针梁式衬砌台车在马蹄形隧洞施工中的应用-技术创新

针梁式衬砌台车在马蹄形隧洞施工中的应用

日期：2016-4-29 14:45:29　来源：互联网　浏览数：
　

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0· 引言
    针梁式衬砌台车在圆形断面中已有较多应用实例，工序简单，施工速度快，但在马蹄形断面隧洞中应用尚不多见。我公司通过宁夏中南部水源工程2 号胭脂川隧洞二衬施工，解决了台车设计加工、行走定位、整体浇筑、底板排气、台车上浮等问题，取得了明显的经济效益和进度效益。
    1· 工程概况
    宁夏中南部水源工程为宁夏回族自治区头号民生工程，2号( 胭脂川) 隧洞净长4 610 m，马蹄形断面，最大净高2． 45 m，最大净宽2． 30 m。采用钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度30 cm ～ 43． 8 cm，设三个衬砌工作面，其中进口作业面工作量最大，衬砌长度为1 870 m，支洞作业面衬砌长度1 423 m，出口作业面衬砌长度1 317 m。因隧洞断面小，开挖与衬砌不能平行作业，衬砌施工要在隧洞贯通后进行，工期非常紧张。为保证施工进度，运用针梁式台车二次衬砌施工技术( 见图1) 。
    2· 工艺原理
    1) 针梁式衬砌模板台车是以电动机驱动行走机构带动台车行走，采用液压油缸和螺旋千斤顶调整钢模到位及收模的隧洞混凝土衬砌成型设备。由电动卷扬机牵引实现针梁和门架的相对移动，在底座上安装平移油缸，实现台车整体平移，用来调整水平对中，依靠台车前后升降油缸实现升降定位，利用液压系统加上螺旋千斤调整钢模到位及收模。
    2) 利用自制定型模具等，钢筋在洞外进行下料和弯曲成型，用农用车将成型钢筋运输至作业面，利用提前准备好的架立钢筋进行钢筋安装，保证衬砌钢筋又好又快制安完毕。
    3· 工艺流程及操作要点
    3． 1 台车设计加工
    台车由模板总成、托架总成、支撑底座、升降机构、平移机构、门架总成、针梁总成、行走机构、液压系统和支撑千斤等组成，针梁是台车的主要承重构件。模板由两块顶模与两块边模构成横断面，顶模与顶模之间通过螺栓联成整体，边模与顶模通过绞耳轴联接，每节模板做成1． 5 m 宽，纵向由六节组合成9 m 衬砌长度，模板之间皆由螺栓联接，模板上开有呈口字形的工作窗，顶部安装有与输送泵接口的浇筑装置。由于模板顶部受力较大，为保证模板的强度及局部不致变形，在1． 5 m 宽的模板中部增加弧形拱板。为防止底模变形，增加型钢桁架作为纵梁支撑底模，纵梁应满足拆模时能克服模板和混凝土之间的粘结吸附力的要求。
    混凝土振捣采用插入式振动器与附着式平板振动器结合的方式。插入式振动器通过工作窗口插入混凝土中，根据工作窗口的位置和混凝土流动方向，为保证混凝土振捣均匀、密实，在台车上布置12 台附着式平板振动器。混凝土在底部流动性较差，浇筑不密实容易形成空洞，为此在底部模板上增加6 处直径32 mm排气孔，起到排气和检查的作用。布置图见图2。

    3． 2 施工工艺流程
    针梁式台车衬砌施工工艺流程为: 施工准备→钢筋安装→灌浆孔预埋→模板台车行走、定位→安装止水带、立堵头模板→混凝土浇筑→脱模、养护→下一循环。
    3． 3 操作要点
    1) 钢筋安装。各项准备工作就绪后，开始安装钢筋。二衬钢筋在洞外加工场下料、弯曲成型，用自卸汽车运至洞内，根据测量放样位置人工安装钢筋，主筋采用焊接连接，支撑筋与主筋采用局部焊接固定，其他位置采用铁丝绑扎连接。
    2) 灌浆管预埋。立模前先预埋灌浆管，隧洞拱顶回填灌浆管采用75 PVC 管，超挖部位预埋管以实际长度为准，回填灌浆管呈梅花形布置，排距2． 0 m。
    3) 模板台车行走、定位。梁和门架的相对移动由卷扬机牵引实现，用底座上的平移油缸调整台车水平对中，依靠台车前后升降油缸实现升降定位，利用液压系统加上螺旋千斤调整钢模到位及收模。模板台车行走至待浇筑地点后定位，行走和定位前在模板台车表面喷脱模剂，底模利用滚动刷在模板行走时自动刷脱模剂。模板定位顺序为: 底模→顶模→边模; 脱模顺序为: 边模→顶模→底模。模板就位后支撑丝杠要全部支撑到位。采取切实有效的抗浮支撑并及时紧固，抗上浮装置用工字钢加丝杆进行竖向支撑。边模与底模先用销子定位，再用螺栓紧固。模板台车定位时测量人员必须全程旁站指导，严格控制模板台车的标高、轴线位置、与相邻浇筑段的连接长度等。
    4) 安装止水带、立堵头模板。隧洞衬砌环向施工缝采取全断面防渗，缝宽2 cm，迎水侧依次向内布设: 3 cm 厚抗微生物聚硫密封胶+ 12 cm 厚苯板+ 651 型橡胶止水带+ 苯板( 剩余衬砌厚度) 。止水带安装时设一环向定位钢筋，定位钢筋位于端头处两层衬砌钢筋中间，U 形卡焊在定位钢筋上，用U 形卡将止水带牢固固定在定位钢筋上，止水带搭接处长度不小于10 cm，采用双堵头模板将止水带夹住固定，保证止水带的中心线和伸缩缝重合，堵头模板采用5 cm 厚木板，用模板台车上的槽钢固定( 用螺栓将堵头模板固定在槽钢与模板台车之间) ，堵头模板采用红油漆编号，根据编号顺序安装。在绑扎钢筋和支模时，止水带必须采取可靠的固定措施，避免被尖角小石子及锐口的钢筋损伤，发现有破裂及时进行修补。
    5) 混凝土浇筑。混凝土灌注前应按规范及设计要求对台车定位、模板接缝、预埋设施等进行全面检查。采用混凝土罐车( 5．21 m × 1．58 m × 2．36 m) 运输，HBT40 混凝土输送泵入模。从两侧拱脚向拱顶对称、分层、连续浇筑，每层厚30 cm ～45 cm。间歇及封顶的层面应成辐射状，在封口处应设置排气孔。浇筑过程中要随时观察混凝土上升情况，浇筑速度要根据实际情况进行控制，不宜过快，尤其在混凝土上升到拱腰位置，要适当放慢浇筑速度，以防台车模板上浮错位。灌注混凝土要均匀入模，前、后、左、右混凝土灌注高差小于0． 5 m。混凝土灌注速度每小时不大于1． 2 m。底板及边墙振捣采用插入式振捣器，顶拱采用附着式平板振动器。
    6) 脱模、养护。混凝土浇筑完成后，根据浇筑过程中取的混凝土试块抗压强度确定脱模时间，一般混凝土强度达到8．0 MPa时方可拆模，避免过早脱模混凝土强度不足而造成拱顶混凝土掉块。衬砌浇筑完10 h ～ 12 h 后开始养护，以保持混凝土良好的硬化条件。
    4 ·资源配置
    针梁式台车衬砌施工，底板、边基和拱墙一次浇筑成型，最大限度的减少了工序，投入劳动力较常规方法少，劳动力配置见表1。

本工法关键设备为9 m 针梁式台车、混凝土运输罐车、输送泵等，机具设备配置见表2。

    5· 施工效果
    采用针梁式台车衬砌，底板、边顶拱同时施工，减少了施作底板、边墙的工序，提高了施工进度。正常情况下，每天能施作1 组衬砌，除去机械设备耽误、检查等，每月一台台车稳定在25 组，其他标段采用传统台车，底板、边基与拱墙分开施作，每月理想进度为20 组。针梁式台车施工精简了衬砌工序，减少了衬砌人员投入，每米能降低投入30 元，整个项目节省人工费13． 8 万元; 整体浇筑避免了分开浇筑带来的纵向施工缝处理及钢筋搭接浪费，节约纵向刚性止水带9 220 m，节省环向Φ14 主筋8． 7 t，整个项目节省材料费31 万元。
    本技术整体浇筑混凝土成型好，能有效减少施工缝错台、渗水，减少后期质量缺陷处理成本。
    6· 结语
    通过针梁式衬砌台车技术的运用，2号胭脂川隧洞每月平均进度为225 m/作业面。本工程为马蹄形小断面隧洞施工积累了施工经验，取得了良好的进度效益、经济效益，具有较高的推广价值，特别是对宁夏中南部水源工程后续标段隧洞施工更具有参考和应用价值。