楚烽隧道12m防水板鋼筋自動化安裝一體臺車施工技術(shù)

李雙將

摘 要：結(jié)合鄭萬高鐵施工實踐通過采用12m防水板鋼筋自動化安裝一體臺車施工技術(shù)有效解決了高鐵大斷面隧道施工期間多工序作業(yè)相互干擾，一機多用，增大了作業(yè)空間，更好地減小了人員勞動強度和工作效率，提高了施工的安全質(zhì)量等問題。同時一次性鋪設(shè)6m寬幅防水板減少搭接，更好地保證了防水系統(tǒng)整體效果，充分地提高了大斷面隧道施工質(zhì)量、安全可控程度。可為類似工程提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：防水板 二襯鋼筋 自動 一體臺車

中圖分類號：U451.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）01（a）-00-03

隧道施工既要保障各工序有效銜接，減少干擾，又要保障機械設(shè)備作業(yè)空間。鄭萬高鐵楚烽隧道采用12m防水板鋼筋自動化安裝一體臺車施工技術(shù)，有效地進行一機多用，可以施工土工布、6m寬幅防水板、二襯鋼筋安裝等工序，節(jié)省作業(yè)空間，減少干擾，減少工序時間，減少工人勞動強度，提高了防排水質(zhì)量，減少損耗，極大地提高了隧道施工質(zhì)量與速度。

1 工程概況

鄭萬高鐵湖北段楚烽隧道位于湖北省?？悼h，全長8708m，為單洞雙線隧道。洞身主要通過志留系頁巖夾砂巖，奧陶系炭質(zhì)頁巖、硅質(zhì)頁巖、前震旦系編制砂巖夾礫巖、頁巖，斷層角礫巖、斷層壓碎巖等底層，隧址區(qū)巖溶中等～強烈發(fā)育。

開挖斷面大，III～V級圍巖面積是139.9～155.05m2。隧道土工布單幅寬3m、單卷長60m，重72kg；防水板采用6m寬幅防水板。單卷長30m，重360kg；襯砌主筋主要為HRB400φ25、HRB400φ22，設(shè)計間距20cm，全環(huán)單根長26.5～27m，重100～110kg。

2 施工原理

防水板鋼筋自動化安裝一體臺車如圖1所示，施工效果如圖2所示。

2.1 臺車結(jié)構(gòu)組成

臺車主要參數(shù)：有效長度12m，行走限速3.4m/min，總重量28t，限高6.2m，限寬5.1m。正、側(cè)面圖如圖2、圖3所示。

2.2 臺車主體

臺車主體由鋼結(jié)構(gòu)框架焊接和螺栓連接等方式，結(jié)構(gòu)簡易，受力安全。受力桿件是由鋼結(jié)構(gòu)栓接而成，主要用于安裝防水板鋪設(shè)系統(tǒng)和鋼筋提升系統(tǒng)等，其上設(shè)有可伸縮的工作平臺。

2.3 行走系統(tǒng)

臺車采用輪軌式行走裝置。兩側(cè)各有4臺2.2kw帶有滾輪的電機，2臺用于行走，剩余2臺用于頂升。軌道兩端設(shè)置有雙向液壓鎖，當(dāng)臺車到位后自動鎖牢，防止臺架在外力下自由移動，避免溜車事故。

2.4 鋪設(shè)系統(tǒng)

鋪設(shè)裝置與臺車長度一致，由2臺2.2kW的電機系統(tǒng)控制可裝鋪設(shè)卷材的滑座在弧形軌道走梁上自由移動，滑座可控制鋪設(shè)方向，保證鋪設(shè)面平整、到位。

（1）在臺車一側(cè)的底層平臺上沿臺車縱向設(shè)置土工布防水板盛具，在夾具夾持通過傳動鏈拉展時能滾動出布，起減小摩擦，防止磨損，同時起限位作用。

（2）在盛具上一層平臺下方適當(dāng)位置設(shè)置卷揚機。

（3）在盛具另一側(cè)臺車底層平臺設(shè)置一組往復(fù)式鏈式傳動裝置，其多股傳動鏈沿隧道縱向均布且與隧道環(huán)向平行，傳動鏈外側(cè)穿行于臺車組合式頂出裝置與洞壁間間隙，內(nèi)側(cè)從組合式頂出裝置頂出桿內(nèi)或下穿行，從而形成閉合式傳動鏈。

（4）在臺車環(huán)向適當(dāng)位置設(shè)置若干組二襯環(huán)向鋼筋組合式頂出裝置。

（5）夾具將土工布（防水板）出布端夾持，拉展時，避免布與組合式頂出裝置及臺車臺架刮蹭。

2.5 提升系統(tǒng)

提升系統(tǒng)在臺車兩端，由4根管桁架剛性連接而成，為凹槽形式，是鋪設(shè)二襯鋼筋的吊升作業(yè)平臺，平臺可沿隧道縱向旋轉(zhuǎn)90°，可一次性容納提升15根二襯環(huán)向鋼筋。其結(jié)構(gòu)如圖4所示。

（1）在臺車環(huán)向設(shè)置同二襯弧形軌道（半徑小于二襯半徑），并可沿臺車縱向移動。（2）設(shè)置驅(qū)動弧形軌道沿臺車行走的往復(fù)式裝置。（3）設(shè)置環(huán)向鋼筋拉拽裝置。（4）設(shè)置鋼筋由地面到入軌點的拉拽裝置。（5）弧形軌道的適當(dāng)位置設(shè)置鋼筋的入軌點高度適當(dāng)，太靠地面，鋼筋入軌后會變形。（6）入軌點設(shè)可調(diào)導(dǎo)向輪使鋼筋入軌，沿途在適當(dāng)位置設(shè)置一定數(shù)量的限位輪。鋼筋拉曳端到位后，將末端歸置至所需處位置。

2.6 頂升系統(tǒng)

鋼筋頂升裝置由二襯鋼筋縱向卡具和環(huán)向支撐組成。鋼筋頂升定位，豎向3排卡距，橫向4排（左右各2排）。頂升裝置如圖5所示。

3 施工方案、方法

3.1 施工方案

現(xiàn)場施工采用防水板鋼筋自動化安裝一體臺車之后仰拱填充，考與到仰拱棧橋引橋的作業(yè)空間，同時下方可以滿足其他工序設(shè)備和人員正常通過。當(dāng)臺車就位后，就可以進行土工布、防水板、二襯鋼筋安裝等流水工序作業(yè)。當(dāng)下一板12m區(qū)段，監(jiān)控量測數(shù)據(jù)已穩(wěn)定，仰拱填充強度已達到≥70%后，就可以進行下一個12m的循環(huán)施工。

3.2 施工方法

3.2.1 土工布（防水板）鋪設(shè)

（1）將待鋪設(shè)的土工布（防水板）運送至臺車旁，放置到盛具所在平臺，用卷揚機將其吊入盛具中。

（2）用夾具將土工布（防水板）卷外漏端夾住，同時將夾具多點固定到往復(fù)式鏈式傳動裝置的傳動鏈上。

（3）啟動往復(fù)式鏈式傳動裝置，土工布（防水板）被閉合式傳動鏈內(nèi)側(cè)托住，同時外側(cè)將其沿隧道洞壁拖拽至臺車另一端，將整個臺車外部覆蓋，土工布（防水板）出布長度適中。

（4）啟動組合式頂出裝置，將鋪展開的土工布（防水板）沿洞壁頂升到位

（5）人工將土工布（防水板）與已鋪覆好部分邊沿對齊，并留足搭接寬度進行固定。

3.2.2 二襯鋼筋安裝

（1）將加工好的多節(jié)鋼筋采用套筒連接成環(huán)向鋼筋交底長度。

（2）二襯環(huán)向鋼筋鋪設(shè)準備：將弧形軌道?？吭谂_車主體前進一端，通過人工或鋼筋入軌輔助裝置將待鋪設(shè)的至少一支二襯環(huán)向鋼筋的前端拉拽至入軌導(dǎo)向裝置處；一次可裝入15根鋼筋。

（3）二襯環(huán)向鋼筋拉拽就位：將一端已拉拽至鋼筋入軌導(dǎo)向裝置處；通過牽引驅(qū)動裝置和柔性牽引構(gòu)件拉拽該待鋪設(shè)的環(huán)向鋼筋，以使其在弧形軌道上彎曲成弧拱形；

（4）裝好環(huán)向鋼筋的弧形盛具，在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)中的動力裝置——電動轆轤和鋼絲繩的牽引下圍繞其轉(zhuǎn)軸90°旋轉(zhuǎn)由地面轉(zhuǎn)至臺車前端立面。

（5）鋼筋末端限位：通過端部限位裝置對鋼筋的兩個端部進行限位，并解除二襯環(huán)向鋼筋與拉拽小車的固定連接狀態(tài)。

（6）鋼筋排布及一端固定：將弧形軌道從臺車主體一端向另一端移動；在前行的連續(xù)移動或間斷停頓過程中，按縱向分布位置和數(shù)量從弧形軌道上將環(huán)向鋼筋取下，并將取下的鋼筋一端與對應(yīng)側(cè)隧道矮邊墻中伸出的預(yù)留鋼筋焊接固定。

4 綜合效果

（1）降低工人勞動強度，該臺車與簡易臺車相比能顯著減少勞動強度。防水板自動鋪設(shè)裝置無需輔助工具可輕松實現(xiàn)鋪裝，安裝二襯鋼筋時，利用定位桿上的鋼筋卡槽可將數(shù)根長達26m的環(huán)向鋼筋一次性提升至拱頂，一次性安裝。

（2）提高了施工質(zhì)量。相比傳統(tǒng)工法，防水板和土工布鋪設(shè)過程中能及時調(diào)整鋪設(shè)位置，土工布的固定和防水板的焊接方便，杜絕出現(xiàn)防水板局部焊穿、漏焊的現(xiàn)象，保證了焊接質(zhì)量，利用提升裝置能輕松將整環(huán)二襯鋼筋提升至相應(yīng)位置，保證了鋼筋間距的要求。

（3）提高了施工效率，每個班次作業(yè)人數(shù)減少。與傳統(tǒng)工效對比，臺車鋪敷行走驅(qū)動裝置實現(xiàn)了自動上料，該臺車安裝一板土工布、6m寬幅防水板從4人減少至2人，從24h減少至12h；二襯鋼筋安裝從12人減少至8人，從18h減少至13h。

（4）工作安全系數(shù)高。臺車有規(guī)范和完整的液壓和電路系統(tǒng)。臺車的固定平臺設(shè)有護欄、護梯，保證了施工人員安全。

（5）作業(yè)平臺豐富。臺車上設(shè)有兩層推拉式工作平臺，不影響臺車移動。

5 結(jié)語

防水板鋼筋自動化安裝一體臺車是在大斷面隧道施工中具有自動行走，自動鋪設(shè)土工布、防水板，自動提升并安裝鋼筋的一種新型臺車，實現(xiàn)隧道施工“以工裝保證工藝，以工藝保證質(zhì)量”的目標。操控簡便，行走靈活，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，安全可控。更好地加快工序銜接，加快施工進度，保證施工質(zhì)量，減少勞動強度，降低安全風(fēng)險，提高了隧道施工的綜合工效，進一步提升了高速鐵路大斷面隧道機械化配套施工水平，提高了隧道施工的綜合能力。

參考文獻

[1] 王志堅.高速鐵路隧道機械化修建技術(shù)創(chuàng)新與智能化建造展望[J].隧道建設(shè)：中文版，2018（3）：101-106.

[2] 朱科.鐵路隧道施工機械化配置的九條線作業(yè)線配置施工技術(shù)探討[J].鐵道建筑技術(shù)，2018（4）：94-98.

[3] 閆艷輝，王柏松.一種新型防水板鋪設(shè)臺車[J].機械工程師，2016（1）：194-196.