针梁式全圆模板台车在南水北调暗涵工程中的应用

林鹏远

(中铁隧道集团二处有限公司， 河北 三河 065201)

0 引言

随着水电及各种引水工程的迅速发展，全圆隧道工程逐年增多。采用全圆一次性衬砌模板台车施工的隧道具有整体性好、表面光滑、内部密实、劳动强度低、衬砌速度快等优点。由于是一个密闭的空间，浇筑过程中存在较大的上浮力;上浮力在设备上影响台车的变形，在结构上导致结构的标高不一致、钢筋保护层过小甚至露筋、错台等，在施工中易发生爆模等安全事故。严格控制台车的上浮及位置是全圆台车施工的关键，南水北调采用的针梁式模板台车充分考虑到这一点，特别加设了抗浮装置，施工中对针梁式全圆台车的施工进行了总结。φ 20@100 mm，纵向钢筋为φ 14@200 mm。衬砌采用针梁式全圆模板台车施工，沿纵向每10 m设置1道环形缝。

图1 暗涵横断面图Fig.1 Culvert cross-sectional figure

1 工程概况

北京市南水北调配套工程南干渠工程施工第2标段，起始里程为中1+200～中2+612.04，中线导线全长1 412.04 m，双线长2 824.08 m。暗涵成洞内径为3 400 mm的钢筋混凝土圆涵;二次衬砌采用自密实混凝土，标号为C30 W10，厚度为350 mm，环向钢筋为

2 模板台车构造

针梁式全圆模板台车由针梁、模板、滑架、支撑悬挂、行走、抗浮装置、电器液压系统以及混凝土振动系统等部分组成，总重约50 t。

1)针梁全长25 040 mm，其宽度为800 mm，高度为1 300 mm。

2)模板全长10 200 mm共分为7环，面板采用10 mm钢板，拱板采用14 mm钢板。其中6环1.5 m，1环1.2 m，计10.2 m;共分4块组成1个整圆，其中底模1块、边模2块、顶模1块。

3)滑架采用工字钢组焊，用螺栓连接成一个整体。滑架内侧上、下设有44个双轮缘轮组，用于减轻移模阻力，便于移动;滑架内有针梁通常运动，外有悬挂装置安装，用于支撑模板。

4)支撑悬挂装置。台车的支撑分为2大部分和2种形式;2大部分为模板部分和针梁部分，2种形式是液压支撑和丝杆支撑。模板支撑采用液压油缸支撑就位和拆模，丝杠作为模板固定和受力支撑。针梁支撑采用强大的液压油缸来完成，为了保证其标高的正确性，在主油缸上装有液压锁，针梁前后设有支撑靴与岩层相接触，并设抗倾斜装置使其稳定地支撑针梁模板台车。为了对中就位方便，在前后支撑油缸之间设有平移油缸，为台车左右对中起微调作用。

5)台车行走是靠针梁中的1台电动卷扬机的滚筒上循环钢丝绳来实现。卷扬机固定于针梁上，滚筒钢丝绳两端固定在滑架两侧。电动卷扬机旋转时针梁和模板滑架产生相对运动而完成行走任务。

6)抗浮装置。据以往全圆隧道混凝土衬砌经验，在浇筑混凝土过程中，模板台车未安装抗浮装置往往要向上浮动2～5 cm(视台车配重)，为抵消台车的浮力，单纯的增加配重是不可取的，这就需要在台车上增加抗浮装置。故在台车设计之初，为保证台车的抗浮效果，在台车模板两端增加了可前后移动的抗浮梁，并在模板中部设抗浮支撑，见图2。为保证强度，抗浮支撑采用无缝钢管，总长度1 234 mm，可伸缩长度520 mm，见图3。

7)电器是台车总的动力来源和台车的控制中心。控制箱有4路出线，1路供台车行走、1路供液压站运行、1路供混凝土振捣、另1路供照明，电源电压为380 V，频率为50 Hz。

8)液压系统是台车模板、针梁就位、拆模的动力来源。液压系统由液压站、控制线、高压油管、油缸等4部分组成，系统工作压力为20 MPa。针梁式模板台车构造见图4。

图2 抗浮支撑图Fig.2 Anti-uplift support figure

图3 台车两端抗浮支撑图Fig.3 Both ends anti-uplift support figure

图4 针梁式模板台车构造图Fig.4 The needle beam type template car structure maps

3 模板台车施工

台车工作原理:通过模板与针梁之间的相对运动，达到循环衬砌的目的。也就是说，针梁固定移动模板，模板固定移动针梁，周而复始的完成混凝土衬砌任务。

3.1 台车移动

上1组混凝土灌注完毕后拆除模板和针梁之间的连接件，收回针梁油缸至适当高度，用电动卷扬机将针梁延伸至衬砌里程为止。操作针梁油缸手柄，使油缸下降至支撑点的标高并抵紧支撑靴，将模板脱模收回，用电动卷扬机行驶至最前方进行清理，涂刷脱模剂，完成后将模板行驶至衬砌里程。

3.2 台车就位

根据测量控制点操作针梁油缸使模板提高至适当高度，降低针梁，使底模达到稍低于标高位置;左右对中无误，操作边模油缸手柄，使边模接近设计轮廓线或稍大一些;顶模就位组圆成型，上好定位销和紧固螺栓并调整直至达到设计要求为止;上好所有的支撑丝杠、抗浮装置以及防下沉支撑，封堵头板，装排气管以及灌注管。

3.3 混凝土浇筑

1)浇筑准备。浇筑采用HBT80输送泵，泵送管径180 mm。台车每组浇筑10 m，考虑到混凝土入仓填充依靠自身流动性，且衬砌钢筋较密，为避免填充不实，出现空洞，故入仓口设置在台车中部。

2)混凝土质量保证。自密实混凝土出场前进行坍落度、扩展度、T50、V漏斗、U型箱、含气量检查，进行详细记录，并按标准留置混凝土试块，到场后检查配合比试验资料、强度是否满足要求。混凝土浇筑过程中技术人员应逐车检测坍落扩展度、T50、含气量、U型箱填充高度、V漏斗通过时间等，记录检测结果，到场时间、开始浇筑时间、完成浇筑时间及车牌号，并与出场数据核对。对混凝土质量有怀疑的予以退回处理，卸料前必须快速搅拌3 min。

3)浇筑工艺。在混凝土浇筑过程中，考虑台车上浮影响和混凝土的堆积坡度，浇筑二次衬砌底板面至圆心上1 m位置时，每浇筑1 m3停滞2～3 min，其他部位正常浇筑，混凝土应保持两侧均匀浇筑，防止模板台车的位移、扭曲变形。过圆心上1 m位置后将中间抗浮支撑拆下，并封闭仓门。当混凝土灌注快结束时，检查排气装置工作情况是否正常，混凝土灌注完成后，及时拆除排气装置。每组需浇筑46 m3，浇筑宜在3～4 h内全部完成，浇筑过程中需派专人进行台车上浮观测，在保证台车不上浮的情况下连续浇筑。

3.4 台车拆模

当混凝土达到5 MPa后即可拆模，根据抗压试验强度报告，混凝土试块24 h后抗压强度大于5 MPa。先拆除堵头板，随后拆除所有支撑丝杠及顶板定位销等紧固件。操作模板油缸手柄，使顶模与边模降至最低位置;操作针梁油缸手柄，使针梁升起一定高度，即可完成脱模工作。

4 结论与建议

南水北调南干渠工程中采用针梁式全圆模板台车，操作简单，移动及就位速度快。浇筑完成的二次衬砌混凝土密实，无蜂窝、麻面等现象发生，台车上浮控制在5 mm以内。杜绝了因台车上浮造成的质量及施工隐患，与其他类型台车相比，施工质量及进度有明显提高。

通过施工总结，提出针梁台车在施工中的以下建议:1)由于前后主油缸行程不一致(支撑初支面及二次衬砌面)，若需调头，则要进行更换，且主油缸较重，在洞内更换较为麻烦，建议采用一致的主油缸;2)堵头施工中，分块进行施工麻烦且易跑模，建议将堵头更换为整体的，以降低堵头困难。

［1］ 王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论［M］.安徽:安徽教育出版社，2004.

［2］ 王梦恕.隧道与地下工程技术及其发展［M］.北京:北京交通大学出版社，2004.