組合式模板臺車在隧道襯砌施工中的應(yīng)用*

任裕廷 朱 宇 昝文博

(1.中交二公局國際公司，陜西 西安 710000；2.中交二公局東萌公司，陜西 西安 710000；3.陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 土木工程學(xué)院，陜西 咸陽 712000)

公路隧道緊急停車帶襯砌施工是制約隧道工程二次襯砌施工效率的關(guān)鍵，直接影響著隧道施工作業(yè)的效率[1-3]。傳統(tǒng)的整體式液壓模板臺車通常只能通過反復(fù)的拆裝進(jìn)行緊急停車帶的二次襯砌澆筑，其拼裝、轉(zhuǎn)運(yùn)、拆卸都會消耗大量的人力和時(shí)間，同時(shí)在狹小的空間進(jìn)行臺車拼裝也帶來了極大的安全隱患[4-5]。對于長度小于1000m 的隧道而言，其通常只設(shè)置一個(gè)緊急停車帶，采取整體式臺車施工只需要進(jìn)行單次的拼裝和拆卸；而對于長度大于1000m，需設(shè)置兩個(gè)及以上的緊急停車帶時(shí)，反復(fù)的拆卸、拼裝對于臺車的使用壽命和施工進(jìn)度將會產(chǎn)生較大的影響。另一方面，隨著各大建筑央企“走出去”的步伐越來越快，“以人為本”的理念逐漸滲透到施工的每一個(gè)環(huán)節(jié)，對隧道緊急停車帶襯砌施工安全提出了更高的要求，針對傳統(tǒng)襯砌臺車進(jìn)行升級改造迫在眉睫[6]。基于組合式模板臺車左右兩部分可獨(dú)立拼裝和走行的特點(diǎn)，本文以實(shí)際工程為背景進(jìn)行多方案對比，全面闡述各自的優(yōu)缺點(diǎn)及適用性，黑山南北高速公路Vjeternik 特長隧道對該臺車的成功應(yīng)用，為后續(xù)的長隧道和特長隧道緊急停車帶的襯砌施工提供了參考。

1 工程概況

黑山南北高速公路Smokovac-Matesevo 段是黑山共和國境內(nèi)的第一條高速公路，Vjeternik隧道是該段的重點(diǎn)控制性工程，隧道左、右洞分別為3039m和2852m，屬特長隧道。隧道設(shè)計(jì)凈寬9.7m，凈高4.7m，最大縱坡i=2.5%，每隔500m 在行車方向右側(cè)設(shè)置一個(gè)緊急停車帶，左、右洞各設(shè)置5處緊急停車帶，每個(gè)停車帶縱向長度50m，寬度13.2m，相比主洞標(biāo)準(zhǔn)斷面，增加一個(gè)應(yīng)急車道，供緊急情況下的停車使用，隧道緊急停車帶平面和橫斷面圖如圖1所示。

圖1 公路隧道緊急停車帶平面和橫斷面圖

2 組合式模板臺車的提出

本項(xiàng)目Klopt隧道和Vlac隧道按照三車道設(shè)計(jì)，斷面尺寸與Vjeternik 隧道緊急停車帶相符，襯砌臺車為液壓模板臺車，可將其轉(zhuǎn)場到Vjeternik 隧道進(jìn)行緊急停車帶的施工，但根據(jù)現(xiàn)有進(jìn)度計(jì)劃安排，只有一臺襯砌模板臺車能在Vjeternik 隧道緊急停車帶襯砌最晚開始時(shí)間空閑出來，從而無法滿足左、右洞同時(shí)施工，進(jìn)而導(dǎo)致Vjeternik 隧道無法在合同工期內(nèi)完成施工。因此，需考慮新增一臺液壓模板臺車，參照以往隧道施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)際需求提出以下三種技術(shù)方案進(jìn)行比選。

2.1 方案1：采購緊急帶專用模板臺車

新購一臺與緊急停車帶斷面尺寸相符合的襯砌模板臺車，在隧道緊急停車帶處進(jìn)行拼裝，采用有軌電動走行系統(tǒng)，液壓升降脫模設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 緊急停車帶襯砌臺車結(jié)構(gòu)圖

由于該緊急停車帶臺車比主洞標(biāo)準(zhǔn)斷面襯砌臺車凈空體積大，需將鋼構(gòu)件和模板單元運(yùn)輸?shù)骄o急停車帶進(jìn)行拼裝；澆筑完1 個(gè)緊急停車帶襯砌后，需要完全拆解成細(xì)小單元再運(yùn)輸?shù)较乱粋€(gè)緊急停車帶進(jìn)行重新拼裝。隧道單洞共10 個(gè)緊急停車帶，需反復(fù)拆裝10次，不但消耗大量的人力、物力，還將耗費(fèi)大量的時(shí)間，從而增加施工成本，還會帶來一定的工期風(fēng)險(xiǎn)。此外，反復(fù)安裝的模板單元體積和重量均較大，在隧道狹小作業(yè)空間內(nèi)無法使用常規(guī)起重設(shè)備進(jìn)行吊裝，導(dǎo)致施工過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)較大。

2.2 方案2：主洞襯砌臺車加寬處理

對主洞斷面的兩車道襯砌臺車在緊急停車帶處進(jìn)行加寬處理，具體方法為：在兩車道襯砌臺車面板的基礎(chǔ)上，增加緊急停車帶比主洞斷面多出的凈空體積部分的鋼構(gòu)，主要支撐構(gòu)件均通過焊接連接在原主洞兩車道臺車面板上，然后安裝標(biāo)準(zhǔn)組合鋼模來解決緊急停車帶襯砌澆筑的問題。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

該方法的優(yōu)點(diǎn)是可將臺車應(yīng)用到主洞斷面和緊急停車帶斷面，所需投入的直接成本較低。但反復(fù)拆裝需要耗費(fèi)較多的人力和物力，從而增加施工成本；反復(fù)在主洞襯砌臺車面板上焊接、切割等將嚴(yán)重影響原面板的平整度及剛度，需局部補(bǔ)強(qiáng)并認(rèn)真打磨。

2.3 方案3：組合式襯砌模板臺車

針對方案1和方案2存在的不足之處，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)斷面與緊急停車帶斷面特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一臺組合式模板臺車，通過左、右兩部分進(jìn)行拼裝組合，解決緊急停車帶二次襯砌的澆筑問題。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖4 組合式模板臺車結(jié)構(gòu)圖

該液壓模板臺車左、右兩部分均配備有獨(dú)立的輪式走行系統(tǒng)，且前輪具備轉(zhuǎn)向功能；臺車可在隧道外開闊地帶分別采用吊車等專業(yè)起重設(shè)備進(jìn)行拼裝；頂部模板配備獨(dú)立液壓桿件，可將立柱拆除后收回超出標(biāo)準(zhǔn)斷面部分的模板，并通過液壓系統(tǒng)降低臺車頂模高度，從而使左、右兩部分均可獨(dú)立通過標(biāo)準(zhǔn)斷面。臺車兩部分均行走至緊急停車帶后，通過轉(zhuǎn)向輪調(diào)整臺車方向，門架液壓頂升系統(tǒng)調(diào)節(jié)門架高度，利用高強(qiáng)螺栓將左、右兩部分的主梁牢固的連接在一起；然后頂升頂部模板實(shí)現(xiàn)合攏，從而解決緊急停車帶襯砌的澆筑問題。待第一個(gè)緊急停車帶襯砌澆筑完成后，可將螺栓卸下、頂部模板收起，兩部分分別行走至下一個(gè)緊急停車帶進(jìn)行拼接組合，周而復(fù)始，完成隧道各緊急停車帶的施工。該臺車有效解決了方案1 和方案2 中的拆裝難度大和施工工期風(fēng)險(xiǎn)大的問題，雖然定制和購買的一次性投入較大，但其方便快捷的行走和拆裝組合，從根本上解決了洞內(nèi)拼裝的安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)有效地提升了施工進(jìn)度。

3 施工流程及質(zhì)量控制要點(diǎn)

本文提出的組合式模板臺車左、右兩部分采用高強(qiáng)螺栓連接，操作方便快捷。其主要施工工藝流程如圖5所示。

圖5 組合式臺車施工流程圖

其拼裝和使用過程中的主要質(zhì)量控制要點(diǎn)如下：

（1）隧道外拼裝時(shí)應(yīng)將場地整理平整，并鋪設(shè)鋼板或澆筑混凝土整平，確保臺車拼裝精度。

（2）臺車各部件均采用高強(qiáng)螺栓連接，應(yīng)分為初擰和終擰兩次完成，螺栓穿孔方向和墊片安裝方向應(yīng)與圖紙保持一致。

（3）由于臺車行走為輪式結(jié)構(gòu)，加之臺車自重較大，為防止行走時(shí)原地面下陷導(dǎo)致臺車無法正常行走，在無仰拱段落需考慮鋪設(shè)鋼板提供平整的行走路面。

（4）通過轉(zhuǎn)向系統(tǒng)調(diào)整兩側(cè)模板至合適位置，螺栓孔位應(yīng)精準(zhǔn)對齊，安裝螺栓時(shí)應(yīng)能夠自由穿過，不得強(qiáng)行敲擊入孔。

（5）臺車模板落模后，應(yīng)將臺車回退至緊急停車帶中間部位進(jìn)行拆解，拆解前應(yīng)將連接部位殘留的混凝土、物品等清理干凈。

（6）螺母應(yīng)采用扳手拆除，如遇螺栓無法從孔內(nèi)退出時(shí)，應(yīng)查明原因，利用液壓系統(tǒng)或千斤頂微調(diào)角度將其退出，不得強(qiáng)行敲擊拆除，避免損壞絲扣，螺栓螺母拆除后應(yīng)妥善保存，不得損壞并影響后續(xù)安裝。

4 實(shí)際工程應(yīng)用效果

Vjeternik 隧道原計(jì)劃將新引進(jìn)臺車應(yīng)用于進(jìn)口端右洞的緊急停車帶施工，左洞采用Klopt隧道三車道臺車進(jìn)行襯砌澆筑。通過該新型臺車的應(yīng)用，項(xiàng)目在很短時(shí)間內(nèi)便完成了進(jìn)口端左、右洞共5個(gè)緊急停車帶混凝土的澆筑，具有施工效率高、拆裝工作量小、安全可靠等顯著優(yōu)點(diǎn)。以3 個(gè)緊急停車帶從臺車首次拼裝至澆筑完成并拆除臺車為例，不考慮澆筑混凝土?xí)r間，該新型二次襯砌臺車與其他兩種傳統(tǒng)臺車施工效率對比見表1。

表1 各方案臺車拆裝效率對比表/d

由此可見，該新型臺車相比傳統(tǒng)臺車在拆裝時(shí)間效率上有著較大的優(yōu)勢，尤其是針對緊急停車帶數(shù)量超過2 個(gè)以上的隧道有著廣泛的應(yīng)用前景。該臺車主門架寬度4.78m，高度4.5m，有足夠的空間便于各種機(jī)械設(shè)備的通行，可滿足隧道內(nèi)的交叉施工作業(yè)?，F(xiàn)場應(yīng)用情況如圖6所示。

圖6 組合式模板臺車實(shí)際工程應(yīng)用

5 結(jié)語

針對公路隧道緊急停車帶二次襯砌施工難題，通過方案對比提出了組合式模板臺車新技術(shù)，其通過簡單便捷的拆裝協(xié)作，加快了施工進(jìn)度，避免了洞內(nèi)狹小空間內(nèi)的大規(guī)模拼裝，保障了隧道緊急停車帶襯砌安全高效施工。