胡美東 HU Mei-dong

（中鐵十四局三公司，濟(jì)寧 272100）

1 工程概況

新建南寧至玉林鐵路為雙線高速鐵路，線間距5m，設(shè)計速度350km/h。站前工程№2標(biāo)位于廣西省南寧市青秀區(qū)與橫縣境內(nèi)，起止里程DK16+848.9～DK45+374.11，全長28.10km。區(qū)間路基4.3km/27段、橋梁18.9km/28座、隧道4.9km、預(yù)制梁場1處、涵洞8道，橋隧比85%。標(biāo)段投資25.7億元，調(diào)整后工期2019.12.10～2023.6.10。

巴蘭隧道位于廣西南寧市青秀區(qū)境內(nèi)，低山丘陵區(qū)，地勢起伏，地形較為開闊，植被茂盛，地面高程介于129～230m，相對高差一般小于50m。最大埋深98m，最小埋深13.5m。隧道全長1052m，其中暗洞長986m，明洞加洞門進(jìn)出口總長66m。分進(jìn)出口兩頭掘進(jìn)，出口于2020年6月3日開始進(jìn)洞。本論文以巴蘭隧道二襯施工為例，論述智能臺車在二襯施工中的應(yīng)用。

2 智能化襯砌臺車

2.1 臺車具備的功能

①自動布料系統(tǒng)：智能化襯砌臺車配置自動混凝土分配系統(tǒng)，無需人工換管，能降低勞動強(qiáng)度。

②壓力澆筑混凝土功能：自動澆筑系統(tǒng)采用封閉混凝土管路，澆筑過程中保證混凝土澆筑一定壓力。

③混凝土振搗器：邊墻使用插人式振搗器、附著式振動器共同進(jìn)行振搗，拱頂使用附著式振動器并增加拱頂插入式振搗器，分振搗拱頂混凝土。

④參數(shù)監(jiān)測功能：襯砌臺車宜具備混凝土澆筑開始結(jié)束時間記錄、澆筑方量計量、澆筑壓力和拱頂飽滿度監(jiān)測、入模溫度測量等功能。

⑤信息集成傳輸功能：襯砌臺車宜具備必要的數(shù)據(jù)采集、記錄、存儲和傳輸功能。

2.2 臺車結(jié)構(gòu)與設(shè)備配置

襯砌臺車長度12m，剛度需經(jīng)檢算并符合要求，防止施工過程中發(fā)生變形。臺車的主要結(jié)構(gòu)應(yīng)包括骨架結(jié)構(gòu)鋼模板混凝土布料系統(tǒng)、混凝土振搗系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、信息化監(jiān)測系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、行走系統(tǒng)以及附屬功能結(jié)構(gòu)和裝置等。

①混凝土布料系統(tǒng)應(yīng)符合下列規(guī)定：

1）襯砌臺車具備混凝土自動布料功能，實現(xiàn)封閉管路輸送混凝土。

2）臺車布料系統(tǒng)布置應(yīng)方便操作，實現(xiàn)混凝土縱向?qū)ΨQ、橫向?qū)ΨQ自動布料。

3）布料系統(tǒng)宜配置余料回收裝置及清洗系統(tǒng)。

②混凝土振搗系統(tǒng)應(yīng)符合下列規(guī)定：

1）振搗系統(tǒng)布置應(yīng)合理，實現(xiàn)混凝土均勻、密實振搗功能，不漏振，并重點(diǎn)考慮施工縫附近和拱頂部位的振搗。

2）插入式振搗棒與附著式振搗器采用高頻振搗器，振動器轉(zhuǎn)速不小于10000r/min。

3）振搗工作窗布置應(yīng)確保振搗范圍滿足施工要求。端頭工作窗距離端頭75cm。

4）振搗器布置間距1.5m，與其有效工作范圍相匹配，附著式振搗器距端頭75cm。（圖1）

圖1 氣動附著振搗器

③設(shè)置液位繼電器聲光報警，報警裝置設(shè)在臺車邊墻一側(cè)，配置5個報警器，每組襯砌布設(shè)5個報警觸點(diǎn)。信息化系統(tǒng)配置宜符合下列規(guī)定：

1）混凝土監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)布置合理，實時監(jiān)測拱部澆筑壓力。

2）監(jiān)測記錄混凝土澆筑溫度、流量。

3）具備拱頂澆筑監(jiān)測。

4）其備搭接預(yù)警監(jiān)測。

5）計算并顯示混凝土澆筑量。

6）具備遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。

④端頭模板及卡具強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性應(yīng)滿足帶壓澆筑要求，并應(yīng)符合下列規(guī)定：

1）襯砌臺車應(yīng)配置定型組合端模，并能根據(jù)襯砌厚度及隧道輪廓線調(diào)整。

2）設(shè)計有中埋式止水帶時應(yīng)配置止水帶固定端模，止水帶位置應(yīng)保證襯砌內(nèi)側(cè)厚度不小于20cm。為保證環(huán)向中埋止水帶安裝質(zhì)量，臺車端頭配置翻轉(zhuǎn)式鋼端?；蚩烧{(diào)式塑膠端模。

3）端頭模板拱頂最高處應(yīng)設(shè)置透視觀察窗。

4）端頭模板及卡具應(yīng)操作方便，不得損傷防（排）水板。

5）端頭模板應(yīng)安裝牢固，不漏漿。

⑤端模設(shè)軟搭接，板縫倒角。固定橡膠板的螺釘應(yīng)嵌入橡膠板內(nèi)，防止螺釘高于橡膠板面對搭接混凝土產(chǎn)生應(yīng)力集中。軟搭接橡膠板與臺車縱向密貼，防止產(chǎn)生錯臺。板縫設(shè)置Ⅴ型倒角，提高施工縫質(zhì)量。

⑥襯砌臺車可設(shè)置模板頂推限位裝置，避免已襯砌段混凝土受到損傷。

⑦襯砌臺車設(shè)置防止臺車移位裝置。

⑧液壓系統(tǒng)升降油缸采用遙控系統(tǒng)。

圖2 智能化襯砌臺車

2.3 臺車澆筑口及作業(yè)窗布置

襯砌臺車應(yīng)考慮混凝土的澆筑、振搗、檢查等作業(yè)需要，在適當(dāng)位置設(shè)置澆注口和作業(yè)窗（檢查窗），并應(yīng)符合下列規(guī)定：

①分倉分層澆筑，配置標(biāo)準(zhǔn)分料系統(tǒng)。邊墻窗口單層8個，層距1.5m，第一層窗口距離矮邊墻頂面1.5m。分料系統(tǒng)采用溜槽或?qū)Ч埽捎昧锊蹜?yīng)坡度適當(dāng)以防止槽內(nèi)堵料，便于混凝土流動。邊墻單側(cè)第一層、第二層的窗口各4個入料溜槽或入料導(dǎo)管。

②窗口凈空72cm×78cm，并具有良好的鎖緊封閉措施。

③拱頂澆筑口設(shè)置4個，拱部臨近已襯砌端澆筑口距離臺車端部0.75m，導(dǎo)管切換以方便作業(yè)人員操作為宜。

④混凝土澆筑口應(yīng)均勻布置，邊墻澆筑口距拱頂距離2m。

⑤二襯采用帶模注漿，配置帶模注漿專用設(shè)備。

圖3 智能化襯砌臺車

2.4 智能化襯砌臺車驗收

襯砌臺車拼裝完成后按規(guī)范要求進(jìn)行驗收。

3 二襯混凝土施工

在二襯鋼筋綁扎完成并驗收通過后，將通過驗收的襯砌臺車移動就位，并于上一般二襯混凝土密貼，搭接長度控制在10cm（首板二襯設(shè)置兩端當(dāng)頭模），復(fù)測調(diào)整臺車，使其中線與隧道中線重合,高程與設(shè)計相符，然后用液壓桿件將臺車模板調(diào)整到比襯砌輪廓線大5cm。安裝擋頭模板到位并加固好中埋止水帶與背貼式止水帶，防止混凝土澆筑過程中止水帶發(fā)生移位變形。

3.1 二襯砼澆筑

①二襯混凝土應(yīng)分層分倉對稱、邊澆筑邊振搗，防止鋼模臺車偏移。泵送混凝土應(yīng)具有良好的和易性，拱部混凝土坍落度宜按180mm至220mm控制。

②充分利用臺車附著式振動器和拱頂插入式振搗器，確?；炷琳駬v密實，加強(qiáng)對拱頂襯砌混凝土振搗，避免形成拱頂混凝土脫空和不密實等質(zhì)量問題，振搗頻次視澆筑情況而定，振搗時間控制在50s左右。

③1）泵送混凝土到智能化襯砌臺車的自動布料系統(tǒng)，通過自動布料系統(tǒng)從低部窗口逐層澆筑混凝土。2）澆筑拱頂混凝土至少使用3個澆筑孔；3）襯砌混凝土澆筑時間控制在9小時以內(nèi)。澆筑拱頂混凝土（沖頂施工）時間控制在2小時以內(nèi)；4）采用混凝土流量計確定澆筑混凝土數(shù)量，集合測量斷面判斷剩余混凝土數(shù)量，預(yù)估沖頂混凝土量，提前向拌合站要料；5）觀察拱頂透明端頭模板及溢漿孔，當(dāng)觀察到拱頂混凝土已澆滿，液壓繼電器燈管亮起且溢漿孔流出濃漿，說明澆筑完成，停止?jié)仓?/p>

④通過澆筑窗口布置，混凝土自由落差可控制在1.5m以內(nèi)，臺車前后砼高差控制在60cm以內(nèi)，左右砼面高差不大于50cm，嚴(yán)禁單側(cè)一次澆筑高度超過1m以上。每層澆注高度≤50cm，上升高度不超過1m/h。

⑤將排氣管通過堵頭板一端伸入倉內(nèi)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有混凝土表層的稀漿自排氣管中流出時，說明倉內(nèi)已完全充滿了混凝土，立即停止?jié)仓?，撤出排氣管和泵送軟管，并將擋板的圓孔堵死。

⑥當(dāng)液位繼電器燈全部亮起時說明混凝土已澆筑完成。

3.2 沖頂混凝土施工

①拱頂處襯砌混凝土應(yīng)沿襯砌施工方向澆筑，并在拱頂擋頭板處設(shè)觀察孔。

②拱頂沖頂澆筑口不得少于3個。

③拱頂部混凝土坍落度為180mm-220mm。

④沖頂施工時視情況降低泵送混凝土的速度、調(diào)整泵送壓力，通過拱頂透明端頭模板實時觀察混凝土澆筑情況。

⑤拱部混凝土澆筑至臺車略低于臺車拱頂標(biāo)高時，從下坡端拱頂灌注口向上坡端一次壓入，然后打開拱頂附著式振動器振搗5s左右，再壓入。

⑥混凝土終孔封頂應(yīng)在已襯砌端澆筑孔進(jìn)行，終孔封頂入?；炷翂毫?yīng)達(dá)到0.03MPa-0.05MPa，并持續(xù)穩(wěn)壓3min-5min。

⑦當(dāng)液位繼電器燈全部亮起且混凝土漿液從溢漿孔流出且變濃稠，說明襯砌混凝土已澆筑完成。

⑧當(dāng)有泡沫狀浮漿從擋頭板溢出時，需將浮漿引出并清理干凈。

3.3 帶模注漿施工

①帶模注漿作業(yè)需在沖頂施工完成后2h～4h之內(nèi)完成。采用微膨脹注漿料進(jìn)行注漿，按配合比拌制漿液，攪拌均勻，需在2h之內(nèi)用完，超過2h不得使用，注漿過程中漿液需持續(xù)攪拌，注漿前攪拌時間不小于3分鐘。

圖4 液位繼電器使用

②拱頂注漿孔共4個，注漿機(jī)出漿口設(shè)置一臺壓力表，管路末端設(shè)置一臺壓力表。

③注漿由標(biāo)高最低端注漿管開始依次壓注至標(biāo)高最高端注漿孔，當(dāng)其他注漿孔出現(xiàn)溢漿時關(guān)閉閥門，待注漿口處壓力達(dá)0.2MPa時并持壓5min后無壓力下降及停止該孔注漿，將注漿管移至下一孔。

④注漿時關(guān)注施工縫等部位是否有漿液漏出，發(fā)現(xiàn)漏漿停止注漿，查找漏漿部位，進(jìn)行封堵合格后再繼續(xù)注漿。

⑤當(dāng)拱頂排氣板滲出濃漿或注漿壓力到0.2MPa時，注漿結(jié)束。

4 脫模養(yǎng)護(hù)

襯砌混凝土養(yǎng)護(hù)采用噴淋養(yǎng)護(hù)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度不小于設(shè)計的75%時，拆除模板，襯砌混凝土采用養(yǎng)護(hù)臺車進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間不少于14天。

5 結(jié)束語

鐵路隧道襯砌施工成套技術(shù)將成為目前及以后隧道施工的發(fā)展趨勢，采用智能化襯砌臺車分倉澆筑可避免一孔灌到底的傳統(tǒng)工藝，能提高砼澆筑質(zhì)量，防止因砼澆筑落差過大而造成混凝土骨料分離；使用插入式振搗器和附著式振搗器能有效的提高混凝土澆筑的密實度，防止襯砌混凝土出現(xiàn)不密實的質(zhì)量問題；通過沖頂混凝土控制與帶模注漿工藝可以有效的避免二襯拱頂脫空現(xiàn)象。本文以隧道二襯澆筑施工為例，對襯砌臺車的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)歸納，對今后隧道施工的襯砌臺車應(yīng)用具有指導(dǎo)與借鑒意義。