tái)撐再澆筑上半部分。

4 明挖隧道模板臺(tái)車(chē)構(gòu)成及使用

4.1 明挖隧道模板臺(tái)車(chē)構(gòu)成

圖1為澆筑地鐵區(qū)間側(cè)墻的地鐵臺(tái)車(chē)結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。

圖1 臺(tái)車(chē)結(jié)構(gòu)示意圖

①模板總成。模板由側(cè)模構(gòu)成臺(tái)車(chē)側(cè)墻橫斷面，模板總長(zhǎng)為12m，每塊1.5m，共8 塊。由面板、法蘭、加強(qiáng)筋板等組成。側(cè)?？v長(zhǎng)方向的側(cè)模通梁由槽鋼對(duì)焊而成，要維持側(cè)模整體剛度，需要通過(guò)連接絲桿和門(mén)架進(jìn)行；另外，側(cè)模下方的對(duì)地絲桿對(duì)小動(dòng)模底部有防止跑模的作用。

FA16-T支持作為AG使用，可以通過(guò)IP承載網(wǎng)絡(luò)，以SIP協(xié)議接入IMS或NGN網(wǎng)絡(luò)，或者以H.248協(xié)議與媒體網(wǎng)關(guān)控制器MGC對(duì)接。在這兩種情況下AG分別稱(chēng)之為SIPAG和H.248AG。

②門(mén)架總成。在整個(gè)臺(tái)車(chē)中，門(mén)架為主要的承重構(gòu)件，通過(guò)銷(xiāo)軸或螺栓將縱梁、立柱以及橫梁進(jìn)行連接而成。

③主行走機(jī)構(gòu)。臺(tái)車(chē)行走機(jī)構(gòu)是各由兩個(gè)主動(dòng)和從動(dòng)行走機(jī)構(gòu)組成。門(mén)架的縱梁是和行走機(jī)構(gòu)相連，電動(dòng)機(jī)的功率2×7.5kW，電機(jī)轉(zhuǎn)速為970r/min。

④絲桿支撐系統(tǒng)。絲桿支撐系統(tǒng)共有以下幾種，側(cè)模絲桿、對(duì)地絲桿、對(duì)軌絲桿、縱梁連接絲桿。絲桿支撐系統(tǒng)的作用主要是支撐模板與門(mén)架，保持整個(gè)臺(tái)車(chē)的穩(wěn)定性。

⑤電氣液壓系統(tǒng)。電氣系統(tǒng)的主要功能是控制行走電機(jī)的正反方向、啟動(dòng)和停止運(yùn)行，能夠給液壓系統(tǒng)帶來(lái)動(dòng)力，行走機(jī)構(gòu)功能具有控制正反方向和保護(hù)過(guò)載的作用。

4.2 明挖隧道模板臺(tái)車(chē)使用

臺(tái)車(chē)的使用主要分成四個(gè)階段，即行走、立模、澆注以及脫模。

4.2.1 臺(tái)車(chē)行走與就位

安裝臺(tái)車(chē)完畢后，需對(duì)各部結(jié)構(gòu)的到位情況進(jìn)行檢測(cè)，然后進(jìn)行初步調(diào)試，要求各螺旋千斤頂動(dòng)作可靠，各基本尺寸達(dá)到要求。

確定臺(tái)車(chē)工作位置的軌面標(biāo)高正確后，保證軌道相對(duì)隧道中心線對(duì)稱(chēng)，軌面平整。

準(zhǔn)備工作完成后，啟動(dòng)液壓系統(tǒng)，操作多路換向閥，讓側(cè)向油缸收回，使下?？偝墒栈?。

收回豎向油缸，使上?？偝上陆?，在油缸動(dòng)作前，要縮回相應(yīng)托架支撐千斤。

操作臺(tái)車(chē)行走電器按鈕，使臺(tái)車(chē)在電機(jī)牽引下自動(dòng)行走到工作位置。

臺(tái)車(chē)就位后，鎖定行走輪，旋出基腳千斤撐緊鋼軌，防止臺(tái)車(chē)移動(dòng)。

4.2.2 臺(tái)車(chē)立模

在臺(tái)車(chē)立模工作過(guò)程中，合上模板臺(tái)車(chē)的電源開(kāi)關(guān)，按下油泵電機(jī)啟動(dòng)按鈕，讓液壓站工作，配合測(cè)量人員，操作多路換向閥手柄，通過(guò)調(diào)整，使模板外形達(dá)到施工要求。

操作多路換向閥手柄，使平移油缸工作，左右調(diào)節(jié)，使模板外形中心線與隧道中線調(diào)節(jié)重合。

操作多路換向閥手柄，讓豎向油缸工作，升降調(diào)節(jié)，使上模總成外形達(dá)到施工要求。

操作多路換向閥手柄，讓側(cè)向油缸工作，伸縮調(diào)節(jié)，使下?？偝赏庑芜_(dá)到施工要求。

臺(tái)車(chē)模板外形達(dá)到混凝土施工要求后，應(yīng)將托架支撐千斤撐緊托架縱梁，將側(cè)向千斤旋出，撐緊千斤縱連撐管，此時(shí)上下模板總成結(jié)合密貼。

4.2.3 臺(tái)車(chē)的澆筑與脫模

在臺(tái)車(chē)脫模工作過(guò)程中，要充分注意混凝土達(dá)到所規(guī)定的時(shí)間方可脫模。先撤除臺(tái)車(chē)前后周邊有關(guān)的模板，然后啟動(dòng)液壓站工作。收回側(cè)向千斤頂，操作換向閥手柄，縮回側(cè)向油缸，收回下模板總成，使其離開(kāi)混凝土?？刂曝Q向油缸，使鋼模板臺(tái)車(chē)側(cè)模板離開(kāi)襯砌面。脫下上模板總成，使其離開(kāi)混凝土。在油泵電機(jī)停止后，清洗臺(tái)車(chē)，除掉模板表面上粘接的混凝土。反復(fù)循環(huán)立模、澆筑、脫模、行走這四個(gè)工作過(guò)程，就形成了鋼模板臺(tái)車(chē)的整個(gè)作業(yè)。

5 明挖隧道模板臺(tái)車(chē)現(xiàn)狀及發(fā)展

目前，國(guó)內(nèi)大部分明挖隧道施工主要使用盤(pán)口腳手架和竹膠板、三角模板，因?yàn)槟_手架搭設(shè)可以任意調(diào)整模板的角度和位置，適應(yīng)性強(qiáng)[1]。但是采用上述方法的弊端也是非常明顯的，竹膠板使用次數(shù)少，澆筑幾次砼后就需要重新制作，并且每一砼都需要重新搭設(shè)腳手架，對(duì)工期要求緊的工程，這種方法是無(wú)法滿足使用要求的，因此，明挖隧道模板臺(tái)車(chē)在慢慢地占據(jù)市場(chǎng)。

近幾年，修建地鐵成為大城市的旋律，特別是沿海城市。這些地鐵隧道工程也催生了大量模板臺(tái)車(chē)的應(yīng)用。廣州地鐵，廣佛環(huán)城際鐵路，廣南鐵路等項(xiàng)目都陸續(xù)使用模板臺(tái)車(chē)。可以說(shuō)，以后的明挖隧道會(huì)越來(lái)越多地使用模板臺(tái)車(chē)。

6 明挖隧道模板臺(tái)車(chē)展望

第一，明挖隧道模板臺(tái)車(chē)通用化。制定臺(tái)車(chē)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)臺(tái)車(chē)絕大部分部件的標(biāo)準(zhǔn)化，通用化。這樣一個(gè)工程結(jié)束后，就可以稍加改造或者不需改造就可以直接到下一個(gè)工地繼續(xù)使用。

第二，計(jì)算機(jī)輔助，實(shí)現(xiàn)澆筑過(guò)程智能化。在澆筑過(guò)程中通過(guò)技術(shù)手段時(shí)時(shí)監(jiān)控混凝土澆筑質(zhì)量，當(dāng)發(fā)現(xiàn)澆筑質(zhì)量不符合要求時(shí)，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)匹配相應(yīng)的措施進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到工程實(shí)際要求。

第三，無(wú)人化操作。通過(guò)視頻監(jiān)控技術(shù)及無(wú)線遙控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)臺(tái)車(chē)澆筑過(guò)程無(wú)人化操作，人員遠(yuǎn)離隧道澆筑現(xiàn)場(chǎng)，減少人員傷亡事故。

7 結(jié)語(yǔ)

明挖隧道使用模板臺(tái)車(chē)可以大大節(jié)省時(shí)間、人力、物力，加快施工進(jìn)度，整體性好，穩(wěn)定性強(qiáng)，但明挖隧道模板臺(tái)車(chē)整體式模需要研制一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,性能可靠,操作快捷,重量輕,成本低,適用于各種斷面的多功能模板臺(tái)車(chē)，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在模板臺(tái)車(chē)占據(jù)明挖隧道市場(chǎng)份額越來(lái)越大的背景下，市場(chǎng)的需求也會(huì)不斷推動(dòng)模板臺(tái)車(chē)朝著通用化，智能化，無(wú)人化等方向發(fā)展。