軌道罐車在特小斷面長隧洞襯砌施工中的應(yīng)用

楊 君 磊， 楊 思 梅， 王 志 鵬

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 工程概述

毗河供水一期工程第六施工分部負(fù)責(zé)承建資陽市安岳縣境內(nèi)的施工任務(wù)，全長77.36 km，由書永分干渠(流量為8.45 m3/s)、千佛分干渠(流量為2.33 m3/s)、潘書補(bǔ)水渠(流量為7 m3/s)、龍臺(tái)支渠(流量為1.3 m3/s)、長河支渠(流量為2.2 m3/s)和云峰支渠(流量為1.5 m3/s)等6條渠道組成；包括71個(gè)隧洞，全長47.4 km，其中開挖斷面為10～14 m2的長24.2 km，斷面為4.8～10 m2的長23.2 km。

該項(xiàng)目隧洞斷面面積最小、長度最長的隧洞為長河支渠殷家寺隧洞，隧洞斷面面積為4.8 m2，全長1.14 km，未設(shè)支洞。其巖體為粉砂質(zhì)泥巖，呈層狀結(jié)構(gòu)。隧洞結(jié)構(gòu)形式為城門洞型，開挖支護(hù)后的斷面尺寸為2.1 m×2.4 m(寬×高)，隧洞二襯結(jié)構(gòu)襯砌厚度為30 cm，鋼筋為雙層雙向布置，混凝土標(biāo)號(hào)為C20W4F50，襯砌后的斷面尺寸為1.5 m×1.8 m(寬×高)。

2 隧洞襯砌方案的選擇

結(jié)合該工程殷家寺隧洞的結(jié)構(gòu)形式，通過多方了解調(diào)查及施工經(jīng)驗(yàn)得知，我國在建或已建小斷面長隧洞多采用小型混凝土罐車進(jìn)行混凝土運(yùn)輸，洞內(nèi)采用小型混凝土泵機(jī)輸送混凝土入倉。對(duì)于該項(xiàng)目，面積僅為4.8 m2的隧洞只能使用0.5 m3的三輪混凝土罐車運(yùn)輸，澆筑效率低下，同時(shí),混凝土澆筑時(shí)間過長對(duì)隧洞襯砌質(zhì)量也無法完全保證。對(duì)于長隧洞,也可采用混凝土高壓泵機(jī)由上下游洞口直接輸送入倉，但該方法對(duì)泵機(jī)性能和混凝土和易性要求較高，若發(fā)生堵管，清管時(shí)間較長，若未及時(shí)采取其他措施則可能造成隧洞混凝土結(jié)構(gòu)冷縫或重新進(jìn)行拆模返工處理，給泵管內(nèi)的混凝土料造成浪費(fèi)，施工人員勞動(dòng)強(qiáng)度加大；已堵泵管的清理若不及時(shí)還可能造成泵管報(bào)廢。而該工程的主要問題是解決特小斷面長隧洞混凝土洞內(nèi)運(yùn)輸?shù)碾y題。項(xiàng)目部通過市場調(diào)查并與多家罐車生產(chǎn)廠家經(jīng)過技術(shù)協(xié)商，最終確定與建工建邦合作，設(shè)計(jì)了一輛容量為3 m3的柴油系統(tǒng)軌道式罐車用于混凝土洞內(nèi)運(yùn)輸，同時(shí)配備了一臺(tái)40型混凝土輸送泵輸送混凝土入倉，隧洞混凝土襯砌模板采用液壓移動(dòng)式鋼模臺(tái)車。

3 工藝原理

該施工方法一改常規(guī)的輪式罐車運(yùn)輸和長距離泵送混凝土輸送方法，待隧洞底板清理完成后澆筑混凝土墊層至設(shè)計(jì)建基面，墊層要求澆筑平整且振搗密實(shí)，將軌道鋪設(shè)在混凝土墊層上，軌道型號(hào)根據(jù)罐車和運(yùn)輸混凝土的重量進(jìn)行選擇，根據(jù)罐車輪距，測(cè)量人員放出軌道安裝線，作業(yè)人員沿線進(jìn)行軌道鋪設(shè)，采用魚尾板和內(nèi)支撐焊接固定，軌道需安裝牢固以確保軌道罐車的正常行走。軌道混凝土罐車采用3 m3罐體裝料，行走速率為5 km/h，罐車行走及罐體運(yùn)轉(zhuǎn)均采用柴油動(dòng)力系統(tǒng)，對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的排煙孔設(shè)置水箱過濾以降低洞內(nèi)的煙塵濃度。罐體尺寸高度為1.98 m，寬度為1.44 m，長度為6.2 m，作為小斷面長隧洞混凝土的澆筑運(yùn)輸系統(tǒng)。隧洞洞口上方設(shè)置混凝土拌和系統(tǒng)，順坡搭設(shè)溜槽，混凝土拌和完成后將直接輸送至軌道罐車內(nèi)裝運(yùn)。軌道罐車將混凝土運(yùn)送至澆筑工作面，卸料至洞內(nèi)40型泵機(jī)，泵送入倉。

3.1 工藝流程

特小斷面長隧洞襯砌施工工藝流程見圖1。

圖1 特小斷面長隧洞襯砌施工工藝流程圖

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 隧洞底板的清理及軌道安裝

隧洞在開挖工序施工完成后，組織人員、設(shè)備按照設(shè)計(jì)要求對(duì)隧洞底板浮渣和松散巖石進(jìn)行清理，并采用墊層混凝土按照隧洞設(shè)計(jì)的底板底高程找平，隧洞底板墊層澆筑情況見圖2。

在墊層或底板混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，由測(cè)量人員現(xiàn)場放線、標(biāo)注出軌道安裝位置。隧洞軌道安裝放線標(biāo)記見圖3。罐車軌道外側(cè)采用膨脹螺栓固定，軌道內(nèi)側(cè)采用φ28鋼筋支撐與軌道焊接固定。罐車軌道需延伸至洞外，確保罐車能夠洞外接料。

適用于該隧洞的軌道罐車自重為2.2 t，罐車容量為3 m3?？紤]到罐車在滿載情況下的總重量約為9.4 t，罐車輪距為1.8 m，運(yùn)行時(shí)的最高時(shí)速為5 km/h,通過查詢規(guī)范和計(jì)算得知，型號(hào)24(24 kg/m)的軌道可滿足其運(yùn)行要求。

3.2.2 拌和系統(tǒng)的規(guī)劃和修建

在隧洞軌道安裝的同時(shí)，可以進(jìn)行拌和系統(tǒng)的規(guī)劃和修建工作。殷家寺隧洞為下挖隧洞，結(jié)合現(xiàn)場地形情況，在隧洞洞口設(shè)置拌和系統(tǒng)，通過溜槽直接將拌和系統(tǒng)中的混凝土輸送至軌道罐車入料口。若隧洞洞口不具備建設(shè)拌和系統(tǒng)的條件，可就近設(shè)置拌和系統(tǒng)，配備1～2臺(tái)輪式罐車進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。

圖2 隧洞底板墊層澆筑示意圖

圖3 隧洞軌道安裝放線標(biāo)記示意圖

拌和系統(tǒng)的修建主要包括砂石骨料及水泥倉庫、自動(dòng)稱量系統(tǒng)、拌和系統(tǒng)、兩級(jí)沉淀池等，在前期規(guī)劃中要充分考慮場地布置，確保用地充足。

3.2.3 罐車的安裝及試運(yùn)行

殷家寺隧洞臨近國道，交通便利，軌道罐車整體重量通過與廠家現(xiàn)場道路查勘，決定采用整裝運(yùn)輸軌道罐車的方案。運(yùn)輸至現(xiàn)場后，采用20 t汽車吊及人工配合安裝，隧洞軌道罐車情況見圖4。

圖4 3 m3柴油系統(tǒng)軌道混凝土罐車圖

軌道罐車在安裝完成并經(jīng)過調(diào)試后，需對(duì)罐車進(jìn)行無荷載試運(yùn)行，由廠家指派的專業(yè)人員對(duì)罐車操作手進(jìn)行培訓(xùn)，待試運(yùn)行無任何故障后方可投入使用。

3.2.4 鋼筋的加工及制安

鋼筋在鋼筋加工廠按施工圖及規(guī)范要求做下料表，經(jīng)校對(duì)無誤后下料、制作，將下料制作的誤差控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，制作好的鋼筋由載重汽車運(yùn)至洞口，通過軌道罐車在洞口將鋼筋運(yùn)輸至施工作業(yè)面進(jìn)行安裝。鋼筋的安裝位置、間距、保護(hù)層及各部位鋼筋規(guī)格型號(hào)均需符合施工詳圖的規(guī)定。

(1)用于隧洞二襯的鋼筋通過軌道罐車運(yùn)輸，需將鋼筋綁扎牢固，防止在輸送過程中鋼筋脫落，影響罐車安全；

(2)軌道罐車鋼筋的運(yùn)輸不能超過限重，鋼筋的放置需兩邊平衡，放置超重或偏重將影響罐車運(yùn)行的安全。

3.2.5 鋼模臺(tái)車的安裝及就位

鋼模臺(tái)車進(jìn)場后在隧洞洞口進(jìn)行組裝，組裝采用吊車配合，由廠家安排專業(yè)人員指導(dǎo)和培訓(xùn)。臺(tái)車進(jìn)洞前，洞內(nèi)至少需完成2～3倉底板混凝土澆筑并達(dá)到一定的強(qiáng)度，完成至少1倉邊頂拱鋼筋的安裝。臺(tái)車在洞口組裝完成后，行走至邊頂拱待澆筑部位進(jìn)行加固。

3.2.6 混凝土運(yùn)輸

混凝土采用3 m3軌道罐車運(yùn)輸，在隧洞內(nèi)具備澆筑條件后，軌道罐車的操作人員對(duì)罐車進(jìn)行全面檢查并試運(yùn)行，在無任何故障的情況下，洞口拌和系統(tǒng)開倉拌料，軌道罐車行走至洞口指定位置準(zhǔn)備接料。為保證混凝土泵送順利，第一倉運(yùn)輸砂漿潤管?；炷亮蠂?yán)格按照泵送混凝土配合比進(jìn)行拌制，確?；炷亮系暮鸵仔浴?/p>

混凝土拌和系統(tǒng)拌料完成后，通過溜槽將混凝土輸送至軌道罐車接料口，罐車罐體開始轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為2～5 r/min。罐車裝料結(jié)束后啟動(dòng)行走系統(tǒng)，將混凝土運(yùn)輸至澆筑工作面，行走速率為5 km/h。在罐車卸料前快速轉(zhuǎn)動(dòng)罐體，確保罐體內(nèi)的混凝土料通過再次快速攪拌更加均勻。人工將軌道罐車卸料槽轉(zhuǎn)動(dòng)至40型泵機(jī)接料倉，罐車卸料至泵機(jī)接料倉內(nèi)，試驗(yàn)人員隨機(jī)取樣進(jìn)行塌落度檢查和試塊制作。采用混凝土輸送泵輸送混凝土入倉后開始混凝土的澆筑。罐車洞口接料運(yùn)輸情況見圖5。

圖5 軌道罐車洞外接料示意圖

3.2.7 混凝土澆筑

澆筑時(shí)，兩側(cè)邊墻混凝土從模板邊墻處開設(shè)的下料口下料，兩側(cè)均衡上升，采用附著式及軟軸插入式振搗器振搗，下料口采用插入式振搗器振搗；在未開設(shè)下料倉的部位設(shè)置附著式振搗器振搗混凝土，頂拱采用封拱器封拱。

軌道罐車單次運(yùn)輸容量為3 m3，在完成卸料后需在混凝土泵機(jī)接料倉預(yù)留部分料，在軌道罐車再次出洞接料期間泵機(jī)間隔送料，以確保泵管不發(fā)生堵管情況。在洞內(nèi)混凝土澆筑完成、達(dá)到拆模要求后，可再次移動(dòng)模板至下一倉澆筑，并對(duì)上一倉混凝土做好灑水養(yǎng)護(hù)工作。

4 結(jié) 語

在殷家寺隧洞施工過程中，成功采用了軌道罐車洞內(nèi)運(yùn)輸混凝土的施工工藝，該工藝具有運(yùn)輸能力強(qiáng)、澆筑速度快、安全施工的特點(diǎn)，對(duì)比輪式小罐車運(yùn)輸混凝土具有明顯優(yōu)勢(shì)，施工效率提升約30%，經(jīng)濟(jì)效益明顯，施工質(zhì)量、進(jìn)度也受到業(yè)主、監(jiān)理的一致肯定，其在后期特小斷面長隧洞襯砌施工中將會(huì)得到越來越廣泛的應(yīng)用。