全液壓內(nèi)外模組合式襯砌臺車在大斷面明挖拱形隧道施工中的應(yīng)用研究

石小勇，唐澤軍，李晶，姜巖

（中建隧道建設(shè)有限公司，重慶 400000）

1 工程概況

本案例隧道位于河北省容城縣雄安新區(qū)北部郊野公園內(nèi)，其中縱二路隧道全長324 m，屬短隧道，樁號K1+337～K3+661?？v三路隧道南向北分成3 段：縱三路1#隧道全長146 m，樁號K0+814～K0+960；縱三路2#隧道全長277 m，樁號K1+136～K1+413；縱三路3#隧道全長156 m，樁號K1+612～K1+768；隧道均屬短隧道。隧道采用雙線拱形結(jié)構(gòu)，明挖法施工，如圖1所示。

圖1 縱二、縱三路隧道橫斷面圖

2 全液壓內(nèi)外模組合式襯砌臺車設(shè)計

國內(nèi)外傳統(tǒng)明挖隧道一般內(nèi)模采用襯砌臺車，外模采用小塊模板加拉桿和環(huán)向鋼筋等固定。外模由于是采用小塊模板拼接，需要吊車配合，拼裝速度慢，施工時間較長；且由于模板小易變形，且不易振搗，質(zhì)量不易控制；拆模后小模板拼接縫容易出現(xiàn)錯臺現(xiàn)象，混凝土外觀質(zhì)量較差，美觀度較低[1]。

雄安新區(qū)致力于打造雄安質(zhì)量，雄安標(biāo)準(zhǔn)。對施工進(jìn)度、混凝土表面質(zhì)量要求較高。而內(nèi)外模臺車用于明挖隧道襯砌，內(nèi)外模均有獨(dú)立的行走系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)及支撐系統(tǒng)，具有臺車定位方便、快捷、準(zhǔn)確、襯砌施工速度快、表面質(zhì)量好等優(yōu)點。

基于上述思路和原則，經(jīng)過多次試驗和改進(jìn)，設(shè)計了全液壓內(nèi)外模組合式襯砌臺車，一套內(nèi)外模組合式襯砌臺車長15.1 m，寬14.83 m，高12.53 m，總質(zhì)量263.4 t。其構(gòu)造如圖2所示，技術(shù)參數(shù)如表1 所示。

表1 全液壓內(nèi)外模組合式襯砌臺車主要技術(shù)參數(shù)

圖2 明洞外模臺車

對比國內(nèi)外現(xiàn)行明挖現(xiàn)澆施工方式，大部分采用木?；蛐K鋼模板拼裝施工。小模板施工和臺車施工對比見表2 所示。

表2 小模板和外模臺車施工對比表

1）在安全性方面，其采用了型鋼加工制作，經(jīng)過結(jié)構(gòu)計算軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢算，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，安全可靠，能夠滿足現(xiàn)場施工的各種工況。

2）在功能適用性方面，該臺車車長15.1 m，傳統(tǒng)臺車車長為9.1 m 和12.1 m，長度較一般臺車長，可以減少施工縫的留置，提升施工速度。

3）在安裝和行走的方面，采用了模塊化設(shè)計，由汽車吊和少量人工配合安裝，拼裝簡單且速度較快，安裝了液壓控制與行走系統(tǒng)，施工過程中行走靈活，控制方便，移動就位方便，減少了人員操作，大大提高了施工效率。

4）內(nèi)外模臺車同時拼裝，需要50 m×20 m 的拼裝場地，可在已施工完成的仰拱填充面上進(jìn)行拼裝，地形限制較小。

5）內(nèi)外模臺車可通過改變行走輪方向，進(jìn)行橫向平移，臺車轉(zhuǎn)場方便快速。

通過上述改進(jìn)以及現(xiàn)場實踐，全液壓內(nèi)外模組合式襯砌臺車可較好地適用于工期緊張、受到施工空間限制、各道工序間相互影響、采用明挖法施工的市政隧道工程。

3 全液壓內(nèi)外模組合式襯砌臺車施工工藝

內(nèi)外模臺車施工流程為：臺車拼裝→臺車驗收→鋪設(shè)走行軌→內(nèi)模臺車定位→臺車打磨→二襯鋼筋綁扎→外模臺車定位→擋頭模封閉→澆筑襯砌混凝土→脫模養(yǎng)護(hù)→澆筑下一施工段。

1）臺車拼裝。根據(jù)工程現(xiàn)場實際情況，選擇合適的平整場地進(jìn)行安裝，場地的選擇以方便臺車順利進(jìn)入工作面為原則。臺車安裝完畢后，全面檢查各部件、相關(guān)液壓原件及管路是否有滲漏，電氣接線是否安全絕緣等，進(jìn)行臺車試運(yùn)行。

2）內(nèi)模臺車定位。臺車驗收合格后，經(jīng)過走行軌進(jìn)行行走定位，定位后對內(nèi)模臺車進(jìn)行打磨上油。

3）鋼筋綁扎。通過在內(nèi)模臺車上的輔助吊掛裝置和吊裝設(shè)備進(jìn)行鋼筋安裝。

4）外模臺車定位。鋼筋綁扎完成后，外模臺車行走到位，通過油缸對外模臺車高度進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)行模板定位。

5）擋頭模封閉。外模臺車定位后，利用臺車上的固定裝置，進(jìn)行中埋式止水帶和背貼式止水帶的定位安裝。

6）模板安裝完成后，進(jìn)行混凝土澆筑。澆筑完成待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的50%后，先脫內(nèi)模，內(nèi)模行走至下一澆筑段，重復(fù)以上步驟[2]。

4 全液壓內(nèi)外模組合式襯砌臺車的優(yōu)點

為更好地適應(yīng)市政道路施工工況條件和提高施工速度，根據(jù)中建隧道公司施工的鄭萬高鐵、懷邵衡鐵路、雀兒山隧道等隧道明洞施工經(jīng)驗，設(shè)計了該全液壓內(nèi)外模組合式襯砌臺車成套施工設(shè)備，其具有以下優(yōu)點：

1）整體性好。全液壓內(nèi)外模組合式襯砌臺車施工成套設(shè)備采用整體大塊鋼模板和型鋼鋼架，施工整體性好，拼接方便，有利于混凝土振搗密實和襯砌表面美觀，整體沒有小模板拼接縫隙和對拉鋼筋的對穿孔洞，對隧道的整體結(jié)構(gòu)和抗?jié)B、抗震性能有很大提高。

2）機(jī)械自動化程度高。全液壓內(nèi)外模組合式襯砌臺車施工成套設(shè)備機(jī)械自動化程度高，頂升系統(tǒng)采用液壓控制系統(tǒng)，一套總成開關(guān)控制所有液壓缸，只需1 人操作，行走裝置采用電機(jī)控制，更可采用無線遙控控制，大大提高了臺車行走的安全性。

3）拆模迅速，定位迅速。整體模板通過液壓系統(tǒng)的頂升進(jìn)行拆模，模板張開后，將模板整體提升，最大頂升高度為30 cm，模板整體脫模后，通過遙控器控制其走行前移至下一澆筑段。

4）混凝土澆筑時模板抗浮性較好，外?？偭考s140 t，將外模模板和鋼架作為一個整體，使得該模板和鋼架的整體受力能力較好，減小了澆筑時模板的變形量和上浮，從而可以減少澆筑時間，并且可以有效地保證混凝土施工質(zhì)量。

5）可延伸效果好。外模臺車作為載體平臺，可進(jìn)行一系列改裝，比如，安裝養(yǎng)護(hù)臺架，自動化防水施工設(shè)備，冬季可以安裝施工保溫棚或者進(jìn)行新型聚氨酯防水涂料的噴涂，使其具有多種功能及用途。

該技術(shù)能夠解決在明挖現(xiàn)澆施工中如何快速澆筑混凝土的難題，具有較高的社會效益和經(jīng)濟(jì)價值[3]。

5 結(jié)語

中國建筑第五工程局有限公司雄安新區(qū)北部郊野公園項目采用全液壓內(nèi)外模組合式襯砌臺車施工工藝，從2020 年9 月進(jìn)場至2020 年12 月，經(jīng)過現(xiàn)場的使用和改進(jìn)，于縱三路1#隧道、2#隧道、3#隧道、縱二路隧道得到了成功應(yīng)用，內(nèi)外模組合式襯砌臺車可快速澆筑成型，具有施工工藝簡單可靠，延伸效果好的特點；內(nèi)外模組合式襯砌臺車施工技術(shù)可操作性強(qiáng)，便于定位，工序轉(zhuǎn)換迅速，具備可推廣效果，可以為以后類似市政道路隧道工程提供依據(jù)或借鑒。