组合式模板台车在隧道衬砌施工中的应用*

2022-05-31任裕廷昝文博

砖瓦 2022年5期

任裕廷朱宇昝文博

(1.中交二公局国际公司，陕西西安 710000；2.中交二公局东萌公司，陕西西安 710000；3.陕西工业职业技术学院土木工程学院，陕西咸阳 712000)

公路隧道紧急停车带衬砌施工是制约隧道工程二次衬砌施工效率的关键，直接影响着隧道施工作业的效率[1-3]。传统的整体式液压模板台车通常只能通过反复的拆装进行紧急停车带的二次衬砌浇筑，其拼装、转运、拆卸都会消耗大量的人力和时间，同时在狭小的空间进行台车拼装也带来了极大的安全隐患[4-5]。对于长度小于1000m 的隧道而言，其通常只设置一个紧急停车带，采取整体式台车施工只需要进行单次的拼装和拆卸；而对于长度大于1000m，需设置两个及以上的紧急停车带时，反复的拆卸、拼装对于台车的使用寿命和施工进度将会产生较大的影响。另一方面，随着各大建筑央企“走出去”的步伐越来越快，“以人为本”的理念逐渐渗透到施工的每一个环节，对隧道紧急停车带衬砌施工安全提出了更高的要求，针对传统衬砌台车进行升级改造迫在眉睫[6]。基于组合式模板台车左右两部分可独立拼装和走行的特点，本文以实际工程为背景进行多方案对比，全面阐述各自的优缺点及适用性，黑山南北高速公路Vjeternik 特长隧道对该台车的成功应用，为后续的长隧道和特长隧道紧急停车带的衬砌施工提供了参考。

1 工程概况

黑山南北高速公路Smokovac-Matesevo 段是黑山共和国境内的第一条高速公路，Vjeternik隧道是该段的重点控制性工程，隧道左、右洞分别为3039m和2852m，属特长隧道。隧道设计净宽9.7m，净高4.7m，最大纵坡i=2.5%，每隔500m 在行车方向右侧设置一个紧急停车带，左、右洞各设置5处紧急停车带，每个停车带纵向长度50m，宽度13.2m，相比主洞标准断面，增加一个应急车道，供紧急情况下的停车使用，隧道紧急停车带平面和横断面图如图1所示。

图1 公路隧道紧急停车带平面和横断面图

2 组合式模板台车的提出

本项目Klopt隧道和Vlac隧道按照三车道设计，断面尺寸与Vjeternik 隧道紧急停车带相符，衬砌台车为液压模板台车，可将其转场到Vjeternik 隧道进行紧急停车带的施工，但根据现有进度计划安排，只有一台衬砌模板台车能在Vjeternik 隧道紧急停车带衬砌最晚开始时间空闲出来，从而无法满足左、右洞同时施工，进而导致Vjeternik 隧道无法在合同工期内完成施工。因此，需考虑新增一台液压模板台车，参照以往隧道施工经验，结合实际需求提出以下三种技术方案进行比选。

2.1 方案1：采购紧急带专用模板台车

新购一台与紧急停车带断面尺寸相符合的衬砌模板台车，在隧道紧急停车带处进行拼装，采用有轨电动走行系统，液压升降脱模设计。设计结构如图2所示。

图2 紧急停车带衬砌台车结构图

由于该紧急停车带台车比主洞标准断面衬砌台车净空体积大，需将钢构件和模板单元运输到紧急停车带进行拼装；浇筑完1 个紧急停车带衬砌后，需要完全拆解成细小单元再运输到下一个紧急停车带进行重新拼装。隧道单洞共10 个紧急停车带，需反复拆装10次，不但消耗大量的人力、物力，还将耗费大量的时间，从而增加施工成本，还会带来一定的工期风险。此外，反复安装的模板单元体积和重量均较大，在隧道狭小作业空间内无法使用常规起重设备进行吊装，导致施工过程中的安全风险较大。

2.2 方案2：主洞衬砌台车加宽处理

对主洞断面的两车道衬砌台车在紧急停车带处进行加宽处理，具体方法为：在两车道衬砌台车面板的基础上，增加紧急停车带比主洞断面多出的净空体积部分的钢构，主要支撑构件均通过焊接连接在原主洞两车道台车面板上，然后安装标准组合钢模来解决紧急停车带衬砌浇筑的问题。设计结构如图3所示。

该方法的优点是可将台车应用到主洞断面和紧急停车带断面，所需投入的直接成本较低。但反复拆装需要耗费较多的人力和物力，从而增加施工成本；反复在主洞衬砌台车面板上焊接、切割等将严重影响原面板的平整度及刚度，需局部补强并认真打磨。

2.3 方案3：组合式衬砌模板台车

针对方案1和方案2存在的不足之处，结合标准断面与紧急停车带断面特点，设计一台组合式模板台车，通过左、右两部分进行拼装组合，解决紧急停车带二次衬砌的浇筑问题。结构设计如图4所示。

图4 组合式模板台车结构图

该液压模板台车左、右两部分均配备有独立的轮式走行系统，且前轮具备转向功能；台车可在隧道外开阔地带分别采用吊车等专业起重设备进行拼装；顶部模板配备独立液压杆件，可将立柱拆除后收回超出标准断面部分的模板，并通过液压系统降低台车顶模高度，从而使左、右两部分均可独立通过标准断面。台车两部分均行走至紧急停车带后，通过转向轮调整台车方向，门架液压顶升系统调节门架高度，利用高强螺栓将左、右两部分的主梁牢固的连接在一起；然后顶升顶部模板实现合拢，从而解决紧急停车带衬砌的浇筑问题。待第一个紧急停车带衬砌浇筑完成后，可将螺栓卸下、顶部模板收起，两部分分别行走至下一个紧急停车带进行拼接组合，周而复始，完成隧道各紧急停车带的施工。该台车有效解决了方案1 和方案2 中的拆装难度大和施工工期风险大的问题，虽然定制和购买的一次性投入较大，但其方便快捷的行走和拆装组合，从根本上解决了洞内拼装的安全风险，同时有效地提升了施工进度。

3 施工流程及质量控制要点

本文提出的组合式模板台车左、右两部分采用高强螺栓连接，操作方便快捷。其主要施工工艺流程如图5所示。

图5 组合式台车施工流程图

其拼装和使用过程中的主要质量控制要点如下：

（1）隧道外拼装时应将场地整理平整，并铺设钢板或浇筑混凝土整平，确保台车拼装精度。

（2）台车各部件均采用高强螺栓连接，应分为初拧和终拧两次完成，螺栓穿孔方向和垫片安装方向应与图纸保持一致。

（3）由于台车行走为轮式结构，加之台车自重较大，为防止行走时原地面下陷导致台车无法正常行走，在无仰拱段落需考虑铺设钢板提供平整的行走路面。

（4）通过转向系统调整两侧模板至合适位置，螺栓孔位应精准对齐，安装螺栓时应能够自由穿过，不得强行敲击入孔。

（5）台车模板落模后，应将台车回退至紧急停车带中间部位进行拆解，拆解前应将连接部位残留的混凝土、物品等清理干净。

（6）螺母应采用扳手拆除，如遇螺栓无法从孔内退出时，应查明原因，利用液压系统或千斤顶微调角度将其退出，不得强行敲击拆除，避免损坏丝扣，螺栓螺母拆除后应妥善保存，不得损坏并影响后续安装。

4 实际工程应用效果

Vjeternik 隧道原计划将新引进台车应用于进口端右洞的紧急停车带施工，左洞采用Klopt隧道三车道台车进行衬砌浇筑。通过该新型台车的应用，项目在很短时间内便完成了进口端左、右洞共5个紧急停车带混凝土的浇筑，具有施工效率高、拆装工作量小、安全可靠等显著优点。以3 个紧急停车带从台车首次拼装至浇筑完成并拆除台车为例，不考虑浇筑混凝土时间，该新型二次衬砌台车与其他两种传统台车施工效率对比见表1。