分体式模板台车技术在明挖马蹄形大断面高铁隧道施工中的应用

沈礼鹏(中建一局集团第一建筑有限公司，上海 201100)

模架选型及模架施工方法是否合理，直接影响工程的安全、进度、质量和成本。采用安全、先进、适宜的模架技术，对于降低工程事故风险、提高工程质量、提高劳动生产率、加快施工速度、降低工程成本和实现文明施工[1]，都具有十分重要的意义。明挖马蹄形大断面高铁隧道施工模架选型对隧道结构施工的影响尤为突出。

1 工程概况

济青高铁青岛机场站 Ⅲ 区下穿航站楼，正线隧道宽约14.62m，高约 12.58m，横断面为马蹄形。设计总长度为239.3m，DK 288 + 810.352～DK 289 + 049.652。隧道结构的拱顶、边墙及底板板均采用 C 45 混凝土，抗渗等级 P 10，设计使用年限为 100 年。

Ⅲ 区下穿航站楼隧道段为结合配线而设计成3个并行隧道，大部分避开航站楼柱子及桩基。航站楼柱子及桩基与其同时施工，正线隧道马蹄形结构边墙与航站楼14轴、15轴结构墙体距离仅为 535 mm，且侧墙顶部有 1000 mm宽平台。

2 明挖高铁隧道施工模架选型

2.1 几种模架体系的比较

对于明挖高铁隧道模架体系有以下几种常见方案进行选择[2]：

方案 1：采用传统施工工艺，满堂支架+木模板拼装施工。该方案在隧道涵洞施工方案中较为常见，但对于较长的马蹄形大断面所需的材料及劳动力投入较大，且施工周期长。

方案 2：内模采用定制钢模板台车，外模采用钢模或木模板拼装施工。该方案较为成熟，施工效率较高，但对于垂直运输机械吊次要求高。

方案 3：内模及外模均采用专门定制的钢模台车进行施工，并配备自行行走系统。该方案施工效率高，投入小，特别是降低了模板、支架的投入费用，节省了满堂支架施工及内外模板拼装施工时间，施工效率得到了进一步提升。

2.2 分体式模板台车特点及适用性

通过对以上3种方案的比选，根据本工程的施工特点，综合考虑施工安全、质量、工期、成本的因素，采用了分体式模板台车(边墙台车+拱顶台车)进行施工。

分体式模板台车机械化程度高，定位简易、精确；劳动强度低，作业效率高；节省了大量的周转材料和人工费；施工时便于规范化管理，混凝土成型后外观质量好。

3 施工分区分段及台车模板设计

3.1 施工分区分段

根据本工程结构特点，车站主体结构按照“上下分层、纵向分段”的方法进行施工，见图1。

(1)“上下分层”即自下而上顺序施工：先施工底板，然后施工边墙，最后施工拱顶。

(2)“纵向分段”即沿线路纵向分段施工，纵向分段以约 12m[3]长为一个流水施工段，共为 20 段，从南向北逐段施工。

纵向水平施工缝采用丁基橡胶腻子型钢板止水带+止水胶+水泥基渗透结晶材料。丁基橡胶腻子型钢板止水带为200 mm×5 mm 的板条。

垂直环向施工缝采用钢边橡胶止水带+止水胶+水泥基渗透结晶材料。中埋式钢边橡胶止水带宽度为 35 mm，橡胶厚度 10 mm，钢板为镀锌钢板、厚度1mm。

图1 正线隧道水平施工缝划分示意图

3.2 台车模板设计

本工程边墙台车立柱、下横梁用料：H 500×300×10×14；上横梁用料：H 600×300×10×14；小立柱：工 32 a ；门架斜撑：H 244×175×7×11。拱顶台车立柱、上横梁用料：H 500×300×10×14；下横梁：H 400×300×10×14；小立柱：工 25 a ；小斜撑：工 18；斜撑：H 244×175×7×11。

高铁正线边墙台车断面、高铁正线隧道顶模台车断面见图2、图3。

图2 高铁正线边墙台车断面图

图3 高铁正线隧道顶模台车断面图

4 施工技术要点

4.1 主要施工工艺

工艺流程见图4。

图4 施工工艺流程图

4.2 技术要点

4.2.1 基础施工

C 45 基础混凝土强度达到设计要求后，实施面层 C 20素混凝土浇筑。当面层混凝土强度达到 1.2 MPa 时即可开始进行边墙模板台车的拼装。

基础底板施工时，在底板水平施工缝以下 10 cm位置预埋 Ø 25 @ 600 螺杆，以便外模背楞固定。

4.2.2 模板台车拼装

(1)轨道安装：首先使用全站仪和水准仪确定隧道中心线，中心线左右各偏移 3.5m 即为台车轨道中心线。轨道选用 43 kg/m 型钢轨，高度为 140 mm，支承在 160 mm 高的枕木上。轨道必须固定；轨道中心距必须达到设计要求，误差≤ 10 mm；轨道高程误差≤ 20 mm；轨道中心与隧道中心误差≤ 20 mm；枕木强度应满足承载要求，其横截面为 200 mm×200 mm，长度为 500 mm，铺设间距为 500 mm。在枕木上平稳地安放 43 kg/m 的台车轨道，轨道之间用夹板连接。

(2)下纵梁及行走机构安装：将一个从动轮组和一个主动轮组根据下纵梁上的孔位安放在台车轨道上，用钢管和钢筋固定。再用吊车将一个下纵梁吊放在从动轮组和主动轮组上，并用螺栓拧紧连接。

(3)门架安装：先将两个门架立柱和一个门架横梁用螺栓拧紧连接，再用吊车将整个门架吊起安放在下纵梁上，用螺栓拧紧连接。6 排门架都按照以上步骤进行安装。再用横梁连接杆和立柱连接杆将6排门架用螺栓拧紧连接。行走轮中心应与轨道中心重合，误差≤5mm，整个门架安装好后，找准两根纵梁的中心线，其对角线长度误差≤ 20 mm。

(4)台架安装：先将4个竖向油缸用螺栓拧紧安装在水平机构上，然后将两根上纵梁用吊车吊起、安装在4个竖向油缸上，抄平、对中后用螺栓拧紧连接，最后将6根台架横梁对准孔位安装在上纵梁下面。

(5)模板安装：先将顶模用吊车吊起、安装在上纵梁上，将上纵梁和台架横梁与顶模用螺栓拧紧连接，模板依次安装。然后将侧模用吊车安装，左右各4块侧模依次顺序安装。

(6)侧模液压油缸及千斤顶安装：先将4根侧模油缸安装在门架立柱的相应位置，将所有油缸通过油管与泵站相连，通过泵站的操作使4个竖向油缸和四个侧模油缸都达到工作行程。依次将所有千斤顶安装在台车的相应位置，并且使所用千斤顶都顶紧。

(7)台车试运行：台车安装完毕后，全面检查各部件各部位螺栓连接是否有松动，各连接销子是否转动灵活，各螺旋千斤伸缩是否达到设计要求，有关液压件及管道是否有渗漏，电气接线绝缘是否安全等。

检查各设计尺寸：检查台车各重要尺寸是否达到设计要求。包括：①台车轨道面至模板最高处的高度；②模板左右边缘的设计宽度；③模板轨道中心距，如地基有坡度，检测左右轨面高度；④模板左右边缘与地基坡度是否与设计尺寸吻合等。

检查、拧紧所有的螺栓和千斤顶，使所用油缸都伸到工作位置。使电机接通电源，通过控制器控制台车的前行和后退。

最后将台车模板表面抛光、打油，行走至浇筑位置。

4.2.3 台车行走及使用

(1)台车行走和就位：①台车安装完毕后，检测各部结构是否到位，检查各部位螺栓连接是否牢固，各连接销必须可靠且转动灵活，然后进行初步调试。要求各螺旋千斤顶动作可靠，各基本尺寸达到要求；②确定台车工作位置的轨面标高正确后，保证轨道相对隧道中心线对称，轨面平整；③准备工作完成后，台车即可就位，就位前让液压系统工作；④操作多路换向阀手柄，让侧向油缸收回，使下模总成回缩；⑤收回竖向油缸，使上模总成下降，在油缸动作前，要缩回相应的托架支撑千斤顶；⑥为方便脱模，要在模板外侧涂抹脱模剂；⑦旋回门架支撑千斤顶(基础千斤顶)，使其离开轨面；⑧操作台车行走电器按钮，使台车在电机牵引下自动行走到工作位置；⑨台车就位后，锁定行走轮，旋出基脚千斤顶撑紧钢轨，防止台车移动。

(2)立模：①合上模板台车的电源开关，按下油泵电机启动按纽，让液压站工作，配合测量人员，操作多路换向阀手柄，通过调整，使模板外形达到施工要求；②操作多路换向阀手柄，让平移油缸工作，左右调节，使模板外形中心线与隧道中线重合；③操作多路换向阀手柄，让竖向油缸工作，升降调节，使上模总成外形达到施工要求；④操作多路换向阀手柄,让侧向油缸工作，伸缩调节，使下模总成外形达到施工要求；⑤4个竖向油缸是由4个换向阀手柄控制，操作时一定要使4个油缸同步。下模总成两边的4个侧向油缸由2个换向阀控制，操作时注意每边2个油缸动作同步；⑥台车模板外形达到混凝土施工要求后，应将托架支撑千斤顶撑紧托架纵梁，把侧向千斤顶旋出，撑紧千斤顶连接梁，此时，上下模板总成结合密贴；⑦关好台车前后周边模形板。

(3) 灌注：当结构混凝土厚度为 0.9m 时，灌注混凝土速度必须≤ 14m3/h，浇筑速度＜ 0.5m/h。采用布料机输送至台车各个下料窗口。边墙台车两侧各2层下料窗，每层下料窗为4个，混凝土浇筑时，根据受力计算所用水平侧压力取值，浇筑速度控制在＜ 2m/h，浇筑速度均匀。

(4)台车脱模及行走注意要点：①台车行走前，首先检查前一板台车行走预留枕木及道轨安装情况，保证枕木安装按照间距 500 mm 进行，道轨采用道钉在枕木上进行固定牢靠，轨道平顺，预留轨道长度＞ 12m，对台车行走到达位置，在底板导墙上进行标识； ②台车行走时，专人进行行走电机的控制工作，台车行走速度≤ 8m/min，专人在台车前进路线进行指挥，台车前进方向保证无障碍物，模板背面无人；③台车行走至指定位置 2m 范围内时，降低行走速度，台车达到下一板位置误差≤2cm，若超出允许范围，操作电机对台车行走位置进行精准调整，到达指定位置时，立即采用卡轨器将主、从动轮与道轨进行固定。

4.2.4 拆模与养护

(1)拆模强度要求：边墙混凝土浇筑12h 后，且强度达到5MPa，可拆除边墙模板，台车行驶至下一流水段。拱顶混凝土强度达到 1.2 MPa 后可拆除拱顶顶模，拱顶混凝土浇筑完成后3d，且强度达到设计强度的 70%时，可拆除拱顶底模。

(2)拆模操作要点：①待混凝土凝固到工程技术要求的质量时，即可拆模，先撤除台车前后周边有关的模板，然后启动液压站工作；②收回侧向千斤顶，操作换向阀手柄，缩回侧向油缸，收回下模板，使其离开混凝土；③收回竖向托架支撑千斤顶，操作换向阀手柄，缩回竖向油缸，脱下上模板，使其离开混凝土；④停止油泵电机，清洗台车，除掉模板表面上黏接的混凝土。

5 结 语

无模板接缝，无错台，混凝土外观光亮、减少蜂窝麻面[4]现象，整体观感效果好，混凝土表观质量显著提高。施工进度平均为边墙3d 一仓，拱顶5d 一仓，方便快捷，保障了施工进度。采用分体式台车施工，减少了拆除、吊运、拼装次数，减少了传统脚手架拆移等重复性工作，节省时间同时，降低有限空间内物体打击、高处坠落[1]等安全事故的风险。