劉 國 良

(中鐵十八局集團(tuán)隧道工程有限公司, 重慶　北碚區(qū)　400700)

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引漢濟(jì)渭工程TBM同步襯砌施工中端頭模板的改進(jìn)*

劉 國 良

(中鐵十八局集團(tuán)隧道工程有限公司, 重慶北碚區(qū)400700)

近年來TBM在中國的應(yīng)用呈直線上升趨勢，推廣力度不斷加大，與開敞式TBM掘進(jìn)配套的現(xiàn)澆混凝土邊頂拱同步襯砌施工技術(shù)也不斷得到應(yīng)用，原本獨(dú)立的兩個工序同步施工，必然存在著諸多干擾和影響，如何提高開敞式TBM掘進(jìn)與現(xiàn)澆混凝土邊頂拱同步襯砌施工的綜合效率，擺在了廣大TBM從業(yè)人員的面前。在現(xiàn)有隧洞二次襯砌施工過程中，大型液壓鋼模板臺車得到廣泛應(yīng)用，但是端頭模板還是采用小片木板拼裝而成，端頭模板拼裝效果的好壞對襯砌施工質(zhì)量有著很大影響。通過對端頭模板改進(jìn)，采用一種雙鉸接分片可翻轉(zhuǎn)式組裝鋼端模，使得襯砌施工中端頭模板的拼裝模塊化、機(jī)械化、簡便化，拼裝效果更加可靠，拼裝效率得到更大提高。

引漢濟(jì)渭工程；TBM；同步襯砌；組裝；鋼端模

陜西省的“南水北調(diào)”工程----引漢濟(jì)渭工程是連通漢江、渭河兩大水系，統(tǒng)籌關(guān)中、陜南、陜北三大區(qū)域發(fā)展，保障陜西省經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境安全的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性、公益性水資源配置工程，也是陜西省有史以來規(guī)模最大，影響最為深遠(yuǎn)、根本性解決關(guān)中近中期缺水的重大水利工程。工程由調(diào)水工程和輸配水工程兩部分組成，其中調(diào)水工程分為黃金峽水利樞紐、三河口水利樞紐、秦嶺輸水隧洞。秦嶺輸水隧洞是整個引水工程的咽喉，隧洞全長81.779km，設(shè)計(jì)流量70m3/s，多年平均輸水量15.0×108/m3，隧洞平均坡降約為1/2 500，采用鉆爆法+2臺TBM法施工，工期5.5年。嶺北TBM施工段全長16 690m，主要采用一臺φ8.02m敞開式硬巖掘進(jìn)機(jī)施工，支洞固定皮帶機(jī)+主洞連續(xù)皮帶機(jī)出渣。仰拱襯砌采用預(yù)制塊形式，在洞外廠房預(yù)制生產(chǎn)，洞內(nèi)跟隨TBM同步鋪裝。拱墻襯砌采用穿行式模板臺車TBM同步混凝土現(xiàn)澆襯砌技術(shù)，襯砌設(shè)計(jì)厚度為30cm，隧洞預(yù)留變形量為5cm。

一、模板方案比選

(一)方案背景

隨著中國現(xiàn)代化建設(shè)步伐的加快，鐵路、公路、水利及城市軌道交通等基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目越來越多，在這些工程建設(shè)中都離不開隧洞的建設(shè)。目前隧洞工程建設(shè)過程主要有以下四個步驟：開挖→初期支護(hù)→仰拱襯砌施工→拱墻襯砌施工。其中襯砌的施工質(zhì)量關(guān)系到工程最終驗(yàn)收質(zhì)量，其施工進(jìn)度也關(guān)系到整個隧洞工程建設(shè)的周期。

(二)傳統(tǒng)襯砌端頭模板施工方法

傳統(tǒng)襯砌施工方法主要如下：利用整體液壓襯砌臺車，在襯砌施工時，將臺車后端壓在上一板已澆筑完畢的混凝土襯砌上，利用已澆筑混凝土做封頭端模板，襯砌臺車前端為敞開式的，在臺車就位后，由人工利用小片木板條拼裝封閉端頭開口，形成襯砌模板前端模，檢查無誤后，通過襯砌臺車上設(shè)置的投料口將混凝土澆筑到模板內(nèi)，待現(xiàn)澆混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，拆除木板端模，收臺車模板，將臺車模板與混凝土襯砌分離，襯砌臺車前移，進(jìn)行下一板襯砌施工[1](P61-64)。

這種施工方法存在的弊端明顯：前端頭模板需要人工利用小片木板逐塊拼裝嚴(yán)密，現(xiàn)場拼裝麻煩，效率低下，耗時嚴(yán)重。前端頭模板拼裝效果關(guān)系到襯砌混凝土施工質(zhì)量，現(xiàn)場施工中經(jīng)常由于端頭模板拼裝不嚴(yán)密或是固定不牢靠，致使施工過程中漏漿嚴(yán)重，造成襯砌混凝土端面出現(xiàn)蜂窩麻面、孔洞、漏筋、爛根等質(zhì)量缺陷，嚴(yán)重的情況下由于端頭模板跑模，造成施工的襯砌尺寸偏差超過規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，不得不進(jìn)行報(bào)廢處理，造成巨大浪費(fèi)。出現(xiàn)的襯砌質(zhì)量問題后期處理既占用時間還造成施工成本加大，致使襯砌施工進(jìn)度受到一定影響，同時還對前方TBM正常掘進(jìn)造成嚴(yán)重干擾，工程整體工期得不到保障。

(三)雙鉸接分片可翻轉(zhuǎn)式組裝鋼端模施工方法

經(jīng)過對現(xiàn)有施工方法的改進(jìn)，本文采用一種帶有雙鉸接分片可翻轉(zhuǎn)式組裝鋼端模。在隧洞襯砌施工中，襯砌臺車上裝備雙鉸接分片可翻轉(zhuǎn)式組裝鋼端模，使襯砌端模板拼裝模塊化、機(jī)械化、簡便化、可靠化，提高襯砌臺車模板的整體性，嚴(yán)密性，從而保證現(xiàn)澆襯砌質(zhì)量。

1.雙鉸接分片可翻轉(zhuǎn)式組裝鋼端模設(shè)計(jì)帶有雙鉸接分片可翻轉(zhuǎn)式組裝鋼端模的隧洞襯砌臺車主要有兩大部分組成，包括襯砌臺車和鋼端模，其中鋼端模主要有鉸接骨架受力裝置、鋼端模面板、鋼端模面板與鉸接骨架連接裝置、鋼端模面板伸縮調(diào)節(jié)裝置和分片拼裝木模裝置組成。由于襯砌臺車在拆模移動時需要將模板收縮，所以襯砌臺車面板均為分片式設(shè)計(jì)，鋼端模也依據(jù)襯砌臺車面板分區(qū)情況設(shè)計(jì)為分片式，在襯砌臺車面板較大時，將對應(yīng)的鋼端模分為兩片，方便鋼端模拼裝，鋼端模之間采用楔形木模板進(jìn)行封堵，保證模板整體的嚴(yán)密性。安裝了雙鉸接分片可翻轉(zhuǎn)式組裝鋼端模的襯砌臺車橫斷面布置見圖1左圖。安裝了雙鉸接分片可翻轉(zhuǎn)式組裝鋼端模的襯砌臺車側(cè)視圖見圖右圖。單片鋼端模平面布置見圖2中的上圖；單片鋼端模立面布置見圖2中的下圖。

(1)鉸接骨架受力裝置。鋼端模受力傳遞路線如下：鋼端模面板→次受力骨架→受力骨架槽鋼→鋼端模側(cè)骨架底托板→鋼端模側(cè)連接板→鉸接連接銷→襯砌臺車側(cè)連接板→襯砌臺車。雙鉸接分片可翻轉(zhuǎn)式鋼端模與襯砌臺車采用鉸接連接，襯砌臺車側(cè)連接板焊接在襯砌臺車上，為加強(qiáng)襯砌臺車側(cè)連接板受力狀況，在連接板兩側(cè)焊接加強(qiáng)肋板。鋼端模上連接板通過鉸接連接銷與襯砌臺車側(cè)連接板鉸接連接。鋼端模側(cè)骨架底托板與鋼端模上連接板焊接連接，為加強(qiáng)連接板受力狀況，在連接板外側(cè)焊接加強(qiáng)肋板。受力骨架槽鋼臺車側(cè)端頭焊接在骨架底托板上，次受力骨架槽鋼與次受力骨架角鋼相互焊接在一起，受力骨架槽鋼、次受力骨架槽鋼和次受力骨架角鋼接觸處相互焊接在一起，形成整體受力骨架工[2](P112-114)。鉸接骨架受力裝置見圖3。

1-鉸接骨架受力裝置；2-鋼端模面板伸縮調(diào)節(jié)裝置；3-鋼端模面板與鉸接骨架連接裝置；4-鋼端模面板限位鋼條；5-鋼端模面板；6-鋼端模巖體側(cè)可伸縮固定桿；7-木模板固定板；8-橡膠密封條。圖2　單片鋼端模布置圖

1-襯砌臺車側(cè)連接板；2-連接銷；3-鋼端模側(cè)連接板；4-鋼端模側(cè)骨架底托板；5-受力骨架槽鋼；6-次受力骨架槽鋼；7-鋼端模巖體側(cè)可伸縮固定桿；8-鋼端模面板；9-鋼端模面板防滑條；10-橡膠密封條。圖3　鉸接骨架受力裝置

(2)鋼端模面板與鉸接骨架連接裝置。鋼端模面板與鋼端模受力裝置為分離式設(shè)計(jì)，鋼端模面板通過連接板和連接銷懸掛于次受力骨架角鋼上，為了加強(qiáng)鋼端模面板連接板受力狀況，在連接板兩側(cè)焊接加強(qiáng)小肋板。次受力骨架角鋼上設(shè)置連接銷活動孔，在遇到襯砌厚度不同或是隧洞圍巖收斂不一致的情況下，可以通過調(diào)節(jié)鋼端模面板的伸縮以提高鋼端模在不同襯砌狀態(tài)下的適應(yīng)性。由于襯砌臺車側(cè)面鋼端模面板處于豎向懸掛狀態(tài)，致使鋼端模面板連接板受力過大，容易造成連接板變形，為了解決這一問題，在鋼端模面板上焊接限位鋼條，為了加強(qiáng)鋼端模面板限位鋼條受力狀況，在限位鋼條兩側(cè)焊接加強(qiáng)小肋板。在次受力骨架槽鋼上限位鋼條通過處設(shè)置限位鋼條活動開孔，使鋼端模面板自重均勻的分布在骨架受力裝置上。鋼端模面板與鉸接骨架連接裝置見圖4。

1-次受力骨架槽鋼；2-次受力骨架角鋼；3-連接銷；4-活動孔；5-鋼端模側(cè)連接板；6-鋼端模面板；7-橡膠密封條。

(3)鋼端模面板伸縮調(diào)節(jié)裝置。在襯砌厚度不同的情況下，為了提高鋼端模的適應(yīng)性，設(shè)置鋼端模面板伸縮調(diào)節(jié)裝置。鋼端模面板與伸縮調(diào)節(jié)裝置為分離式設(shè)計(jì)。在鋼端模面板上焊接伸縮調(diào)節(jié)連接板，伸縮調(diào)節(jié)連接板兩側(cè)焊接螺帽，螺桿限位板與次受力骨架角鋼焊接在一起，鋼端模面板與次受力骨架角鋼通過螺桿連接在一起，在需要調(diào)節(jié)鋼端模面板時，通過旋轉(zhuǎn)焊接在螺桿外端頭的螺帽，轉(zhuǎn)動螺桿，旋在螺桿上的螺帽帶動鋼端模面板進(jìn)行伸縮調(diào)節(jié)。在模板就位后，還可以通過旋轉(zhuǎn)螺桿調(diào)節(jié)鋼端模面板外沿與初期支護(hù)之間的距離，通過擠壓鋼端模面板巖壁側(cè)的橡膠密封條實(shí)現(xiàn)鋼端模四周密閉，保證襯砌混凝土澆筑過程不漏漿。鋼端模面板伸縮調(diào)節(jié)裝置見圖5。

1-次受力骨架槽鋼；2-螺桿限位板；3-次受力骨架角鋼；4-鋼端模面板側(cè)連接板；5-調(diào)節(jié)螺桿；6-調(diào)節(jié)螺桿外端頭螺帽；7-焊接在連側(cè)板上的螺帽；8-鋼端模面板；9-橡膠密封條。

(4)分片拼裝木模裝置。在每片鋼端模兩側(cè)次受力骨架槽鋼上焊接木模板固定板，木模板固定板中部設(shè)置木模板固定桿穿行孔，利用木模板固定桿固定分片拼裝的木模板，保證襯砌端模板拼裝的整體性。鋼端模封閉由下至上依次進(jìn)行，兩側(cè)鋼端模就位后，將分片拼裝木模板插入兩片鋼端模之間的空隙，再將木模板固定桿穿入木模板固定板上，插上固定桿插銷，防止固定桿滑脫，固定桿通過鐵鏈連接在鋼端模上。最后插入木楔子，調(diào)整分片拼裝木模板與鋼端模面板表面平齊。襯砌臺車頂部分片拼裝木模板不封死，預(yù)留觀察孔，兼做排氣孔。鋼端模就位后，調(diào)節(jié)安裝在受力骨架槽鋼內(nèi)的可活動固定桿和橫桿，通過嵌入巖壁內(nèi)的鋼筋，將鋼端模固定牢靠。分片拼裝木模裝置見圖6。

1-受力骨架槽鋼；2-次受力骨架槽鋼；3-連接板；4-木模板固定桿；5-木楔子；6-分片木模板；7-鋼端模面板；8-橡膠密封條。

2.雙鉸接分片可翻轉(zhuǎn)式組裝鋼端模優(yōu)點(diǎn)由于鋼端模面板為活動式設(shè)計(jì)，使得鋼端模對襯砌厚度變化適應(yīng)性得到很大的提高。鋼端模分片式設(shè)計(jì)，使得拼裝模塊化，拼裝起來更加方便，拼裝效率更高，模板密閉性更好，避免了施工過程中由于模板松動，造成襯砌施工質(zhì)量事故的發(fā)生，使得襯砌施工進(jìn)度得到很大的提高，加快了隧洞整體建設(shè)工期。

(四)帶雙鉸接分片可翻轉(zhuǎn)式組裝鋼端模襯砌臺車襯砌施工技術(shù)

1.施工工藝流程巖面清理→測量放樣→鋼筋安裝→預(yù)埋件安裝→臺車就位→測量復(fù)核→鋼端模拼裝→混凝土澆筑→脫模養(yǎng)生→進(jìn)入下一板襯砌施工。

2.襯砌混凝土施工具體步驟對初期支護(hù)表面進(jìn)行清理，驗(yàn)收合格后，測量放樣，進(jìn)行鋼筋及預(yù)埋件安裝，鋼筋驗(yàn)收合格后襯砌臺車就位，復(fù)測臺車就位情況，復(fù)核無誤后進(jìn)行鋼端模的拼裝，鋼端模拼裝由下至上依次進(jìn)行。鋼端模就位后，通過旋轉(zhuǎn)螺桿調(diào)節(jié)鋼端模面板與初期支護(hù)之間的距離，擠壓鋼端模面板巖壁側(cè)的橡膠密封條實(shí)現(xiàn)鋼端模四周密閉。再將分片拼裝木模板插入兩片鋼端模之間的空隙，將木模板固定桿穿入木模板固定板上，插上固定桿插銷，防止固定桿滑脫。最后插入木楔子，調(diào)整分片拼裝木模板與鋼端模面板表面平齊。襯砌臺車頂部拼裝木模板不封死，預(yù)留觀察孔，兼做排氣孔。鋼端模就位后，調(diào)節(jié)安裝在受力骨架槽鋼內(nèi)的可活動固定桿和橫桿，通過嵌入巖壁內(nèi)的鋼筋，將鋼端模固定牢靠。再次檢查鋼端模四周密閉情況，將個別小縫隙用麻絲等材料塞死，形成完全封閉的襯砌混凝土澆筑空間，最后通過襯砌臺車上設(shè)置的投料口澆筑混凝土形成隧洞二次襯砌。待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，開始拆模，拆模順序與安裝順序相反，由上至下依次拆除。首先切除嵌在巖壁內(nèi)的鋼筋，解除鋼端模巖壁側(cè)約束，再拔下固定分片拼裝木模板的木楔子，拆除木模板固定桿插銷，最后將鋼端模打開，襯砌臺車模板收縮脫模，檢查清理所有模板。進(jìn)入下一板隧洞襯砌的施工。

二、結(jié)　語

在本工程使用了配備有雙鉸接分片可翻轉(zhuǎn)式組裝鋼端模的襯砌臺車后，使得襯砌施工中端模板的拼裝模塊化、機(jī)械化、簡便化，拼裝效果更加可靠，效率得到提高，減少了同步襯砌端模拼裝工序?qū)BM施工造成的干擾，間接節(jié)約了大量施工成本，加快了項(xiàng)目整體建設(shè)進(jìn)度，提高了項(xiàng)目整體效益，具有積極推廣的價值。

[1] 郭惠川.長大隧道敞開式掘進(jìn)機(jī)施工中的同步襯砌研究[J].鐵道建筑技術(shù),2012(9).

[2] 齊夢學(xué).西秦嶺特長隧道TBM同步襯砌臺車[J].建筑機(jī)械,2011(5).

ImprovementonEndTemplateduringProcessofTBMSynchronousLininConstructionin“Hanjiang-toWeiheRiverWaterTransferProject”

LIUGuo-liang

(TunnelEngineeringCo.,Ltd,the18thBureauofChinaRailwayEngineeringCorporation,Beibei400700,China)

InrecentyearstheapplicationofTBMinourcountryisontherise,promotioneffortscontinuetoincrease,andopentypeTBMtunnelingandsupportingcast-in-siteconcretesideandroofarchliningsynchronousconstructiontechnologyhasalsobeenapplied,sothattheoriginallyindependenttwoprocessesaresimultaneouslyconstructed,whichbringslotsofinterferenceandinfluence.howtoimprovethecombinedefficiencyofopenTMBtunnelingandthecast-in-siteconcretesideandroofarchsynchronizationliningconstruction,isplacedinfrontofthemajorityofTBMpractitioners.Intheprocessofsecondaryliningconstructionofexistingtunnel,large-scalehydraulicsteelmodelboardtrolleyiswidelyused,butterminationmodelisalsoassembledbysmallboards,thequalityofassemblyeffectofterminationmodelhasagreatimpactontheconstructionqualityofthelining.Throughimprovingtheterminationmodel,andusingadoublehingejointshardingturnoverassemblysteelendmodel,theassemblyofterminationmodelinliningconstructionismodularized,mechanized,simple,andassemblingeffectismorereliable,andassemblingefficiencyisgreatlyimproved.

Hanjiang-toWeiheRiverWaterTransferProject;TunnelBoringMachine;synchronouslining;assemble;steeltemplate

2015-08-13

劉國良(1981-)，男，河北樂亭人，工程師，主要從事公路、鐵路、引水隧道、爆破等工程技術(shù)研究。

U455.3

A

1672-2388(2016)01-0020-04