智能臺車機械化支護在隧道施工中的應(yīng)用

王勇，蔣松余，吳吉云，陳思穎，唐傲冬

(四川省交通建設(shè)集團股份有限公司市政分公司，成都 610000)

1 引言

當(dāng)前，我國隧道施工的施工技術(shù)裝備、快速修建設(shè)備配套技術(shù)仍處在初級發(fā)展階段，與發(fā)達國家相比，總體技術(shù)水平依然有很大差距[1-3]。采用鉆爆法施工時，還沒有建成快速機械化施工技術(shù)系統(tǒng)，也沒有攻克配套設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)難題。

隧道作業(yè)空間狹窄，當(dāng)前的鋼拱架安裝車各功能分散在不同工程車上，由于效率低、煩瑣的工作流程以及極高的危險系數(shù)，一次作業(yè)程序只能行進一步[4-5]。另外，在不良地質(zhì)工況下，若混凝土初噴及鋼拱架支護質(zhì)量差或不及時，都會導(dǎo)致隧道施工安全事故的發(fā)生。鑒于此，為保證施工效率以及隧道施工安全，當(dāng)前重要工作在于優(yōu)化支護系統(tǒng)的設(shè)計和空間布局。

2 工程概況與技術(shù)原理

2.1 工程概況

G4216 線屏山新市至金陽段高速公路設(shè)計速度為80 km/h，四車道，路基寬度整幅25.5 m，分離式路基寬度12.75 m。G4216 線屏山新市至金陽高速公路XJ9 標(biāo)位于四川省涼山州雷波縣汶水鎮(zhèn)境內(nèi)，起訖樁號為K45+152～K51+037.797，路線全長5.886 km。其中主要包含錦屏隧道(1/2）、蔚巴溝1 號大橋、蔚巴溝2 號大橋、蔚巴溝3 號大橋。項目總造價約7.7 億元，總工期50 個月。

2.2 技術(shù)創(chuàng)新要點

隧道二次襯砌施工采用自行式二襯混凝土養(yǎng)護臺車，自行式仰拱棧橋用于仰拱施工，用自動掛布臺車進行防水板施工。

2.2.1 自行式隧道二襯混凝土養(yǎng)護臺車

如圖1所示，二襯混凝土養(yǎng)護臺車上設(shè)有傳感器 (見圖2），用于智能物聯(lián)控制，臺車采用工字鋼作為臺車主體結(jié)構(gòu)，按照隧道斷面結(jié)構(gòu)形式制作臺車，在臺車上按照隧道二襯內(nèi)輪廓線型布設(shè)自動噴淋養(yǎng)護管道系統(tǒng)。在臺車四周設(shè)置隧道二襯混凝土修飾工作平臺，同時設(shè)置安全防護裝置，實現(xiàn)“一車多用”。

2.2.2 自行式仰拱棧橋

自行式仰拱棧橋主橋結(jié)構(gòu)采用工字鋼拼焊的桁架梁結(jié)構(gòu)，后部滑移支撐采用上寬下窄的倒梯形結(jié)構(gòu)，在底部兩側(cè)留出了充足的作業(yè)空間。主橋結(jié)構(gòu)的橋面中央與橋面同向設(shè)置車輪限位梁，用于限制車輪內(nèi)側(cè)，防止車輪跑偏掉下棧橋。

2.2.3 防水板自動掛布臺車

如圖3所示，防水板自動掛布臺車裝置，包括臺車本體、伸縮裝置、滑輪、頂部卷揚機和底部卷揚機。臺車本體為框架結(jié)構(gòu)，臺車本體的兩個豎直側(cè)面上均具備臺階狀的多層操作平臺，每層操作平臺的橫向鋼管上設(shè)置有多個伸縮裝置，臺車本體的頂部設(shè)置有豎直方向的多個豎向鋼管，每個豎向鋼管上設(shè)置有伸縮裝置，每個伸縮裝置的伸縮端轉(zhuǎn)動連接有滑輪。

3 工藝流程與操作要點

3.1 工藝流程

智能臺車機械化支護的施工工藝流程包括如圖4所示步驟。

3.2 操作要點

3.2.1 洞口測量控制方案制訂

施工完洞口仰坡后，將2～4 個水準(zhǔn)點設(shè)在洞口附近，同時將2 個穩(wěn)固的導(dǎo)線控制點設(shè)在洞口。

3.2.2 洞口施工

1）洞口邊坡、仰坡加固處理

利用φ70 mm 鋼花管對邊仰坡地表注漿加固，間距1.0 m，平均長度6 m，布置方式為梅花形，明洞段仰拱加固采用φ42 mm 注漿小導(dǎo)管間距1.0 m，梅花形布置。

2）小導(dǎo)管安裝及注漿

用外徑φ42 mm 的熱軋無縫鋼管作為注漿小導(dǎo)管，尾部100 cm 不鉆孔，加勁箍(φ8 mm）焊接在尾部，管壁四周的注漿孔(φ8 mm）按梅花形(7.5 cm 間距）鉆設(shè)。用KBY-50/70 型注漿泵對M20 高強度水泥砂漿注漿。

3）噴射混凝土

采用濕噴法進行噴射混凝土，采用濕噴機械手，具體工藝流程見圖5。

3.2.3 明洞施工

在隧道主洞進洞后施工明洞，沉降縫需設(shè)在地質(zhì)情況起伏較大處。采用掛防護網(wǎng)、噴錨施工明洞臨時邊仰坡，噴C25混凝土平均10 cm 厚，利用φ8 mm 鋼筋、30 cm×30 cm 網(wǎng)格的鋼筋網(wǎng)。

3.2.4 洞身開挖輔助施工

用藥卷錨桿(φ22 mm）、單層小導(dǎo)管(φ42 mm）、大管棚(φ108 mm）作為施工隧道的輔助措施。

3.2.5 洞身開挖

依據(jù)“新奧法”施工，應(yīng)減少對圍巖擾動的方法開挖隧道。

3.2.6 初期支護

作為“新奧法”的施工關(guān)鍵步驟，初期支護顯得非常重要，工藝流程如圖6所示。

3.2.7 防排水施工

防排水采用“以排為主，堵、排、防、截相結(jié)合”的綜合治理原則，工藝流程如圖7所示。

3.2.8 仰拱施工

仰拱修筑應(yīng)盡早，不得欠挖仰拱，分幅或分段間隔施工仰拱。

3.2.9 二次襯砌施工

用整體式隧道襯砌臺車進行二次襯砌施工，工藝流程如圖8所示。

3.2.10 隧道路面施工

洞內(nèi)路面混凝土按左右半幅交錯分層施工。

4 結(jié)語

本文結(jié)合G4216 線屏山新市至金陽高速公路XJ9 標(biāo)工程中的隧道支護工程實例，對工程中采用的智能機械臺車的施工工藝流程及具體的施工要點進行了介紹。本案例隧道采用智能機械化提高了施工效率，施工難度低，大大提高了施工效率，取得了顯著的經(jīng)濟、環(huán)保和社會效益。