隧道初期支護模筑砼液壓臺車施工技術(shù)應(yīng)用

解安門

摘 要：蘭州南繞城高速公路9標(biāo)黃土隧道一襯模筑砼利用液壓臺車進行施工，提高了施工效率。使用液壓臺車使模筑砼外觀線形與平整度良好，保證了二襯砼厚度和防水板施工質(zhì)量，減少工作強度，確保施工安全，加快施工進度，省工省時，經(jīng)濟效益明顯。

關(guān)鍵詞：隧道;模筑砼;液壓臺車;技術(shù)應(yīng)用

中圖分類號：U45 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）06-0133-02

1 背景和起因

1.1 項目簡介

由中交二公局承建的蘭州南繞城高速公路LRN09標(biāo)起點樁號YK28+450，終點YK32+500，路線全長4.208Km。其中隧道4886.496m/3座，西山嶺隧道長度850m，石板山隧道長度1299m，賈家山隧道長度850m。

1.2 隧道工程簡介

本標(biāo)段三座隧道圍巖全部為Ⅴ級，主要為中更新統(tǒng)沖洪積黃土，隧道進出口為第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積黃土，硬塑狀，大孔隙，疏松。隧址區(qū)有土濕陷性黃土，土層厚約30m，濕陷性等級為Ⅳ級，開挖后易坍塌。隧道洞頂埋深3-158m，一襯設(shè)計為模筑砼襯砌結(jié)構(gòu)（淺埋段一襯厚度50cm、深埋段一襯厚度45cm）。

由于一襯模注砼施工從掌子面開挖、立拱架、超前支護、支模板、加固支撐到澆筑砼，循環(huán)周期較長。當(dāng)圍巖較差時，易掉土或坍塌造成人員傷害。因此，經(jīng)理部將黃土隧道開挖與支護施工作為本項目隧道施工安全管理的重點，并成立QC小組解決黃土隧道施工中技術(shù)難題和施工安全問題。

1.3 模筑砼施工方案比選

初期支護模筑砼施工方案：（1）鋼拱架安裝完成后，利用工字鋼支撐小模板分段拼裝成型，人工逐層澆筑砼的傳統(tǒng)施工方法。（2）利用液壓臺車一次拼裝定形，泵送砼入模澆筑的新工藝。

隧道洞口淺埋段一般圍巖不好，穩(wěn)定性差，開挖進尺應(yīng)嚴(yán)格控制，宜選用鋼拱架支撐小模板分段拼裝法施工;當(dāng)進入深埋段時掌子面圍巖相對變好且比較穩(wěn)定，為確保施工進度、人員安全及砼的外觀質(zhì)量，宜采用液壓臺車進行施工。

2 設(shè)計與加工

2.1 設(shè)計理念

隧道一襯砼液壓臺車設(shè)計時考慮隧道黃土圍巖比較軟弱，采用輪胎行走以方便臺車的移動，液壓臺車由5塊模板組成，利用液壓操作進行安裝與拆除。為節(jié)約時間和避免人員窩工問題，故將臺架部分和模板部分設(shè)計為可分離結(jié)構(gòu)，砼澆筑后臺車模板不動，可以先退出臺架為下一循環(huán)的開挖、立拱架、打超前小導(dǎo)管提供作業(yè)空間;當(dāng)砼達到足夠強度時，推進臺架進行拆模，然后進行下一循環(huán)的模板定位。因此，使用一襯砼液壓臺車可以節(jié)約時間，操作方便，避免窩工，加快模板安裝與拆除的速度，大幅降低工人的勞動強度，同時還保障了施工安全，確保隧道兩次襯砌砼的質(zhì)量。

2.2 模板系統(tǒng)設(shè)計

為方便臺車模板的安裝和拆除作業(yè)，液壓臺車設(shè)計為5塊大模板，分別由頂板、側(cè)板和底板組成。板寬243cm，環(huán)向弧長為115.8cm+478.8cm+705.1cm+478.8cm+115.8cm，臺車模板半徑按設(shè)計加工，隧道初期支護凈空半徑為603cm。面板厚度10mm，縱橫肋設(shè)環(huán)向等間距5道I16工字鋼，縱肋每米設(shè)置一道100×10mm的鋼板連接。每塊模板之間用活動轉(zhuǎn)軸連接;頂板下部設(shè)自動行走系統(tǒng)和2個橫向液壓油缸進行頂板縱橫方向的調(diào)整，頂板預(yù)留混凝土泵送孔;兩邊側(cè)板設(shè)支撐桿和液壓油缸調(diào)整側(cè)板定位;兩側(cè)底板設(shè)置4根支撐桿，利用手拉葫蘆起吊底板（詳見圖1、圖2）。

2.3 臺架部分設(shè)計

（1）液壓臺車骨架組成：行走輪胎、支撐腿、底梁、立桿、頂梁、橫梁、斜撐、頂部模板行走軌道和液壓系統(tǒng)等。（2）液壓臺車行走系統(tǒng)由4輪組成，利用裝載機推拉行走。由支撐腿、底梁、立桿、頂梁、橫梁、斜撐焊接成門式臺架，寬5.50m、長4.53m、高4.40m，用4根支腿支撐，每個支腿上設(shè)置液壓油缸，控制臺架的升降。底梁由H50型鋼焊接形成，立桿、頂梁、橫梁、斜支撐采用I16工字鋼材料。臺架上部橫梁布設(shè)頂部模板移動軌道，并在臺架上安裝操作平臺。（3）在模筑混凝土澆筑前，利用6個支腿對臺架進行支撐，在輪軸下用千斤頂加固，避免混凝土澆筑時因重量增加引起輪胎的沉降;并在兩邊底梁間安裝水平支撐梁進行加固。

3 施工方法及工藝

3.1 施工方法

針對本標(biāo)段三座隧道圍巖均為黃土，圍巖級別Ⅴ級，采取上下臺階和環(huán)形開挖預(yù)留核心土法進行施工，模筑砼液壓臺車主要用于隧道初期支護上臺階的模筑砼澆筑施工。

3.2 施工工藝

3.2.1 步驟一

（1）進行隧道開挖斷面放樣定位。（2）預(yù)留核心土環(huán)形開挖（利用改換為單齒松土器的挖掘機開挖，人工精確修整斷面），開挖進尺應(yīng)控制在2m左右。（3）利用機械將模筑砼臺車推到作業(yè)面就位。（4）使用臺車液壓操控鍵將頂部模板退出，利用前部臺架安裝拱架。（5）人工配合機械將拱架運到臺架上，完成拱架安裝。

3.2.2 步驟二

（1）利用液壓操控鍵將臺車模板行進至掌子面50cm處。（2）控制臺架液壓系統(tǒng)將臺車頂部模板整體頂升到位。（3）通過臺架頂部軌道和液壓操控系統(tǒng)進行模板縱向和橫向微調(diào)。（4）在頂模準(zhǔn)確定位后，利用液壓操控鍵將側(cè)板就位，然后支撐固定。（5）利用手葫蘆將兩側(cè)底板安裝就位，利用撐桿固定。底板應(yīng)固定在模板上，確保臺架拆除后模板不下沉。

3.2.3 步驟三

（1）在臺車下設(shè)置千斤頂及支腿，確保砼澆筑時模板不下沉。（2）在底梁之間設(shè)置水平支撐。（3）對模板整體進行檢查微調(diào)。（4）模板定位準(zhǔn)確后封堵端頭。（5）安裝砼輸送泵，開始澆筑一襯模筑砼。（6）利用附著式振動器使砼振搗密實，通過試驗確定最佳振搗時間，使砼內(nèi)實外美。

3.2.4 步驟四

（1）砼強度達到設(shè)計值50%左右，拆掉與臺架連接的支撐桿件和液壓管道。（2）拆除臺車下部的千斤頂和支撐桿件。（3）拆除臺車底梁間的水平支撐桿件。（4）利用液壓操控鍵將臺架整體降落，利用機械移出臺架，提供掌子面開挖工作面。（5）進行測量放樣，利用機械配合人工進行開挖掘進。

3.2.5 步驟五

（1）掌子面開挖成形后，將液壓臺車前進到掌子面就位。（2）人工配合機械將拱架運到臺架上，完成拱架安裝。（3）將臺架退回到模板下方，通過液壓系統(tǒng)頂升臺架，連接模板液壓系統(tǒng)。（4）清除底板之下土方為拆模提供空間，利用手拉葫蘆配合液壓系統(tǒng)收回兩邊底板。（5）利用液壓操控鍵將臺架整體降落，然后將液壓臺車整體推進到下一循環(huán)的作業(yè)面，調(diào)整模板準(zhǔn)確定位，進行模筑砼澆筑的準(zhǔn)備工作。（6）在拆模之后，利用霧炮車對模筑砼進行保濕養(yǎng)生。

重復(fù)以上步驟，完成下一循環(huán)的施工掘進和一次襯砌砼施工。

4 成效與反響

4.1 新工藝解決的問題

采用傳統(tǒng)的小模板分段拼裝法施工，需要人工安裝模板與拱架，并且加固支撐和砼澆筑必須分段分層完成，模板安裝時工人要進入拱架與兩側(cè)開挖面之間作業(yè)，工作量和施工難度很大，存在比較嚴(yán)重的安全隱患。砼澆筑時容易出現(xiàn)漏漿、錯臺問題，模板拼縫很多，大面平整度差，線形不順暢，砼外觀質(zhì)量差，影響二襯厚度指標(biāo)及防水板施工質(zhì)量與使用壽命。

4.2 新工藝產(chǎn)生的效率

采用模筑砼液壓臺車施工，機械化、自動化程度較高，臺車液壓系統(tǒng)使模板定位加固迅速;利用泵送砼一次性澆筑提高了工作效率，降低了作業(yè)人員的工作量，有效提高隧道模筑砼施工的工程質(zhì)量。

4.3 新工藝產(chǎn)生安全效果

采用模筑砼液壓臺車施工，液壓臺車自動完成模板拼裝，避免將工人置于危險的環(huán)境下。同時，為掌子面施工提供了作業(yè)臺架，當(dāng)工人在臺架下安裝拱架和調(diào)整模板時，如果掌子面或拱頂出現(xiàn)局部掉土掉渣險情時，渣土直接落在臺架上，避免坍塌或掉土對工人造成直接傷害。相比于傳統(tǒng)的小模板施工工藝，開挖支護班組的工人具有一個相對安全的作業(yè)環(huán)境。

5 探討和評論

不足之處：由于隧道一襯砼液壓臺車是針對本項目黃土隧道軟弱圍巖施工探索設(shè)計而成，以前都無成功的先例。因此，模板廠加工的液壓臺車都缺少規(guī)范性，且存在較大的差異。其中有些臺車設(shè)計制造比較完善，有些臺車還存在一些缺陷。如我部一個臺車因下部水平支撐桿件位置有些靠前，影響核心土的預(yù)留長度，存在一定的安全問題;個別臺車底板支撐剛度不足，底板處易發(fā)生脹模，存在小邊墻結(jié)合處線形不順的問題。因此，隧道一襯模筑砼液壓臺車只有在施工實踐中不斷地改進才能更加完善。

總之，通過我部對隧道初期支護模筑砼液壓臺車的施工應(yīng)用，大幅提高了工作效率和經(jīng)濟效益，減少了工人的勞動強度，提高了隧道施工的安全性，確保了二次襯砌砼的施工質(zhì)量、外觀線形和大面平整度，使隧道施工進度加快，我部三座隧道在全線16個標(biāo)段中率先貫通。

參考文獻

[1] 王乾，曲立清，郭洪雨，王全勝.青島膠州灣海底隧道圍巖注漿加固技術(shù)[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2011（04）：34-35.

[2] 蘇惠.破碎介質(zhì)中隧道圍巖應(yīng)力有限元分析[J].石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2011（01）：67-68.

[3] 龔建伍，夏才初，雷學(xué)文.淺埋小凈距隧道圍巖壓力計算與監(jiān)測分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2010（S2）：23-24.