全液压内外模组合式衬砌台车在大断面明挖拱形隧道施工中的应用研究

石小勇，唐泽军，李晶，姜岩

（中建隧道建设有限公司，重庆 400000）

1 工程概况

本案例隧道位于河北省容城县雄安新区北部郊野公园内，其中纵二路隧道全长324 m，属短隧道，桩号K1+337～K3+661。纵三路隧道南向北分成3 段：纵三路1#隧道全长146 m，桩号K0+814～K0+960；纵三路2#隧道全长277 m，桩号K1+136～K1+413；纵三路3#隧道全长156 m，桩号K1+612～K1+768；隧道均属短隧道。隧道采用双线拱形结构，明挖法施工，如图1所示。

图1 纵二、纵三路隧道横断面图

2 全液压内外模组合式衬砌台车设计

国内外传统明挖隧道一般内模采用衬砌台车，外模采用小块模板加拉杆和环向钢筋等固定。外模由于是采用小块模板拼接，需要吊车配合，拼装速度慢，施工时间较长；且由于模板小易变形，且不易振捣，质量不易控制；拆模后小模板拼接缝容易出现错台现象，混凝土外观质量较差，美观度较低[1]。

雄安新区致力于打造雄安质量，雄安标准。对施工进度、混凝土表面质量要求较高。而内外模台车用于明挖隧道衬砌，内外模均有独立的行走系统、液压系统及支撑系统，具有台车定位方便、快捷、准确、衬砌施工速度快、表面质量好等优点。

基于上述思路和原则，经过多次试验和改进，设计了全液压内外模组合式衬砌台车，一套内外模组合式衬砌台车长15.1 m，宽14.83 m，高12.53 m，总质量263.4 t。其构造如图2所示，技术参数如表1 所示。

表1 全液压内外模组合式衬砌台车主要技术参数

图2 明洞外模台车

对比国内外现行明挖现浇施工方式，大部分采用木模或小块钢模板拼装施工。小模板施工和台车施工对比见表2 所示。

表2 小模板和外模台车施工对比表

1）在安全性方面，其采用了型钢加工制作，经过结构计算软件进行结构检算，其结构稳定，安全可靠，能够满足现场施工的各种工况。

2）在功能适用性方面，该台车车长15.1 m，传统台车车长为9.1 m 和12.1 m，长度较一般台车长，可以减少施工缝的留置，提升施工速度。

3）在安装和行走的方面，采用了模块化设计，由汽车吊和少量人工配合安装，拼装简单且速度较快，安装了液压控制与行走系统，施工过程中行走灵活，控制方便，移动就位方便，减少了人员操作，大大提高了施工效率。

4）内外模台车同时拼装，需要50 m×20 m 的拼装场地，可在已施工完成的仰拱填充面上进行拼装，地形限制较小。

5）内外模台车可通过改变行走轮方向，进行横向平移，台车转场方便快速。

通过上述改进以及现场实践，全液压内外模组合式衬砌台车可较好地适用于工期紧张、受到施工空间限制、各道工序间相互影响、采用明挖法施工的市政隧道工程。

3 全液压内外模组合式衬砌台车施工工艺

内外模台车施工流程为：台车拼装→台车验收→铺设走行轨→内模台车定位→台车打磨→二衬钢筋绑扎→外模台车定位→挡头模封闭→浇筑衬砌混凝土→脱模养护→浇筑下一施工段。

1）台车拼装。根据工程现场实际情况，选择合适的平整场地进行安装，场地的选择以方便台车顺利进入工作面为原则。台车安装完毕后，全面检查各部件、相关液压原件及管路是否有渗漏，电气接线是否安全绝缘等，进行台车试运行。

2）内模台车定位。台车验收合格后，经过走行轨进行行走定位，定位后对内模台车进行打磨上油。

3）钢筋绑扎。通过在内模台车上的辅助吊挂装置和吊装设备进行钢筋安装。

4）外模台车定位。钢筋绑扎完成后，外模台车行走到位，通过油缸对外模台车高度进行调节，进行模板定位。

5）挡头模封闭。外模台车定位后，利用台车上的固定装置，进行中埋式止水带和背贴式止水带的定位安装。

6）模板安装完成后，进行混凝土浇筑。浇筑完成待混凝土强度达到设计强度的50%后，先脱内模，内模行走至下一浇筑段，重复以上步骤[2]。

4 全液压内外模组合式衬砌台车的优点

为更好地适应市政道路施工工况条件和提高施工速度，根据中建隧道公司施工的郑万高铁、怀邵衡铁路、雀儿山隧道等隧道明洞施工经验，设计了该全液压内外模组合式衬砌台车成套施工设备，其具有以下优点：

1）整体性好。全液压内外模组合式衬砌台车施工成套设备采用整体大块钢模板和型钢钢架，施工整体性好，拼接方便，有利于混凝土振捣密实和衬砌表面美观，整体没有小模板拼接缝隙和对拉钢筋的对穿孔洞，对隧道的整体结构和抗渗、抗震性能有很大提高。

2）机械自动化程度高。全液压内外模组合式衬砌台车施工成套设备机械自动化程度高，顶升系统采用液压控制系统，一套总成开关控制所有液压缸，只需1 人操作，行走装置采用电机控制，更可采用无线遥控控制，大大提高了台车行走的安全性。

3）拆模迅速，定位迅速。整体模板通过液压系统的顶升进行拆模，模板张开后，将模板整体提升，最大顶升高度为30 cm，模板整体脱模后，通过遥控器控制其走行前移至下一浇筑段。

4）混凝土浇筑时模板抗浮性较好，外模总量约140 t，将外模模板和钢架作为一个整体，使得该模板和钢架的整体受力能力较好，减小了浇筑时模板的变形量和上浮，从而可以减少浇筑时间，并且可以有效地保证混凝土施工质量。

5）可延伸效果好。外模台车作为载体平台，可进行一系列改装，比如，安装养护台架，自动化防水施工设备，冬季可以安装施工保温棚或者进行新型聚氨酯防水涂料的喷涂，使其具有多种功能及用途。

该技术能够解决在明挖现浇施工中如何快速浇筑混凝土的难题，具有较高的社会效益和经济价值[3]。

5 结语

中国建筑第五工程局有限公司雄安新区北部郊野公园项目采用全液压内外模组合式衬砌台车施工工艺，从2020 年9 月进场至2020 年12 月，经过现场的使用和改进，于纵三路1#隧道、2#隧道、3#隧道、纵二路隧道得到了成功应用，内外模组合式衬砌台车可快速浇筑成型，具有施工工艺简单可靠，延伸效果好的特点；内外模组合式衬砌台车施工技术可操作性强，便于定位，工序转换迅速，具备可推广效果，可以为以后类似市政道路隧道工程提供依据或借鉴。