公路隧道二衬步进行走式衬砌台车施工

莫家鹏

（广东潮汕环线高速公路有限公司，广东 潮汕 515000）

引言

衬砌台车作为公路隧道二衬施工时最常用的设备，存在一定的缺点，主要表现：（1）结构庞大笨重，使用时费工费时；（2）容易出现故障，且维修成本高；（3）适用范围窄，施工精度低等［1-4］。隧道二衬步进行走式衬砌台车使用液压构件实现无轨移动隧道衬砌台车，有效解决了目前常规隧道衬砌台车使用轨道机械传动行走小半径转弯困难，大坡度行进刹车危险无法应付纵向坡度较大的隧道施工，平移调节幅度小，微调难以控制移动就位时间长，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，且台车移动都在预铺的钢轨上，每移动一个循环都要从后面拆除一个循环的钢轨铺到前面，费工、耗时，劳动强度大等缺点。同时液压行走减少了常规轨道式台车移动时产生的机械传动噪声，有效改善了工作环境［5-6］。同常规轨道式台车相比节省人工、材料及工期，具有安全可靠，经济性高等优点，施工质量和工期均能得到充分保证，极大方便了工法的推广，具有广泛的应用前景。

1 隧道二衬步进行走式衬砌台车原理

液压动力技术因具有动力强、变速快、结构好等优点，广泛应用在工程中。该技术能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。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。

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。

2 工艺流程

2.1 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，应对不平处用喷射混凝土找平。（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。在防水板布置之前，应首先将缓冲层固定在隧道初支层表面。（4）铺设防水板。采用专门的台架进行防水板铺设，一般来说，防水板的宽度取2 400 cm，采用无钉铺设。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。（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。

2.2 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。

2.3 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。

2.4 浇筑二衬混凝土

浇筑二衬混凝土过程中，一般是通过模板两侧的天窗进行对称分层浇筑，两侧浇筑高差不能超过100 cm。捣固利用振捣棒和模板上的附着式振动器捣固，混凝土浇筑完成后按规定进行混凝土养生工作。

3 衬砌台车的设计

采用液压行走移动衬砌台车的思路设计模板台车，实现无轨运行，可依靠台车自身重力、增加着地面积使整个台车在衬砌浇筑过程和移动过程都有较好的稳定性。同时减少传统台车为增加稳定性而增加的约束部件，也可在满足强度和刚度要求下减小断面尺寸，衬砌台车变得空灵、轻巧。隧道二衬步进行走式衬砌台车结构见图1、图2。

图1 主视结构

图2 主油缸与连接杆位置关系

在设计下模板时，一定要充分考虑衬砌混凝土的厚度、骨料的粗细、钢筋尺寸以及浇筑的速度等，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。

4 工程应用及优点分析

4.1 工程应用

某高速路基ZBLJ4 分部起讫桩号为K30+850—K37+050，全长6.2 km，包括隧道4 座，累计左线总长5 971 m，右线总长5 930 m，合计单洞总长11 901 m，施工时间为2016 年9 月。该项目全部隧道共计10台二衬台车均采用步进行走式衬砌台车，完全取代了轨道机械传动行走台车。该台车轻便，每台节约钢材约9 t，且定位简单，能快速调整到衬砌几何位置，台车就位效率提高数倍，劳动强度降低2/3，每一衬砌循环可节省劳动力30%，减少台车就位时间1/3，进度加快，缩短工期15%左右。衬砌浇筑过程和移动过程都比轨道机械传动行走台车有更好的稳定性，提高了衬砌施工的安全性。有效降低了机械运转产生噪音，改善工作环境。隧道二衬步走式衬砌台车施工工法经济效益见表1。

表1 经济效益对比/万元

项目采用隧道二衬步走式衬砌台车施工工法后，产生了显著的经济效益和社会效益，通过计算对比，节约成本约362 万元。

4.2 优点分析

隧道二衬步进行走式衬砌台车施工工法优点：（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）在使用台车时，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时，采用该方法可以使台车整体一直处于水平状态，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。

5 结语

基于传统衬砌台车存在的缺点，对其进行改进，提出了一种隧道二衬步进行走式衬砌台车，该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，可依靠台车自身重力、增加着地面积，使整个台车在衬砌浇筑过程和移动过程都有较好的稳定性。同时减少传统台车为增加稳定性而增加的约束部件，也可在满足强度和刚度要求下减小断面尺寸，衬砌台车变得空灵、轻巧。