钢模台车在隧道衬砌施工中的应用

张华林

（山西省晋中市水利建筑工程总公司，山西 晋中 030600）

1 施工概述

石膏山水库地处灵石县南关镇峪口村上游1.5km，位于汾河中游一级支流仁义河石膏山峡谷。控制流域面积110 km2，占仁义河流域面积的42.8%。

沁南公路改线1号隧道进出口高程为1147.2 m，进口位于水库大坝左坝肩，出口位于库尾右岸。围岩类别为Ⅲ类，围岩分级为Ⅳ级，主要为混合质角闪变粒岩、花岗质混合岩夹斜长角闪岩，由于节理裂隙发育、断层破碎，开挖后拱部无支护时可能产生较大的坍塌，侧壁局部失稳。初衬采用钢格栅进行支撑，间距1.0 m，钢格栅间距0．5 m，用直径20 mm的连接筋连接,钢格栅用8根2.5 m直径22 mm锚杆锁脚，并挂钢筋网，喷C20混凝土厚15 cm。隧道长480 m，城门洞型，净断面尺寸均为5．4 m×5．7 m，桩号0+000～0+220和0+250～0+450处衬砌厚500 mm，桩号0+220～0+250处衬砌厚600 mm，桩号0+450～0+480处衬砌厚300 mm，隧洞纵坡0．5%。二衬采用钢模台车C25钢筋混凝土衬砌，C25混凝土由罐车从搅拌站运输至工作面，HBT-60混凝土泵浇筑，衬砌段为双层钢筋，每段10 m。

2 钢模台车的构造

钢模台车主要由门架、托架、模板、行走四部分构成。本工程采用钢模台车长10 m，由50装载机推动钢模门架沿预先铺设的轨道行走，利用固定在门架与钢模板之间螺旋千斤顶及固定在轮柱上的地脚液压千斤顶和门架纵梁上的竖向螺旋千斤顶来控制钢模板的支撑及脱模。

2.1 钢模板的组成

钢模板从断面上看由2块顶模板和2块侧模板构成，顶模板每块弧长为3 m，宽2 m，纵向由5节组成，模板之间通过焊接成一整体。顶模通过铰耳轴与两块侧模板联接。模板钢板厚为8 mm，每侧侧模钢模板上留有7个呈品字形50 cm×50 cm规格的工作窗，顶模板上留3个注浆孔。

2.2 托架、门架总成

由于沁南公路改线隧道衬砌后为城门形，侧墙高4.5 m，顶弧长6.3 m，本钢模台车整体不太高，为施工操作便于控制，托架与门架焊接在一起。托架纵向由5节组成，每节由3根18号工字钢制造的纵梁和1根22b工字钢制做的横梁组成，各节托架由18号槽钢横向联接。门架由28b工字钢制做横梁、立柱通过由22b工字钢制做的纵梁联接组成。为了保证立柱的稳定性及侧向压力作用下具有足够的刚度，立柱之间用18号工字钢联接成空间框架。

2.3 行车部分

由于钢模台车重量较大，用四个焊接由直径300mm钢轮的22号槽钢制作的方形腿柱支撑门架，门架立柱座在方形腿柱的牛腿上，用插栓和液压千斤顶联接。钢轮沿用P43型钢铺设的轨道，通过50装载机推动行走。

2.4 千斤顶部分

本钢模台车的千斤顶部分主要为安装在门架与钢模板之间的双耳螺旋千斤，及安装在方形腿柱与门架柱顶竖直液压千顶和纵梁上的竖向螺旋千斤顶。螺旋千斤顶用来支承、调节模板位置，承受灌注混凝土时产生的压力，螺杆直径为600 mm，其调整行程为400 mm；竖直液压千顶用来门架、托架的高程，台车工作时，承受台车和混凝土的重量，保证台车工作时，门架稳定。螺杆直径为100 mm，其调整行程为200 mm。

2.5 钢模台车的组装

钢模台车组装前，把用于组装的场地垫石渣用50装载机进行平整、12 t震动碾压实，给钢模台车组装提供一个具有足够刚度、强度、平整的场地。场地完成后，将从钢结构工厂制作好的钢模台车构件按设计图纸要求进行组装。组装的顺序是轨道铺设，行走方形腿与门架安装、托架与门架联接，用35 t汽车吊配合人工将拼装好的顶模与托架联接，侧模与顶模联接。钢模安装完成后，钢模台车已初具规模。然后安装侧向螺旋千斤顶和竖直液压千顶，最后安装平板式振动机，并进行钢模台车调试。通过验收后，沿轨道推动至已浇好的混凝土底板上即可进行衬砌。石膏山水库沁南公路改线1号隧道钢模台车从构件进场到组装通过验收，历时约10 d。

3 钢模台车衬砌施工

3.1 钢模台车布置

石膏山水库沁南公路改线1号隧道钢模台车衬砌段桩号为0+000～0+450，由进口段向出口段衬砌。钢模台车沿施工测量人员按设计控制铺设的轨道推进预定施工区，稳定好行车轮后，通过调节设在方形腿柱与门架柱顶的竖直液压千顶来调整钢模的垂直位置。钢模垂直位置调整好后，固定好设在门架横梁下的竖向螺旋千斤顶，然后通过设在门架与钢模板之间的双耳螺旋千斤来展开侧模，使侧面与底角边的一期混凝土紧密接触，侧模下包一期混凝土50 cm。钢模台车布置到位后，用木模对钢模台车堵头进行封堵，木模一侧通过直径12 mm对拉杆与钢模台车连接，另一侧用钻入隧道洞壁的直径16 mm锚筋进行固定。

3.2 钢模台车浇筑混凝土

钢模台车混凝土用6 m3的混凝土罐车由搅拌站运输至工作面，通过HBT-60混凝土泵浇筑。先浇筑侧墙，通过在侧模上预留的工作窗由混凝土泵入仓内，两侧对称浇筑，每层厚度50 cm左右，侧墙底部混凝土通过工作窗口先用插入式振动棒振捣，振动棒插入混凝土的间距不宜超过30 cm，振捣时应将振动棒插入混凝土下层5 cm左右；待手持式振动棒振捣后，再开启附在钢模上的平板振捣器，振捣时以混凝土不再有气泡冒出为至，根据经验，以振动1 min为宜。侧墙上部混凝土振捣时只需开启附在钢模板上的平板振捣器就可满足混凝土振捣要求。浇筑到窗口位置时，将窗口逐个关闭。

侧墙浇筑完成后，开始浇筑顶部混凝土，通过钢模台车顶部预留的3个混凝土浇筑孔向顶部浇筑混凝土。浇筑时将混凝土先从低处浇筑，将空气排在高处，依次连续浇筑，直至混凝土泵达到压力不能浇筑为止。顶部混凝土通过附在台车钢模顶部的8台平板式振捣器振捣。

3.3 钢模台车脱模移位

混凝土浇筑完成后，待混凝土强度达到拆模强度要求即可脱模。拆模的顺序遵循“先支的后拆，后支的先拆”的原则。先拆除堵头的模板及侧墙的加固横挡，再松开钢模台车的横向螺旋千斤，收回侧模；松开门架横梁下的竖向螺旋千斤顶，并使设在方形腿柱与门架柱顶的竖直液压千顶收回，脱下顶模，使钢模台车离开混凝土。通过50装载机将钢模台车沿轨首移至下一工作面。

3.4 钢模台车在施工中需注意的问题

为防止模板漏浆，侧模与一期混凝土接触边缘应加海棉条。钢模台车在混凝土浇筑前，要对钢模进行清理，涂刷脱模剂，以便拆除方便。侧模用螺旋千斤顶推到时位置后，要在门架与侧模间加设横档，以保证侧模在受到混凝土压力的稳定性。钢模台车移动时，为保证台车的整体稳定性及施工操作安全性，除推动台车时用力轻稳，还应在道轨预定位置设定横挡。浇筑混凝土过程中，严格控制混凝土自由下落高度，防止混凝土下落中溅起落在钢模表面，形成麻面。

4 结语

钢模台车施工机械化程度高，立模速度快，每个混凝土仓位立模时约20 h；混凝土浇筑强度高，浇筑混凝土约16 m3/h左右。与普通模板混凝土仓位相比，提高了劳动生产率，降低了人工劳动强度，加快施工进度，缩短工期。石膏山水库沁南公路改线1号隧道钢模台车衬砌段历时2个月，比用普通模板支承浇筑混凝土缩短一半工期。

钢模台车施工性能稳定，使用简单，安全、可靠。操作方法简单易学，普通工人即可操作，模板作业不需要搭设脚手架，安全性高。衬砌混凝土工程质量好，由于钢模台车整体性好、刚度大、表面光洁，衬砌混凝土无错台，表面光滑平整。

钢模台车缺点是一次性投资大，重复利用率低。石膏山水库沁南公路改线1号隧道钢模台车一次投资约35万元，前期投资较大；所用钢模台车根据本工程特性制做，类似洞形、洞径的工程今后很难遇到，重复利用率低。