隧道二衬步进行走式衬砌台车施工技术

杨旻昊

山西路桥第三工程有限公司 山西忻州 034000

衬砌台车是公路、铁路、地铁和水工等隧道二衬施工最常用成型设备，目前常规台车均采用轨道式电机带动机械行走，这种方式有以下缺点：（1）传动系统对台车整体结构设计影响较大，结构体系复杂庞大、笨重；（2）需要额外增加枕木和轨道等物资投入；（3）使用台车时需额外投入人力资源协同铺设枕木轨道，费工费时；（4）电机式行走动力装置故障率高，维护成本高；（5）台车模板平移调节幅度小，无法满足转变曲率较大的隧道施工使用；（6）常规的轨道式行走台车无法应付纵向坡度较大的隧道施工；（7）微调难以控制，移动就位时间长。

随着液压动力技术在工程机械中广泛应用，其优越性日益明显显现出来，其功率密度大，结构紧凑，重量轻，无极变速，调速范围大，启动性能好，实现快速正反向移动，布置灵活，可适应总体结构布置，容易实现自动化操作，简便省力。液压元件的精细化、小型化，对隧道衬砌台车行走系统的改造升级提供了可靠的技术基础[1]。

隧道二衬步进行走式衬砌台车，采用液压行走移动衬砌台车的思路设计模板台车，使用液压构件实现无轨移动隧道衬砌台车，实现隧道衬砌台车无轨运行。

1 隧道二衬步进行走式衬砌台车工艺原理

隧道二衬步进行走式衬砌台车，在台车主框架底部增加四部液压构件，实现台车横向移动，适应隧道曲线线性。在主框架底部纵梁增设移动纵梁和液压构件，实现台车纵向移动。纵向滑移轮座通过挂钩挂于主架下纵梁下部，纵向滑移油缸通过销绞连接，将纵向滑移轮座与主门架形成错动模式。台车需要纵向行走时，顶升油缸收缩，台车下降至纵向滑移轮座落至地面上且平移滑座悬空，使滑移轮座生根，台车处于悬空状态。然后纵向滑移油缸收缩拉动主门架下纵梁在纵向滑移轮座的滚轮上移动，整个台车往前移动。纵向滑移油缸收缩到零行程后，顶升油缸伸出至平移滑座落至地面生根且纵向滑移轮座悬空，纵向滑移油缸伸出拉动纵向滑移轮座前移，直至油缸满程。到此台车纵向行走的一个循环结束。

台车架由端门架、中间门架、上下纵梁、斜拉杆、支承杆等组成，各部分通过螺栓联为一体，两端门架支承于行走轮架上，中门架下端装有支承螺杆，衬砌施工时，混凝土载荷通过模板传递到4个门架上，并分别通过支腿传到地面。为保证顶拱模板的刚度和强度，上部台架设计成网架式杆件结构，使之受力最好，模板不会在衬砌过程中变形移位。在整个台车中最薄弱的环节是下模板和下模支撑系统，因此在设计下模板时应充分考虑砼的衬砌厚度、坍落度、灌注速度、骨料大小以及是否为钢筋砼等因素的影响，通过下模拱脚顶地丝杆千斤作为辅助支撑进行加固，减小侧向压力对主框架作用[2]。

2 隧道二衬步进行走式衬砌台车液压行走部分示意图

图1 主视结构示意图

图2 侧视图（图2-1的侧视图）

图3 主油缸与连接杆位置关系示意图（图2-2的俯视图）

图4 A-A视图

图5 升降杆、横移滑座、横移油缸连接示意图

3 施工要点

3.1 施工准备

（1）初支及渗水处理。检验初期喷射混凝土质量。对初喷面局部渗水采用注浆堵水或埋设排水管直接排水到边，初期支护应平整，无空鼓、裂缝、松酥，表面应平顺，当表面矢高/弦长＞1/6时，应对不平处用喷射砼找平。

（2）切除锚杆及钢筋网端头。对于初喷面外漏钢筋头或锚杆端头进行切除，防止划破防水板，造成衬砌漏水；基面处理超前防水板两个循环。

（3）铺设缓冲层土工布。防水板铺挂前，用带热塑性圆垫圈的射钉将缓冲层平整顺直地固定在初支层上，缓冲层土工布搭接宽度50mm，锚固点间距50cm。

（4）铺设防水板。防水板铺设超前二次衬砌施工1～2个衬砌段，铺设采用专用台架进行。防水板幅宽2.4m，铺设采用洞内整卷起吊，无钉铺设工艺。从拱顶向两侧铺设，利用固定缓冲层的圆垫圈用背带固定防水板。防水板铺设要有一定松驰量，松紧应适度并留有余量，检查时要保证防水板全部面积均能抵到围岩面。防水板之间的搭接缝采用热合机双焊缝焊接。

（5）测量放样。使用全站仪放样隧道中线，确保衬砌台车就位对中。

3.2 台车纵向移动

主框架底部纵梁增设移动纵梁和液压构件，实现台车纵向移动。 纵向滑移轮座通过挂钩挂于主架下纵梁下部，纵向滑移油缸通过销绞连接，将纵向滑移轮座与主门架形成错动模式。台车需要纵向行走时，顶升油缸收缩，台车下降至纵向滑移轮座落至地面上且平移滑座悬空，使滑移轮座生根，台车处于悬空状态。然后纵向滑移油缸收缩拉动主门架下纵梁在纵向滑移轮座的滚轮上移动，整个台车往前移动。纵向滑移油缸收缩到零行程后，顶升油缸伸出至平移滑座落至地面生根且纵向滑移轮座悬空，纵向滑移油缸伸出拉动纵向滑移轮座前移，直至油缸满程。到此台车纵向行走的一个循环结束[3]。

3.3 台车横向移动

液压行走隧道衬砌模板台车，在台车主框架底部增加四部液压构件，实现台车横向移动，适应隧道曲线线性。中线水平检查合格后锁定模板支承系统，安装堵头板，完成立模工序。

3.4 浇筑二衬砼

砼浇注通过模板两侧天窗自下而上对称地分层进行。为保证台车不偏压、不移位，两边砼浇筑高差不超过1m。捣固利用振捣棒和模板上的附着式振动器捣固，砼浇注完成后按规定进行砼养生工作。

4 结语

隧道二衬步进行走式衬砌台车施工技术使用液压构件实现无轨移动隧道衬砌台车，相比目前常规轨道式电机带动机械行走台车，具有以下优点：（1）减少常规轨道式机械行走台车为增加稳定性而增加的约束部件，可在满足强度和刚度要求下减小断面尺寸，使衬砌台车变得空灵、轻巧；（2）不需要额外增加枕木和轨道等物资投入；（3）使用台车时不需要额外投入人力资源协同铺设枕木轨道，省工省时；（4）采用液压步进行走，较常规电机式行走动力装置维护成本低；（5）可以小半径转弯，台车模板平移调节幅度大，可满足转变曲率较大的隧道施工使用；（6）可以安全稳定的进行纵向坡度较大的隧道二衬施工；（7）可以轻松实现微调就位，移动就位时间短，有效缩短施工工期，节约成本；（8）在有坡度的隧道中施工或行走时，不论是横坡还是纵坡，都可以通过门架下部的顶升油缸进行高度调节，使台车整体处于水平状态，台车整体不存在前倾力和侧倾力，比常规轨道式机械行走台车具有更好的整体平稳性；（9）依靠台车自身重力、增加着地面积使整个台车在衬砌浇筑过程和移动过程都比常规轨道式机械行走台车具有更好的稳定性；（10）液压行走减少了常规轨道式机械行走台车移动时产生的机械传动噪声，有效改善了工作环境。

总之，隧道二衬步进行走式衬砌台车施工技术相比目前常规轨道式电机带动机械行走台车，可有效缩短施工工期，节约施工成本；施工时台车具有更好的稳定性，提高了衬砌施工的安全性；有效降低机械运转产生噪音，改善工人的工作环境。因此步进行走式衬砌台车施工技术的应用保证了隧道衬砌施工在绿色环保节能方面的优越性，同时对隧道衬砌施工新设备的研究具有重要意义，将极大促使我国隧道施工技术向前发展。