特大断面液压模板台车的改制和创新应用

2021-05-14管道祥谢佳桓王长寿李青松冯兴征

建筑施工 2021年1期

李宁管道祥谢佳桓王长寿李青松冯兴征

中建八局第二建设有限公司重庆 401120

近年来各大城市相继建设城市轨道交通项目，轨道交通较多涉及暗挖隧道施工。液压模板台车由行走机构、液压系统、模板部分、门架部分及其他部件组成，在隧道二次衬砌施工中广泛应用。现行模板台车经过多年的施工改进已很成熟，但仍存在端头封堵困难、模板开裂、模板侧向压力大等问题[1-4]。为从根本上解决问题，对液压模板台车进行了结构的改制和部件的创新，并在现场施工中实施应用，有效地解决了这些问题，效果显著。

1 工程概况

重庆市轨道交通9号线一期工程土建七标施工内容包含鲤鱼池站和观音桥站这2个暗挖车站，均为暗挖换乘站。

鲤鱼池站位于建新东路与长兴路交叉口南侧，沿长兴路呈东南向布置，为暗挖换乘站，主体起讫里程DK14＋104.346～DK14＋321.046，长216.7 m，为暗挖车站，单拱双层结构，采用长14 m岛式站台，复合式衬砌。开挖净宽25.04 m，开挖高度21.05 m，开挖断面445 m2，为特大断面暗挖隧道，采用双侧壁导坑法进行开挖支护施工。隧道二次衬砌采用厚800 mm的C40P12钢筋混凝土，隧道横断面如图1所示。

图1 隧道横断面示意

2 传统模板台车施工中存在的问题

统计分析近几年隧道衬砌台车在现场施工中存在的问题，主要有以下情况：

1）隧道二次衬砌的端头模板一般使用木模板，难以采取有效措施加固牢靠，对侧向产生的混凝土压力抵抗力较差；使用钢筋卡固定止水带时，因钢筋卡强度较低，容易发生弯折，影响止水带定位精度及安装质量，直接影响防水效果及运营安全；端头模板封堵困难，易爆模变形，导致施工中断。

2）在衬砌施工过程中，顶部模板注浆时由于误操作易引起局部塌陷；拱顶混凝土施工易出现空洞；注浆孔易留下凹坑或凸台，传统注浆口还需填充或打磨等工序，后期修补困难。

3）车站涉及双层牛腿结构，混凝土浇筑难度大，脱模困难，易出现局部错台、表面起气泡、漏振、掉块、色泽不均匀等质量问题。

4）隧道断面尺寸大，混凝土施工过程中的模板侧向压力较大，台车两侧模板易发生位移。

5）净空尺寸过大，衬砌厚度偏厚，混凝土振捣困难，一般的窗口布置难以满足混凝土浇筑要求，需根据实际情况对窗口进行设计排布。

3 台车系统设计、制作关键技术

3.1 行走机构

台车车身由厚钢板组成，质量较大，行走机构的电机需要较大功率，故选定为30 kW，行走速度为8～10 m/min。行走机构的洞内工作环境较差，故采用链条链轮传动。链条链轮采用诸暨链条厂生产的优质产品，节距为44.45 mm。使用蜗轮蜗杆减速机，型号为FC250-60-Ⅰ/Ⅱ。该型号减速机具有减速比大、体积小、自锁等功能。考虑到车站台车自身质量很大，台车8个行走轮子采用锻压成形，材质密实，不易变形磨损。每个轮子两边各装配一盘NJ2314E型号的圆柱滚子轴承，中间装配一盘N314E型号的圆柱滚子轴承，单个轮子承重500 kN，避免频繁更换轴承及轮子。

3.2 液压系统

液压系统的最大压力可达到16 MPa。台车上装配有顶升油缸、侧向油缸、平移油缸、牛腿脱模油缸各4根，3台电机功率为16.5 kW的液压站以及管道和阀组若干。在系统压力12 MPa的情况下，单根顶升油缸的举升力可达到800 kN，单根侧向油缸或者平移油缸的推拉力可达到300 kN，满足台车正常工作的需要。

3.3 模板部分

依据施工组织总设计要求，对工作窗进行了合理布置，以便于振捣和涂刷脱模剂。两工作窗的相对高度差小于3 m，且呈梅花形布局，使模板两侧的受力差值较小。当遇到因断面岩层变化需先绑扎钢筋网后浇筑混凝土，导致不便于捣固时，可根据具体要求将工作窗数量适当增多。工作窗开关灵活，缝隙较小，窗门面板弧度与整体模板保持一致，二衬浇筑成形后无窗门印迹。在顶部模板内部纵向增设2排20#工字钢，同时在每一注浆口附近区域加固牢实，从而有效地解决顶部模板容易塌陷的问题。

3.4 门架部分

台车侧模板的支护受力既受门架自身强度影响，又与台车模板的结构形式紧密关联。台车模板承受侧压力较大，为防止模板移位，采用反传统的新型结构。门架采用双层横梁双层立柱，4只顶升油缸放在台车大梁底部，同时增加安装了4件纵向防滑装置，在下纵梁的合理部位加装牛腿千斤顶。这种结构的明显优点为：在纵向上将整套模板与门架连接成整体，通过固定在门架横梁上的纵向防滑限位装置，将顶部模板限制在门架横梁范围内左右平移，避免前后移动，从根本上解决施工过程中模板开脱的难题。门架的纵向长度与模板总长相同，保证了模板2个端头的强度，从而避免了模板在使用时出现喇叭口（图2）。

图2 模板台车方案

4 台车系统设计、制作创新技术

4.1 牛腿一次自动成形

改进前，木料三角块必须通过钢筋网上的垫桩将其放置在相应高度，定位困难，混凝土浇筑后位置易发生变化，导致成形后的牛腿外形尺寸及相对位置不准，严重时可能漏浆，且成形面需要修复。同时，木料三角块的周转次数较少，浪费大，且其放置和取下等操作必须依靠事先安装好的脚手架辅助作业。

改进后，牛腿采用定位准确的一次性成形钢模板，成形后不需要修补，在台车作业平台上可对其灵活装拆，质量稳定并可反复利用，免除了另外搭设脚手架的繁琐工作。同时，采用液压自动脱模，减少了操作工人，也减轻了工作强度（图3）。

图3 牛腿改进前后对比

4.2 下纵梁强力支撑

改进前，丝杆由于自身强度不够，且通过销轴与下纵梁连接，支撑角度易发生变化，致使下纵梁上浮，加速了台车两侧模板随门架一起向隧道中线方向发生位移，最终导致成形后的隧道尺寸存在误差。

改进后的下纵梁强力支撑强度高，通过螺栓与下纵梁连接牢固后，支撑角度不会改变，下纵梁不易上浮，从而保证台车两侧模板不会随门架向隧道中线方向位移，使台车工作质量更加稳定（图4）。

图4 下纵梁改进前后对比

4.3 顶部完全平整的注浆口

改进前注浆口附近区域的混凝土成形表面存在凹坑或凸台等现象，不符合施工规范要求，必须对其进行修补或打磨。但此位置位于隧道顶部，修复工作相当烦琐，且修复后的混凝土成形表面亦不美观。

改进后的新型注浆口附近区域的混凝土成形表面光滑平整，减少了施工工序，提高了混凝土的表面成形质量（图5）。

图5 顶部注浆口改进前后对比

4.4 侧部及顶部防滑支座

改进前的防滑支座仅依靠丝杆端部将模板体系直接支撑到门架体系上，一旦丝杆顶紧之后，模板体系便不能进行升降和平移动作。只有松开丝杆之后方能完成此动作，完成之后还必须顶紧丝杆。因模板台车的工作状态不同，需要对丝杆不停地进行顶紧和松开工作，对操作工人要求极高。

改进后，在原有丝杆端部加装了一个万向球体系，即使在丝杆顶紧状态下也不会影响模板体系，这样可以让丝杆一直处于顶紧状态，减少了操作次数，避免误操作对设备造成的影响（图6）。

5 结语

通过模板台车的优化，规避了二次衬砌施工中常见的安全质量问题。端头模采用新型方式固定后，施工过程中未出现爆模变形，拆模后混凝土面光滑平顺。拱顶混凝土未出现空洞、露筋情况，牛腿浇筑顺利、成形平顺。采用新型底纵梁支撑后，浇筑过程安全稳定，未出现两侧模板向台车中线位移的现象。浇筑窗口分布合理，浇筑过程中振捣便利，窗口封闭严密，未出现漏浆现象，且脱模后无明显错台。