移動(dòng)臺(tái)車(chē)在下穿編組場(chǎng)隧道工程中的應(yīng)用分析

劉汝梧，南小龍，蔣明軒

（1.2.3，廣西寧鐵工程有限責(zé)任公司，工程師，廣西 南寧，530000）

0 引言

現(xiàn)澆下穿既有線鐵路框架涵一般采用傳統(tǒng)滿(mǎn)堂支架立模施工法，存在材料周轉(zhuǎn)率低、步驟繁瑣、安全防護(hù)體系繁雜等缺陷。按合同工期完成工程建設(shè)必須投入大量人員、機(jī)械和材料，而大量作業(yè)人員、機(jī)械在狹小的鄰近既有線施工范圍內(nèi)交叉作業(yè)，給控制施工進(jìn)度、施工安全，兼顧鐵路運(yùn)輸安全提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

運(yùn)用整體移動(dòng)模板臺(tái)車(chē)施工法可彌補(bǔ)上述缺陷，化解傳統(tǒng)施工方法存在困難。本文以廣西柳州市航二路延長(zhǎng)線工程為例，分析論證在下穿編組場(chǎng)隧道工程中應(yīng)用此法的可行性和有效性旨在為同類(lèi)施工提供參考和啟示。

1 工程概況

柳州市航二路延長(zhǎng)線工程，西起柳工大道西側(cè)規(guī)劃道路路口,東至柳邕路與航二路相交路口，道路呈東西走向，框架采用2*12.5 m連續(xù)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，框架全寬27.7 m，雙向四車(chē)道。HYSG2標(biāo)段擬建隧道長(zhǎng)680.706 m，其中214.98 m下穿柳州南站編組場(chǎng)四場(chǎng)道岔咽喉區(qū)，涉及17組道岔和21股道。鐵路編組場(chǎng)與擬建框架如下圖1，虛線方框?yàn)閿M建的鐵路段框架涵。

圖1 框架涵柳州南站鐵路四場(chǎng)平面布置圖

2 難點(diǎn)分析

柳州南站是南寧局集團(tuán)公司最大的列車(chē)編組站，站場(chǎng)規(guī)模布局為三級(jí)六場(chǎng)，在全國(guó)路網(wǎng)內(nèi)屬區(qū)域性編組站，連接黔桂、湘桂、焦柳等鐵路干線，日均完成編組列車(chē)超過(guò)13 000輛。在如此繁忙的編組站場(chǎng)施工面臨諸多難點(diǎn)。

2.1 編組場(chǎng)內(nèi)施工的安全風(fēng)險(xiǎn)在編組場(chǎng)軌道范圍內(nèi)組織框架涵施工需要兼顧多方面因素，才能控制高安全風(fēng)險(xiǎn)。一是保證施工期間編組場(chǎng)作業(yè)正常進(jìn)行；二是編組場(chǎng)下方開(kāi)挖基坑穩(wěn)固，不會(huì)出現(xiàn)溜坍，保證線路幾何尺寸穩(wěn)定；三是保證施工人員高空作業(yè)和鄰近既有線作業(yè)及在窄小空間內(nèi)與大型機(jī)械配合交叉作業(yè)的人身安全；四是保證模板支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗傾覆能力，并具備雨季帶水施工作業(yè)能力。

2.2 編組場(chǎng)內(nèi)施工的工期壓力項(xiàng)目施工對(duì)柳州南站編組四場(chǎng)影響很大，特別是在鐵路段框架涵施工需要封鎖線路，將直接降低整個(gè)編組場(chǎng)三分之一的調(diào)車(chē)能力，鐵路部門(mén)要求每次封鎖線路的時(shí)間不能超過(guò)一個(gè)季度，且四季度不允許封鎖線路施工。按照施工組織安排，現(xiàn)澆每節(jié)框架涵從澆筑底板到完成防水層的時(shí)間不能超過(guò)15天。

按照施工經(jīng)驗(yàn)，順利時(shí)從澆筑框架墊層到完成框架涵防水層，每節(jié)15 m標(biāo)準(zhǔn)框架涵需要21天，鐵路段15節(jié)框架涵共需315天，加上開(kāi)挖和支護(hù)基坑的時(shí)間，需要封鎖線路接近一年，該方案顯然不可行，必須優(yōu)化方案，提高施工效率，加快施工進(jìn)度。

2.3 編組場(chǎng)內(nèi)復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境分析現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況和地勘資料，施工的不利環(huán)境因素有很多。編組場(chǎng)內(nèi)土質(zhì)不是原狀土，多為回填土，在開(kāi)挖孔樁8 m以下遇到流沙層、局部膨脹土等不良地質(zhì)，特別在雨季基坑溜坍的風(fēng)險(xiǎn)很大。另外，鐵路段的框架涵頂面設(shè)計(jì)標(biāo)高在原地下水位以下，即竣工投入使用的框架涵將全部泡在水里，給雨季施工帶來(lái)困難的同時(shí)，框架涵混凝土和防水材料施工質(zhì)量控制也成為工程重點(diǎn)。

滿(mǎn)堂支架支撐體系帶水作業(yè)能力較差，雨季施工中模板材料無(wú)法重復(fù)使用，搭建腳手架等高空作業(yè)危險(xiǎn)系數(shù)高，如果邊坡失穩(wěn)，局部土石方滑落，還需花費(fèi)大量人力清理?xiàng)壨痢Ａ硗?，模板的整體性和支撐性較差，澆筑時(shí)振動(dòng)較大，混凝土的施工縫明顯，影響澆筑質(zhì)量。

綜上分析，滿(mǎn)堂支架法現(xiàn)澆框架涵方案不可行，擬用整體移動(dòng)模板臺(tái)車(chē)施工法代替原方案。

3 整體移動(dòng)模板臺(tái)車(chē)施工法

3.1 施工工藝移動(dòng)模版臺(tái)車(chē)是以組合式鋼結(jié)構(gòu)門(mén)架支撐大型鋼結(jié)構(gòu)模版系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)帶動(dòng)臺(tái)車(chē)行走，利用液壓油缸和旋轉(zhuǎn)千斤頂調(diào)整模版到位及脫模的隧道混凝土成型設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)搭建鋼軌走形軌實(shí)現(xiàn)連續(xù)澆筑框架涵，循環(huán)完成立模、注漿、脫模和行走四個(gè)工作流程。

根據(jù)隧道框架涵和建設(shè)需要，定制臺(tái)車(chē)主要參數(shù)如下，整體移動(dòng)模板臺(tái)車(chē)如圖2：

將后綴igs格式的文件導(dǎo)入Anycasting模擬軟件中，同時(shí)對(duì)零件進(jìn)行網(wǎng)格劃分．網(wǎng)格的大小設(shè)置為1，所畫(huà)出的體網(wǎng)格數(shù)在六萬(wàn)左右．將鑄造工藝參數(shù)中鑄件材料設(shè)置為AlSi9Cu3，模具材料設(shè)置為45號(hào)鋼，澆鑄溫度選擇640 ℃,注射速度設(shè)置為2 m/s，模具溫度選擇220 ℃．設(shè)置基本參數(shù)后，啟動(dòng)模擬過(guò)程[3]．填充結(jié)果如圖4所示．從圖4可以發(fā)現(xiàn)，鑄件充型過(guò)程平穩(wěn)，未出現(xiàn)紊流等現(xiàn)象．

圖2 整體移動(dòng)模板臺(tái)車(chē)大樣圖

整體移動(dòng)模板臺(tái)車(chē)參數(shù)如下：

1）臺(tái)車(chē)長(zhǎng)度15 m；鋼面板厚10 mm；

2）內(nèi)凈空尺寸；寬*高=7600*5020；

3）液壓系統(tǒng)流量：Q=16 L/min；系統(tǒng)工作壓力P=16 L/min；

4）液壓油缸的最大工作行程為：豎向升降油缸Φ215/180*350 mm，側(cè)向邊模油缸Φ100/50*430 mm，水平平移油缸Φ100/45*200 mm；

5）走形軌中心距離8000±10mm

模板臺(tái)車(chē)施工工藝和模板臺(tái)車(chē)安裝施工流程如圖2和圖3所示：

圖3 模板臺(tái)車(chē)施工流程

圖4 模板臺(tái)車(chē)安裝流程

從施工流程看，模板臺(tái)車(chē)施工流程簡(jiǎn)易，安全結(jié)構(gòu)可靠。而滿(mǎn)堂支架法搭建腳手架，逐塊拼裝模板，對(duì)接好每根管架，扣緊每個(gè)扣件，搭建完畢還需定時(shí)檢查。模板臺(tái)車(chē)就位后，頂板和邊墻的內(nèi)膜即加固好，且內(nèi)部空間可避雨，從地面到邊墻和頂板施工皆有扶梯，避免了滿(mǎn)堂支架法人員露天作業(yè)、上下攀爬存在的安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 可行性分析經(jīng)分析，確認(rèn)在編組場(chǎng)內(nèi)現(xiàn)澆下穿鐵路框架涵采用整體移動(dòng)模板臺(tái)車(chē)施工法替換滿(mǎn)堂支架立模法，從進(jìn)度、安全和成本三個(gè)方面與滿(mǎn)堂支架法在該工程運(yùn)用進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證整體移動(dòng)模板臺(tái)車(chē)施工法的可行性和優(yōu)越性。

3.2.1 進(jìn)度分析 兩個(gè)方案的進(jìn)度對(duì)比分析，從框架涵墊層成型到框架頂板防水涂料鋪裝結(jié)束。每節(jié)15 m框架涵施工工期對(duì)比整理如表1：

表1 進(jìn)度對(duì)比分析表

3.2.2 安全分析 根據(jù)施工工藝特點(diǎn)，對(duì)兩個(gè)方案進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和分析，可以得出整體移動(dòng)模板臺(tái)車(chē)施工法較之滿(mǎn)堂支架立模法施工安全風(fēng)險(xiǎn)可控性更強(qiáng)。如高空作業(yè)方面，前者當(dāng)臺(tái)車(chē)移動(dòng)就位后，頂板低模，邊墻內(nèi)膜即搭接就位，上下高空作業(yè)配有扶手階梯和電動(dòng)工具材料傳送繩，人身安全可控；后者較移動(dòng)臺(tái)車(chē)高空作業(yè)工程量大，需要根據(jù)施工進(jìn)度搭建側(cè)梯供人員進(jìn)入施工區(qū)域；工具材料需要人工搬運(yùn)吊裝，安全風(fēng)險(xiǎn)源增多；又如支撐體系方面，前者采用門(mén)架式框架結(jié)構(gòu)，設(shè)置橫撐，整體鋼結(jié)構(gòu)，鋼模板液壓支撐，有效防止傾覆發(fā)生；后者對(duì)腳手架支撐體系需加固扣件和鋼管，并定時(shí)檢查，設(shè)置斜撐等支撐輔助設(shè)施，才能收到前者的效果。

通過(guò)對(duì)比分析，使用模板臺(tái)車(chē)施工法，減少了安全支護(hù)和模板工程量，施工簡(jiǎn)易且實(shí)用性強(qiáng)，給施工用電和堆放材料提供了便利，人員和材料的豎向移動(dòng)有專(zhuān)用通道，支撐結(jié)構(gòu)體系更穩(wěn)定，安全風(fēng)險(xiǎn)和安全隱患源少，工程安全質(zhì)量更可控。

3.2.3 成本分析 施工成本主要由人工費(fèi)、材料費(fèi)和機(jī)械費(fèi)組成，兩個(gè)施工方案現(xiàn)澆框架涵都要投入的鋼筋、混凝土等材料不列入對(duì)比分析，移動(dòng)臺(tái)車(chē)費(fèi)用根據(jù)實(shí)際情況以購(gòu)置費(fèi)列入，在一項(xiàng)工程里可以無(wú)限次重復(fù)使用，其他費(fèi)用隨工期和工程量增加租賃費(fèi)用，以每節(jié)15 m框架涵為單位，成本分析對(duì)比，如表2所示。

表2 成本分析對(duì)比分析表

根據(jù)表3數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，假設(shè)做X節(jié)框架的時(shí)候，滿(mǎn)堂支架法和整體移動(dòng)模板臺(tái)車(chē)法成本持平，有：

（16.74+12.4+1.4+2+8.37）X

=（6.975+1.55+0.7+0.429+1.8）X+128.25+12

X=4.76，取整為5；

由此可知，當(dāng)澆筑框架涵超過(guò)5節(jié)（75 m），移動(dòng)模板支架法成本低于滿(mǎn)堂支架法。而本工程，下穿隧道框架涵總共680 m，優(yōu)化成移動(dòng)模板臺(tái)車(chē)施工法，將大大降低成本投入。

4 總結(jié)

綜上分析可知，整體移動(dòng)模板臺(tái)車(chē)施工法相較于滿(mǎn)堂支架法，施工流程簡(jiǎn)單，安全風(fēng)險(xiǎn)降低，工期縮減一半，成本更加可控，這些優(yōu)勢(shì)已在工程實(shí)踐中得到檢驗(yàn)，表明該施工工藝在同類(lèi)施工中具有推廣價(jià)值。

需要特別說(shuō)明的是，由于模板臺(tái)車(chē)的租賃、運(yùn)輸和保養(yǎng)費(fèi)用較高。不適用于工程規(guī)模小、工期短的工程；如果使用頻率相對(duì)不高，也不建議作為固定資產(chǎn)購(gòu)置；在投入現(xiàn)場(chǎng)使用之前，必須詳細(xì)地做好成本分析，才能最大程度發(fā)揮模板臺(tái)車(chē)在工程建設(shè)中的優(yōu)勢(shì)。