可拆拼式大变径衬砌台车施工技术研究

摘  要：本文针对可拆拼式衬砌施工台车进行研究，通过可拆拼式模板组合、可拆拼式门架组合、可拆拼式纵梁、小立柱支撑、可伸缩式上下层台梁、可调节式支撑丝杠、可调节式油缸组合等部件构成，通过拆拼模板、门架、纵梁，调整丝杠支撑、油缸行程及角度等方法改变台车模板轮廓，从而适用于大变径隧道多种断面二衬施工。变截面衬砌施工台车，台车转换步骤少、时间短、可重复利用，台车整体结构稳定，轮廓可灵活调整，确保了整个工序转换过程安全可靠，顺利高效完成了大变径隧道的衬砌台车转换施工。

关键词：可拆拼式衬砌台车;变截面隧道

引言

随着国家铁路网建设规模的扩大，质量的提升，多线隧道、线路并行合修隧道越来越多，在大断面隧道施工中，面对衬砌断面突变的情况，如何成功完成台车体系转换，确保隧道施工安全质量及安全步距，是变截面隧道施工的难點之一[1-10]。隧道存在多种加宽断面时，既要满足施工需求、保证衬砌质量，又要节省成本、减少人力、提高施工效率，对衬砌台车提出了更高的要求。衬砌台车的设计直接影响着隧道的质量、成本及进度。本文针对变截面隧道的衬砌台车转换施工进行了详细分析，其关键技术供类似工程参考。

1.工程概况

新建兴国至泉州铁路宁化至泉州段七里径隧道位于三明市清流县龙津镇境内，隧道全长1242m，最大埋深101m。出口段为大跨段，衬砌内净宽共有17.6m、13.6m、11.8m三种断面类型，整个施工过程衬砌台车需转换4次，如图1所示，若采用传统的衬砌台车转换方式，则台车转换时间较长，转换过程繁琐，同时不同断面的台车也将无法重复利用。

鉴于此，进行技术攻关和创新，开展了可拆拼式大变径衬砌台车关键技术的研究，该技术在进行大变径隧道衬砌台车转换施工中效果明显，技术先进、经济合理，具有明显的经济、社会效益。

2.施工工艺流程

17.6m断面衬砌台车变换13.6m断面衬砌台车施工工艺流程详见图2，13.6m断面衬砌台车变换11.8m断面衬砌台车施工工艺流程详见图3。

3.施工操作要点

3.1衬砌台车结构关键技术

（1）模板部分

1）在17.6m断面中拱顶模板设计单侧L=1647mm（环向）×2000mm（纵向）×3件法兰断开面板连体+单侧L=2324mm（环向）×2000mm（纵向）+中部L=2117mm（环向）×2000mm（纵向）的模板组合，法兰断开处由连接板连接，在变换断面时小模板，在每组模板设计单元下设计两种支撑，即小立柱硬性连接以及可升降旋转铰接连接。

2）为了后面的断面轮廓好调整，法兰断开面板整体连接，需要的时候挑松螺栓来调整台车轮廓与隧道轮廓相吻合。

（2）上部台架部分

1）为了满足各个断面轮廓的要求，上层台梁及下层台梁设计成可升缩形式，台梁上设有定位销孔，能满足各个断面的使用。

2）台梁上设有小立柱支撑，小立柱支撑分两节，下部为固定式，上部为可拆卸，在不同的断面更换不同的上部支撑。

3）上层台梁与下层台梁中部设有纵向通梁，用来支撑旋转丝杠及连接上部台架，在下层台梁与模板采用铰接方式连接，在上下台梁的两侧设有两根纵向连接梁，纵向连接梁四个角下设有升降工作油缸。

（3）门架部分

1）门架分为主体门架以及副门架，主体门架为整体框架不变，副门架设计为可拆卸式，在小断面中可拆去副门架。

2）在门架上部，油缸底座设计为滑轮式，配带平移梁体与丝杠座连接成整体，需要调整中线时可利用油缸底座旁的平移油缸进行调节。

（4）支撑丝杠部分

边模丝杠设计成中部可拆卸加装加长件式，两端螺杆可调节范围为0mm～150mm，拱顶旋转油缸纵向设有支撑调节丝杠。

（5）液压部分

拱顶部分设计单边纵向2排8件旋转调节油缸，升降油缸共6件，平移油缸共4件，边模调节油缸共4件，一套油缸共计22件。

3.2顶模组合及支撑结构关键技术

台车顶模分为3种形式，分别为加宽顶模、普通顶模及侧顶模拼装组合，台车顶模支撑系统由纵梁及小立柱支撑构成，顶模结构可根据断面形式进行组合。

1）17.6m断面顶模组合及支撑结构

在进行17.6m断面二衬施工中，台车顶模使用加宽顶模+纵梁+小立柱支撑的结构形式，最大程度的扩大顶模直径。

其中加宽模板由两块单侧L=2324mm（环向）×2000mm（纵向）模板和一块中部L=2117mm（环向）×2000mm（纵向）的模板组成，模板之间采用法兰断开面板连接;纵梁由三根高度2198mm的型钢组成，小立柱支撑由2根高度611mm的硬性支撑组成。

2）13.6m断面顶模组合及支撑结构

在进行13.6m断面二衬施工中，台车顶模使用普通顶模+纵梁+小立柱支撑，以缩小顶模直径。

其中普通模板由一块中部L=2117mm（环向）×2000mm（纵向）的模板组成;纵梁由一根高度1324mm的型钢组成，小立柱支撑由2根高度611mm的硬性支撑组成。

3）11.8m断面顶模组合及支撑结构

在进行11.8m断面二衬施工中，台车顶模使用侧顶模拼装组合+小立柱支撑，以进一步缩小顶模直径。

其中侧顶模拼装组合由两块单侧L=1647mm（环向）×2000mm（纵向）的模板拼装组合而成;小立柱支撑由2根高度611mm的硬性支撑组成。

3.3 侧模支撑结构关键技术

1）17.6m断面侧模支撑结构

在进行17.6m断面二衬施工中，台车侧模支撑结构使用主门架+副门架+连接丝杠的支撑系统，以扩大侧模直径。

其中主门架为宽度8000mm的型钢结构门架，副门架与主门架刚性连接，主、副门架连接后，门架结构宽度可达12650mm，14根连接丝杠一端与侧模连接，一端与副门架连接。

2）13.6m、11.8m断面侧模支撑结构

在进行13.6m、11.8m断面二衬施工中，先拆卸副门架，然后使用主门架+连接丝杠的支撑系统，以缩小侧模直径。

其中主门架为宽度8000mm的型钢结构门架，14根连接丝杠一端与侧模连接，一端与主门架连接。

4结论

（1）采用一种新型的可拆拼式衬砌施工台车，由可拆拼式模板组合、可拆拼式门架组合、可拆拼式纵梁、小立柱支撑、可伸缩式上下层台梁、可调节式支撑丝杠、可调节式油缸组合等部件构成，通过拆拼模板、门架、縱梁，调整丝杠支撑、油缸行程及角度等方法改变台车模板轮廓，从而适用于大变径隧道多种断面二衬施工。

（2）通过加宽顶模+纵梁+小立柱支撑结构形式，加宽顶模结构，通过主门架+副门架+连接丝杠支撑结构形式，加宽侧模结构，实现衬砌台车模板整体加宽，适用于17.6m断面形式;通过普通顶模+纵梁+小立柱支撑结构形式，缩小顶模结构，通过主门架+连接丝杠支撑结构形式，缩小侧模结构，实现衬砌台车模板整体缩小，适用于13.6m断面形式;通过侧顶模拼装组合+小立柱支撑结构形式，进一步缩小顶模结构，通过主门架+连接丝杠支撑结构形式，进一步缩小侧模结构，实现衬砌台车模板整体进一步缩小，适用于11.8m断面形式。

（3）在进行台车转换时，将上一种断面形式的模板拆卸并悬靠在衬砌面上，再进行顶模、侧顶模、纵梁、副门架等其他构件的拆拼，最后利用可调式油缸、可调式丝杠支撑等构件重新调整模板，从而完成台车转换。

参考文献

[1]李林，王平，杨军. 大跨度变截面隧道衬砌台车设计与优化分析[J]. 铁道建筑技术，2022，（02）：48-52.

[2]任文斌. 超大断面隧道变截面衬砌台车设计及应用[J]. 铁道建筑技术，2021，（09）：58-62.

[3]王浩，杨新安，罗驰，刘臻武. 超大断面隧道变截面衬砌台车应力特征[J]. 同济大学学报（自然科学版），2021，49（02）：180-187.

[4]赵宇. 隧道变截面衬砌台车优化设计方案研究[J]. 设备管理与维修，2019，（07）：135-136.

[5]卢海龙，高龙. 变截面钢模板衬砌台车设计研究及分析[J]. 中国新技术新产品，2018，（10）：108-109.

[6]刘云珠. 老尖山隧道可变截面衬砌台车设计[J]. 铁道建筑技术，2016，（12）：81-85.

[7]陈鹰. 青岛胶州湾隧道超大断面变截面隧道二次衬砌台车结构受力分析[A]. 中国土木工程学会、中国土木工程学会隧道及地下工程分会.中国土木工程学会第十五届年会暨隧道及地下工程分会第十七届年会论文集[C].中国土木工程学会、中国土木工程学会隧道及地下工程分会：中国土木工程学会，2012：258-266.

[8]李峰，高桂军. 变截面钢模板衬砌台车设计与应用[J]. 机械管理开发， 2010，25（05）：82-83+85.

[9]邓满林. 变截面隧道衬砌台车设计与使用[J]. 山西建筑，2008，（01）： 343-344.

[10]戴保民，陈炳祥，赵胜利. 大跨度变截面衬砌台车设计、制造与应用[J]. 西部探矿工程，2003，（07）：147-149.

作者简介：

姓名：杜英杰

性别：男

出生年：1985-11

学历：本科

职务：中铁三局集团川藏铁路项目经理部副经理

职称：高级工程师

研究方向或主要从事的工作：隧道与地下工程