客运专线隧道喇叭口洞门模板台车设计与制作关键技术

张刚宏，袁仁爱

(中铁一局集团有限公司，陕西西安710054)

客运专线隧道喇叭口洞门模板台车设计与制作关键技术

张刚宏，袁仁爱

(中铁一局集团有限公司，陕西西安710054)

采用喇叭口缓冲式结构洞门是解决客运专线大断面隧道空气动力学效应的主要措施，结合沪昆客专长昆湖南段喇叭口隧道洞门实际情况，重点研究隧道衬砌模板台车设计、制作、安装等关键技术，将原隧道模板台车的门架总成、丝杠支撑总成予以改造，解决了客运专线喇叭口洞门衬砌问题。

客运专线 隧道 模板台车 设计 制作

1 工程概况

为解决隧道空气动力学效应问题，客运专线隧道设计常采用喇叭口式、帽檐斜切式及带空气动力学孔的明洞门等缓冲结构洞门，其中施工难度较大、设计较复杂的洞门结构为喇叭口洞门。

喇叭口式洞门在沪昆客专长昆湖南段隧道洞门设计中普遍采用。以何家湾隧道出口洞门为例，该洞门呈喇叭口状，喇叭口放大斜率1∶5，进口端隧道半径为6 700 mm，出口端隧道半径为9 100 mm。出口端立面与半径21 000 mm圆弧线相切，洞门下部长度为15 000 mm，洞门顶部长度为11 000 mm，顶部进出口端高差2.2 m，进口端宽度13 400 mm，出口端宽度18 200 mm。其断面变化之大，如图1所示。洞口设计采用早进洞，晚出洞，尽量少刷坡的设计理念，洞门结构外露段与埋入段结构用同种材料整体灌筑，洞门结构与后续结构之间设2 cm变形缝一道，衬砌结构采用C35钢筋混凝土。

图1 喇叭口洞门结构示意(单位:cm)

2 喇叭口洞门模板设计方案比选

喇叭口洞门施工有两种模板设计方案，关键在于内模设计:①采用标模+脚手架方式;②采用整体模板台车。采用标模+脚手架方式，结构整体性差，安全质量不易保证。施工后隧道衬砌内表面模板接缝痕迹多、轮廓不圆顺，外观质量较差。且组件繁多，装配、拆卸工效低，转场繁杂。故内模采用整体模板台车设计，外模采用标模在模板台车上固定。台车采用模块化设计，结构安全，施工质量易于控制，拆卸方便快捷，便于倒运。

喇叭口洞门模板台车总长15 m，由模板总成、液压总成、门架总成、丝杠支撑总成、行走总成五大部分组成，见图2。模板总成由顶拱模板、侧拱模板组成。顶拱模板与侧拱模板采用轴销连接，从而达到拆装方便的目的，同时便于模板支设脱模。模板板宽2 040 mm，顶拱模板设有注浆口3个，侧拱模板设有观察窗24个，方便混凝土振捣及观察。模板一次制作成型，光洁度好，有效解决了外观质量问题。为提高模板台车的自动化程度，采用全液压调节系统和电动机驱动行走系统。

图2 喇叭口模板台车结构示意(单位:mm)

出于节省成本考虑，模板台车液压总成、门架总成、丝杠支撑总成等利用原隧道模板台车进行改造。门架部分将原来行走梁制作加长节，各榀门架按模板对应位置进行移位改造，新制附门架以便调节门架支撑系统宽度。丝杠支撑系统根据台车断面进行加长。

3 设计、制作关键技术

喇叭口台车设计、制作关键在于模板制作和门架支撑方面，具体解决以下5个问题。

3.1 顶拱与侧拱模板分模位置

台车分模以圆心线向上5 488 mm处为顶拱与侧拱模板分模点，台车前后端及中部各模板均按此位置分模，保证分模面与圆心横切面平行，顶拱模板单块高度均发生变化。此分模可保证侧拱模板与顶拱模板铰接在同一水平面上，便于侧模支撑和收缩转动。

3.2 面板扇形下料工艺

台车单块模板面板展开为扇形，需采用扇形下料，面板下料采用半自动火焰切割机进行。下料工艺为:台车面板下料采用整体下料方式，即面板整体铺设，先画出两端边弧线，再画出中间分模弧线，最后画两侧边线。边线向外150 mm为切割预留量，以便保证顶拱模板和侧拱模板接口直顺。根据分模弧线向内100 mm拼点弧形切割机跑道，切割机跑道采用30 mm×3 mm扁钢制作。切割时，将火焰切割机外侧轮放置在弧形跑道上进行切割。

3.3 顶拱和侧拱模板拼点工艺

模板整体拼点，先架设工装平台，再在工装上架设模板法兰，最后铺设面板。

1)顶拱模板整体拼点。顶拱模板拼点可利用上纵梁进行架设，上纵梁架设按梯形架设，与顶拱法兰纵向定位。工装定位后，安装顶拱模板支架，定位顶拱弧法兰，顶拱法兰中心与工装中心左右对齐，高低位置呈1∶5斜面进行定位。

顶拱模板工装拼点完成后，根据模板弧长划线切割预留量，安装挡头板。在第一块模板和第六块模板上，前后两端距面板边50 mm向内侧划线，连接两点在第二、三、四、五块模板作出标记，此标记为顶拱模板铰接吊耳中心安装位置。

2)侧拱模板拼点。侧拱模板需重新焊接拼点工装，侧拱法兰定位以隧道腰线位置与工装中心线重合为基准，进出口端高低位置以腰线处1∶5斜面为准。侧拱模板拼点完成后，重新划线，切割模板预留量，安装挡头板即可。

3.4 顶拱与侧拱模板铰接装配工艺

顶拱与侧拱模板采用铰接装配工艺，连接转动灵活，脱模方便。模板加筋焊接完成后，进行铰接拼装，顶拱模板按原挡头板标记吊耳孔中心，拼点铰接吊耳。侧拱模板铰接吊耳以顶拱模板铰接吊耳为准，进行拼点，具体步骤如下:

1)轮廓线放样。以一组模板(相对应同一断面，一块顶拱模板，两块侧拱模板)大断面为准在地面放样轮廓线。

2)模板对位。将顶拱和侧拱模板按轮廓线摆放到位，调整好外形尺寸。

3)侧拱铰接吊耳焊接。模板对位调整好后，以顶拱模板铰接吊耳为准，拼点侧拱铰接吊耳。

3.5 丝杠支撑系统与模板支撑连接

台车呈圆锥体，则侧拱模板纵联与门架呈八字形斜面，支撑角度发生变化，丝杠与门架产生夹角，成斜向支撑。台车在衬砌时，极不稳固，易发生跑模现象。故在制作时，对侧模纵联吊耳进行斜向焊接，保证吊耳与丝杠连接销轴线与门架纵向平行，才可消除此类事故发生。

丝杠和油缸吊耳单组分为两块，两块吊耳中心高不同，焊接后向第一拼(即向隧道进口端)方向倾斜。

图3 安装过程中喇叭口洞门模板台车

4 台车安装

喇叭口洞门模板加工完成后，按照组装图进行试拼，根据试拼成果进行整改。试拼满足设计要求后，按组装顺序及组件编号，运至现场。模板台车采用模块化设计，最大组件尺寸为9.5 m×2.1 m，最重组件质量为2.9 t。现场吊装采用人工与吊车配合的方式，吊车选型根据最大组件的尺寸、重量及吊装高度确定。台车吊装调试完毕后(见图3)，在模板表面涂抹脱模剂，然后绑扎钢筋、安装外模、浇筑混凝土。

5 结语

喇叭口洞门是解决客运专线大断面隧道空气动力学效应的一种较好洞门类型，为保证模板结构的整体稳定性及安全质量，应采用整体模板台车施工。喇叭口洞门模板台车的设计重点在于解决模板制作、顶拱与侧拱模板连接、门架支撑系统设计制作等关键技术问题，通过数十座隧道洞门的应用实践，所采用的喇叭口洞门模板台车设计合理，结构稳定，施工质量良好。

［1］刘旭阳．隧道衬砌模板台车设计的探讨［J］．中国建筑金属结构，2007(2):42-46．

［2］杨明刚．隧道衬砌施工模板台车的设计［J］．四川建筑，2005 (3):153-154，157．

［3］张柯．大断面隧道衬砌台车结构优化施工技术探讨［J］．科技信息，2011(1):341-342．

［4］甄洪亮．秦岭隧道衬砌模板台车有关浮力受力分析［J］．隧道建设，2001(2):48-50．

［5］中华人民共和国铁道部．TZ 214—2005客运专线铁路隧道工程施工技术指南［S］．北京:中国铁道出版社，2005．

［6］中华人民共和国铁道部．客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准［S］．北京:中国铁道出版社，2005．

Key technology in design and manufacture of formwork jumbo used for horn-shaped portal section of tunnel on passenger-dedicated railway

ZHANG Ganghong，YUAN Ren'ai
(China Railway First Group Co．，Ltd．，Xi'an Shaanxi 710054，China)

Horn-shaped buffer structure portal is the main solution for aerodynamic effect of large section tunnel in passenger-dedicated line．Combining with the actual situation of tunnel horn-shaped portal in Changsha-Kunming Hunan province section of Shanghai-Kunming passenger-dedicated line，this paper studied the design，manufacture and installation key technology for formwork jumbo of tunnel lining and improved the portal assembly and screw support assembly of original tunnel formwork jumbo，which could solve the tunnel horn-shaped portal lining in passenger-dedicated line．

Passenger-dedicated line;T unnel;Formwork jumbo;Design;M anufacture

U455．91

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2015．04．16

1003-1995(2015)04-0059-03

(责任审编赵其文)

2014-05-22;

2015-01-19

张刚宏(1981—)，男，陕西渭南人，助理工程师。