明挖隧道模板臺車的現(xiàn)狀、發(fā)展及展望

梁博博

【摘 要】澆筑隧道襯砌混凝土需要模板臺車進(jìn)行施工，它不僅操作方便且成本低，而且其機構(gòu)可靠、隧道成型面好。論文綜述了國內(nèi)外隧道模板臺車的現(xiàn)狀，以明挖隧道模板臺車為例，簡述了明挖隧道施工工法，結(jié)構(gòu)組成，使用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并對明挖隧道模板臺車的未來進(jìn)行了展望。

【Abstract】 Casting tunnel lining concrete requires template trolley for construction. It is not only easy to operate but also low in cost， and its mechanism is reliable， and the tunnel forming surface is good. In this paper， the present situation of the tunnel template tray at home and abroad is summarized. Taking the open cut tunnel template tray as a special case， the construction method， structure composition， application status and development trend of the open cut tunnel construction are briefly described， and the future of the open cut tunnel template tray is prospected.

【關(guān)鍵詞】模板臺車；現(xiàn)狀；發(fā)展；展望

【Keywords】 template tray； status； development； prospect

【中圖分類號】U455 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2019）02-0135-03

1 引言

在澆筑隧道襯砌混凝土中，模板臺車是必不可少的施工設(shè)備，加上其他機械的輔助作用，能極大地減少勞動力的投入，進(jìn)行隧道襯砌施工時還能提高機械化效率，縮短施工工期。模板臺車不僅操作方便且成本低，而且其機構(gòu)還可靠、隧道成型面好等。因此，模板臺車在國防軍工、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，襯砌臺車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)行機動選擇形式，如簡易式組合模板、機械式鋼模板、全液壓拖動式、全液壓自行式等，根據(jù)隧道的長短以及施工的工期，臺車長度可選擇12m、10.5m、9m、7.5m、6m等長度。

2 隧道模板臺車現(xiàn)狀

最早的模板臺車研制于20世紀(jì)50年代，一般大型的水電水利隧道、公路隧道、鐵路隧道等都采用模板臺車。20世紀(jì)80年代以后，一些小型的隧道也相繼采用了模板臺車進(jìn)行澆筑作業(yè)。

國外大型隧道施工基本上采用模板臺車完成。非常著名的案例是曼格拉隧道工程，采用兩套9m隧道臺車，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車，底部反拱砼澆筑月完成300m。

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

3 明挖隧道施工工法

先全部挖除車站主體，再對車站主體進(jìn)行施工的一種方法稱為明挖車站施工法，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、休息場所、換乘站以及娛樂場所等設(shè)施。不僅如此，明挖施工技術(shù)法操作也比暗挖法更簡單，可見，修建地鐵工程的第一選擇方法應(yīng)為明挖施工技術(shù)法。明挖車站施工法雖然優(yōu)點眾多，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地中進(jìn)行施工，可見，建設(shè)城市車站時選擇明挖車站施工法也會有諸多困難。

在地鐵明挖車站施工方法中有如下幾種：懸臂支護(hù)法開挖，放坡開挖法，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，會受到較大的土體側(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)，然后再通過加強支撐圍護(hù)的方式提高其穩(wěn)定性。在使用模板臺車時，可達(dá)到整體澆筑的效果，對需要進(jìn)行鋼支撐倒撐的區(qū)間、車站采用分節(jié)式臺車模板的方案，先澆筑側(cè)墻至臺撐位置，等側(cè)墻凝固形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)后拆除臺撐再澆筑上半部分。

4 明挖隧道模板臺車構(gòu)成及使用

4.1 明挖隧道模板臺車構(gòu)成

圖 1 為澆筑地鐵區(qū)間側(cè)墻的地鐵臺車結(jié)構(gòu)示意簡圖。

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圖1 臺車結(jié)構(gòu)示意圖

注：1——模板總成；2——門架系統(tǒng)； 3——絲桿支撐系統(tǒng)；4——走行機構(gòu)； 5——平臺輔助系統(tǒng)；6——電氣液壓系統(tǒng)。

①模板總成。模板由側(cè)模構(gòu)成臺車側(cè)墻橫斷面，模板總長為12m，每塊1.5m，共8塊。由面板、法蘭、加強筋板等組成。側(cè)模縱長方向的側(cè)模通梁由槽鋼對焊而成，要維持側(cè)模整體剛度，需要通過連接絲桿和門架進(jìn)行；另外，側(cè)模下方的對地絲桿對小動模底部有防止跑模的作用。

②門架總成。在整個臺車中，門架為主要的承重構(gòu)件，通過銷軸或螺栓將縱梁、立柱以及橫梁進(jìn)行連接而成。

③主行走機構(gòu)。臺車行走機構(gòu)是各由兩個主動和從動行走機構(gòu)組成。門架的縱梁是和行走機構(gòu)相連，電動機的功率2×7.5kW，電機轉(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、對地絲桿、對軌絲桿、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架，保持整個臺車的穩(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的正反方向、啟動和停止運行，能夠給液壓系統(tǒng)帶來動力，行走機構(gòu)功能具有控制正反方向和保護(hù)過載的作用。

4.2 明挖隧道模板臺車使用

臺車的使用主要分成四個階段，即行走、立模、澆注以及脫模。

4.2.1 臺車行走與就位

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

確定臺車工作位置的軌面標(biāo)高正確后，保證軌道相對隧道中心線對稱，軌面平整。

準(zhǔn)備工作完成后，啟動液壓系統(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?？偝上陆担谟透讋幼髑?，要縮回相應(yīng)托架支撐千斤。

操作臺車行走電器按鈕，使臺車在電機牽引下自動行走到工作位置。

臺車就位后，鎖定行走輪，旋出基腳千斤撐緊鋼軌，防止臺車移動。

4.2.2 臺車立模

在臺車立模工作過程中，合上模板臺車的電源開關(guān)，按下油泵電機啟動按鈕，讓液壓站工作，配合測量人員，操作多路換向閥手柄，通過調(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?？偝赏庑芜_(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。

臺車模板外形達(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，此時上下模板總成結(jié)合密貼。

4.2.3 臺車的澆筑與脫模

在臺車脫模工作過程中，要充分注意混凝土達(dá)到所規(guī)定的時間方可脫模。先撤除臺車前后周邊有關(guān)的模板，然后啟動液壓站工作。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，使其離開混凝土?？刂曝Q向油缸，使鋼模板臺車側(cè)模板離開襯砌面。脫下上模板總成，使其離開混凝土。在油泵電機停止后，清洗臺車，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、行走這四個工作過程，就形成了鋼模板臺車的整個作業(yè)。

5 明挖隧道模板臺車現(xiàn)狀及發(fā)展

目前，國內(nèi)大部分明挖隧道施工主要使用盤口腳手架和竹膠板、三角模板，因為腳手架搭設(shè)可以任意調(diào)整模板的角度和位置，適應(yīng)性強[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，對工期要求緊的工程，這種方法是無法滿足使用要求的，因此，明挖隧道模板臺車在慢慢地占據(jù)市場。

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車的應(yīng)用。廣州地鐵，廣佛環(huán)城際鐵路，廣南鐵路等項目都陸續(xù)使用模板臺車。可以說，以后的明挖隧道會越來越多地使用模板臺車。

6 明挖隧道模板臺車展望

第一，明挖隧道模板臺車通用化。制定臺車的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)臺車絕大部分部件的標(biāo)準(zhǔn)化，通用化。這樣一個工程結(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工地繼續(xù)使用。

第二，計算機輔助，實現(xiàn)澆筑過程智能化。在澆筑過程中通過技術(shù)手段時時監(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，可以通過計算機輔助技術(shù)匹配相應(yīng)的措施進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到工程實際要求。

第三，無人化操作。通過視頻監(jiān)控技術(shù)及無線遙控技術(shù)，實現(xiàn)臺車澆筑過程無人化操作，人員遠(yuǎn)離隧道澆筑現(xiàn)場，減少人員傷亡事故。

7 結(jié)語

明挖隧道使用模板臺車可以大大節(jié)省時間、人力、物力，加快施工進(jìn)度，整體性好，穩(wěn)定性強，但明挖隧道模板臺車整體式模需要研制一種結(jié)構(gòu)簡單，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車，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。在模板臺車占據(jù)明挖隧道市場份額越來越大的背景下，市場的需求也會不斷推動模板臺車朝著通用化，智能化，無人化等方向發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

【1】薛該金.大跨度框架模板臺車設(shè)計與施工[J].福建建材，2012（01）：34-35.