李 寧 管道祥 謝佳桓 王長壽 李青松 馮興征

中建八局第二建設(shè)有限公司 重慶 401120

近年來各大城市相繼建設(shè)城市軌道交通項(xiàng)目，軌道交通較多涉及暗挖隧道施工。液壓模板臺車由行走機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、模板部分、門架部分及其他部件組成，在隧道二次襯砌施工中廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)行模板臺車經(jīng)過多年的施工改進(jìn)已很成熟，但仍存在端頭封堵困難、模板開裂、模板側(cè)向壓力大等問題[1-4]。為從根本上解決問題，對液壓模板臺車進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的改制和部件的創(chuàng)新，并在現(xiàn)場施工中實(shí)施應(yīng)用，有效地解決了這些問題，效果顯著。

1 工程概況

重慶市軌道交通9號線一期工程土建七標(biāo)施工內(nèi)容包含鯉魚池站和觀音橋站這2個暗挖車站，均為暗挖換乘站。

鯉魚池站位于建新東路與長興路交叉口南側(cè)，沿長興路呈東南向布置，為暗挖換乘站，主體起訖里程DK14＋104.346～DK14＋321.046，長216.7 m，為暗挖車站，單拱雙層結(jié)構(gòu)，采用長14 m島式站臺，復(fù)合式襯砌。開挖凈寬25.04 m，開挖高度21.05 m，開挖斷面445 m2，為特大斷面暗挖隧道，采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進(jìn)行開挖支護(hù)施工。隧道二次襯砌采用厚800 mm的C40P12鋼筋混凝土，隧道橫斷面如圖1所示。

圖1 隧道橫斷面示意

2 傳統(tǒng)模板臺車施工中存在的問題

統(tǒng)計分析近幾年隧道襯砌臺車在現(xiàn)場施工中存在的問題，主要有以下情況：

1）隧道二次襯砌的端頭模板一般使用木模板，難以采取有效措施加固牢靠，對側(cè)向產(chǎn)生的混凝土壓力抵抗力較差；使用鋼筋卡固定止水帶時，因鋼筋卡強(qiáng)度較低，容易發(fā)生彎折，影響止水帶定位精度及安裝質(zhì)量，直接影響防水效果及運(yùn)營安全；端頭模板封堵困難，易爆模變形，導(dǎo)致施工中斷。

2）在襯砌施工過程中，頂部模板注漿時由于誤操作易引起局部塌陷；拱頂混凝土施工易出現(xiàn)空洞；注漿孔易留下凹坑或凸臺，傳統(tǒng)注漿口還需填充或打磨等工序，后期修補(bǔ)困難。

3）車站涉及雙層牛腿結(jié)構(gòu)，混凝土澆筑難度大，脫模困難，易出現(xiàn)局部錯臺、表面起氣泡、漏振、掉塊、色澤不均勻等質(zhì)量問題。

4）隧道斷面尺寸大，混凝土施工過程中的模板側(cè)向壓力較大，臺車兩側(cè)模板易發(fā)生位移。

5）凈空尺寸過大，襯砌厚度偏厚，混凝土振搗困難，一般的窗口布置難以滿足混凝土澆筑要求，需根據(jù)實(shí)際情況對窗口進(jìn)行設(shè)計排布。

3 臺車系統(tǒng)設(shè)計、制作關(guān)鍵技術(shù)

3.1 行走機(jī)構(gòu)

臺車車身由厚鋼板組成，質(zhì)量較大，行走機(jī)構(gòu)的電機(jī)需要較大功率，故選定為30 kW，行走速度為8～10 m/min。行走機(jī)構(gòu)的洞內(nèi)工作環(huán)境較差，故采用鏈條鏈輪傳動。鏈條鏈輪采用諸暨鏈條廠生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，節(jié)距為44.45 mm。使用蝸輪蝸桿減速機(jī)，型號為FC250-60-Ⅰ/Ⅱ。該型號減速機(jī)具有減速比大、體積小、自鎖等功能。考慮到車站臺車自身質(zhì)量很大，臺車8個行走輪子采用鍛壓成形，材質(zhì)密實(shí)，不易變形磨損。每個輪子兩邊各裝配一盤NJ2314E型號的圓柱滾子軸承，中間裝配一盤N314E型號的圓柱滾子軸承，單個輪子承重500 kN，避免頻繁更換軸承及輪子。

3.2 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)的最大壓力可達(dá)到16 MPa。臺車上裝配有頂升油缸、側(cè)向油缸、平移油缸、牛腿脫模油缸各4根，3臺電機(jī)功率為16.5 kW的液壓站以及管道和閥組若干。在系統(tǒng)壓力12 MPa的情況下，單根頂升油缸的舉升力可達(dá)到800 kN，單根側(cè)向油缸或者平移油缸的推拉力可達(dá)到300 kN，滿足臺車正常工作的需要。

3.3 模板部分

依據(jù)施工組織總設(shè)計要求，對工作窗進(jìn)行了合理布置，以便于振搗和涂刷脫模劑。兩工作窗的相對高度差小于3 m，且呈梅花形布局，使模板兩側(cè)的受力差值較小。當(dāng)遇到因斷面巖層變化需先綁扎鋼筋網(wǎng)后澆筑混凝土，導(dǎo)致不便于搗固時，可根據(jù)具體要求將工作窗數(shù)量適當(dāng)增多。工作窗開關(guān)靈活，縫隙較小，窗門面板弧度與整體模板保持一致，二襯澆筑成形后無窗門印跡。在頂部模板內(nèi)部縱向增設(shè)2排20#工字鋼，同時在每一注漿口附近區(qū)域加固牢實(shí)，從而有效地解決頂部模板容易塌陷的問題。

3.4 門架部分

臺車側(cè)模板的支護(hù)受力既受門架自身強(qiáng)度影響，又與臺車模板的結(jié)構(gòu)形式緊密關(guān)聯(lián)。臺車模板承受側(cè)壓力較大，為防止模板移位，采用反傳統(tǒng)的新型結(jié)構(gòu)。門架采用雙層橫梁雙層立柱，4只頂升油缸放在臺車大梁底部，同時增加安裝了4件縱向防滑裝置，在下縱梁的合理部位加裝牛腿千斤頂。這種結(jié)構(gòu)的明顯優(yōu)點(diǎn)為：在縱向上將整套模板與門架連接成整體，通過固定在門架橫梁上的縱向防滑限位裝置，將頂部模板限制在門架橫梁范圍內(nèi)左右平移，避免前后移動，從根本上解決施工過程中模板開脫的難題。門架的縱向長度與模板總長相同，保證了模板2個端頭的強(qiáng)度，從而避免了模板在使用時出現(xiàn)喇叭口（圖2）。

圖2 模板臺車方案

4 臺車系統(tǒng)設(shè)計、制作創(chuàng)新技術(shù)

4.1 牛腿一次自動成形

改進(jìn)前，木料三角塊必須通過鋼筋網(wǎng)上的墊樁將其放置在相應(yīng)高度，定位困難，混凝土澆筑后位置易發(fā)生變化，導(dǎo)致成形后的牛腿外形尺寸及相對位置不準(zhǔn)，嚴(yán)重時可能漏漿，且成形面需要修復(fù)。同時，木料三角塊的周轉(zhuǎn)次數(shù)較少，浪費(fèi)大，且其放置和取下等操作必須依靠事先安裝好的腳手架輔助作業(yè)。

改進(jìn)后，牛腿采用定位準(zhǔn)確的一次性成形鋼模板，成形后不需要修補(bǔ)，在臺車作業(yè)平臺上可對其靈活裝拆，質(zhì)量穩(wěn)定并可反復(fù)利用，免除了另外搭設(shè)腳手架的繁瑣工作。同時，采用液壓自動脫模，減少了操作工人，也減輕了工作強(qiáng)度（圖3）。

圖3 牛腿改進(jìn)前后對比

4.2 下縱梁強(qiáng)力支撐

改進(jìn)前，絲桿由于自身強(qiáng)度不夠，且通過銷軸與下縱梁連接，支撐角度易發(fā)生變化，致使下縱梁上浮，加速了臺車兩側(cè)模板隨門架一起向隧道中線方向發(fā)生位移，最終導(dǎo)致成形后的隧道尺寸存在誤差。

改進(jìn)后的下縱梁強(qiáng)力支撐強(qiáng)度高，通過螺栓與下縱梁連接牢固后，支撐角度不會改變，下縱梁不易上浮，從而保證臺車兩側(cè)模板不會隨門架向隧道中線方向位移，使臺車工作質(zhì)量更加穩(wěn)定（圖4）。

圖4 下縱梁改進(jìn)前后對比

4.3 頂部完全平整的注漿口

改進(jìn)前注漿口附近區(qū)域的混凝土成形表面存在凹坑或凸臺等現(xiàn)象，不符合施工規(guī)范要求，必須對其進(jìn)行修補(bǔ)或打磨。但此位置位于隧道頂部，修復(fù)工作相當(dāng)煩瑣，且修復(fù)后的混凝土成形表面亦不美觀。

改進(jìn)后的新型注漿口附近區(qū)域的混凝土成形表面光滑平整，減少了施工工序，提高了混凝土的表面成形質(zhì)量（圖5）。

圖5 頂部注漿口改進(jìn)前后對比

4.4 側(cè)部及頂部防滑支座

改進(jìn)前的防滑支座僅依靠絲桿端部將模板體系直接支撐到門架體系上，一旦絲桿頂緊之后，模板體系便不能進(jìn)行升降和平移動作。只有松開絲桿之后方能完成此動作，完成之后還必須頂緊絲桿。因模板臺車的工作狀態(tài)不同，需要對絲桿不停地進(jìn)行頂緊和松開工作，對操作工人要求極高。

改進(jìn)后，在原有絲桿端部加裝了一個萬向球體系，即使在絲桿頂緊狀態(tài)下也不會影響模板體系，這樣可以讓絲桿一直處于頂緊狀態(tài)，減少了操作次數(shù)，避免誤操作對設(shè)備造成的影響（圖6）。

5 結(jié)語

通過模板臺車的優(yōu)化，規(guī)避了二次襯砌施工中常見的安全質(zhì)量問題。端頭模采用新型方式固定后，施工過程中未出現(xiàn)爆模變形，拆模后混凝土面光滑平順。拱頂混凝土未出現(xiàn)空洞、露筋情況，牛腿澆筑順利、成形平順。采用新型底縱梁支撐后，澆筑過程安全穩(wěn)定，未出現(xiàn)兩側(cè)模板向臺車中線位移的現(xiàn)象。澆筑窗口分布合理，澆筑過程中振搗便利，窗口封閉嚴(yán)密，未出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，且脫模后無明顯錯臺。

圖6 防滑支座改進(jìn)后方案

使用改進(jìn)的模板臺車后，項(xiàng)目單模拱墻襯砌混凝土施工進(jìn)度大幅提高，大大減小了現(xiàn)場工期壓力，不僅解決了以往施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)的質(zhì)量問題，而且大大提高了施工效率，降低了施工風(fēng)險。