砼襯砌臺(tái)車(chē)的設(shè)計(jì)與使用

摘　要:介紹公路隧道砼襯砌臺(tái)車(chē)的分類(lèi)以及各類(lèi)砼襯砌臺(tái)車(chē)在設(shè)計(jì)與使用中的注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞:隧道;砼襯砌臺(tái)車(chē);設(shè)計(jì);使用

砼襯砌臺(tái)車(chē)是隧道施工過(guò)程中二次襯砌不可或缺的非標(biāo)產(chǎn)品,主要有簡(jiǎn)易襯砌臺(tái)車(chē)、全液壓自動(dòng)行走襯砌臺(tái)車(chē)和網(wǎng)架式襯砌臺(tái)車(chē)。全液壓襯砌臺(tái)車(chē)又可分為邊頂拱式、全圓針梁式、底模針梁式、全圓穿行式等。在水工隧道和橋梁施工中還普遍用到提升滑模、頂升滑模和翻模等。全圓式襯砌臺(tái)車(chē)常用于水工隧道施工中,不允許隧道有砼施工縱向接縫,在水工隧道跨度較大時(shí)一般使用全圓穿行式;邊頂拱式襯砌臺(tái)車(chē)應(yīng)用最為普遍,常用于公路、鐵路隧道及地下洞室的砼二次襯砌施工。本文著重介紹山嶺隧道施工中常用砼襯砌臺(tái)車(chē)的設(shè)計(jì)與使用。

1　簡(jiǎn)易襯砌臺(tái)車(chē)

簡(jiǎn)易襯砌臺(tái)車(chē)一般設(shè)計(jì)為鋼拱架式,使用標(biāo)準(zhǔn)組合鋼模板,可不設(shè)自動(dòng)行走,采用外動(dòng)力拖動(dòng),脫立模板全部為人工操作,勞動(dòng)強(qiáng)度大。該類(lèi)襯砌臺(tái)車(chē)一般用于短隧道施工,特別是對(duì)于平面和空間幾何形狀復(fù)雜、工序轉(zhuǎn)換頻繁、工藝要求嚴(yán)格的隧道砼襯砌施工,其優(yōu)越性更明顯。如廣(州)惠(州)高速公路小金口雙連拱隧道,長(zhǎng)200ｍ,平面處在Ｒ=300ｍ的圓曲線(xiàn)變化段,洞內(nèi)橫坡從ｉ=±2%變到+5%,同時(shí)該隧道亦處在Ｒ=3000ｍ的豎曲線(xiàn)上,使隧道洞形呈“雙曲”狀態(tài),而中墻又是直墻設(shè)計(jì),出口15ｍ由Ｒ=5.5ｍ漸變?yōu)椋?FONT face="Times New Roman">=7.5ｍ的喇叭結(jié)構(gòu),隧道鋼筋砼二襯采用簡(jiǎn)易式拱架臺(tái)車(chē)設(shè)計(jì),很好地解決了這些問(wèn)題,同時(shí)工程成本較低。簡(jiǎn)易臺(tái)車(chē)使用中大部分采用人工灌注砼,小金口簡(jiǎn)易襯砌臺(tái)車(chē)(見(jiàn)圖1)采用砼輸送泵車(chē)灌注,因此臺(tái)車(chē)的剛度應(yīng)特別加強(qiáng)。有的簡(jiǎn)易襯砌臺(tái)車(chē)也采用整體鋼模板,但脫立模仍然采用絲桿千斤,無(wú)自動(dòng)行走,該類(lèi)臺(tái)車(chē)一般采用砼輸送泵車(chē)灌注。簡(jiǎn)易襯砌臺(tái)車(chē)普遍采用組合鋼模板,組合鋼模板一般為薄板制作,在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)考慮鋼模板的剛度,所以鋼拱架的榀間距不宜過(guò)大。如果鋼模板長(zhǎng)度為1.5ｍ,則鋼拱架的榀間距平均應(yīng)不大于0.75ｍ,且鋼模板的縱向接頭應(yīng)設(shè)在榀與榀之間,以便于安裝模板扣件和模板掛鉤。如果使用輸送泵灌注,則灌注速度不宜過(guò)快,否則將引起組合鋼模板變形,尤其在襯砌厚度大于500ｍｍ以上時(shí)更應(yīng)放慢灌注速度。在封頂灌注時(shí)應(yīng)加倍小心,隨時(shí)注意砼的灌注情況,防止注滿(mǎn)后強(qiáng)行灌注砼,否則將導(dǎo)致爆模或臺(tái)車(chē)變形損壞。

圖1　小金口簡(jiǎn)易襯砌臺(tái)車(chē)結(jié)構(gòu)

全液壓自動(dòng)行走襯砌臺(tái)車(chē)(見(jiàn)圖2)主要用于中長(zhǎng)隧道施工中,對(duì)施工進(jìn)度、砼表面質(zhì)量要求較高。此類(lèi)襯砌臺(tái)車(chē)設(shè)計(jì)為整體鋼模板、液壓油缸脫立模,施工中靠絲桿千斤支撐,電動(dòng)減速機(jī)自動(dòng)行走或油缸步進(jìn)式自動(dòng)行走,全部采用砼輸送泵車(chē)灌注。大部分襯砌臺(tái)車(chē)為該類(lèi)臺(tái)車(chē)。設(shè)計(jì)該類(lèi)襯砌臺(tái)車(chē)時(shí),在滿(mǎn)足通過(guò)凈空要求的情況下,應(yīng)考慮門(mén)架內(nèi)側(cè)斜支撐下部安裝位置,盡可能靠近立柱下部,使之受力最好。門(mén)架橫梁應(yīng)足夠高,常規(guī)鐵路隧道不小于400ｍｍ,公路隧道不小于5500ｍｍ。模板端面與門(mén)架間的調(diào)整最小距離不小于250ｍｍ,否則將造成前后襯砌段搭接困難。

圖2　全液壓自動(dòng)行走襯砌臺(tái)車(chē)結(jié)構(gòu)圖使

用該類(lèi)襯砌臺(tái)車(chē)時(shí)應(yīng)注意兩側(cè)走行軌的鋪設(shè)高差不大于1%,否則將造成絲桿千斤和頂升油缸變形。在有坡道的隧道內(nèi)襯砌時(shí),為了調(diào)整襯砌標(biāo)高,會(huì)造成臺(tái)車(chē)前后端的高差、模板端面與門(mén)架端面不平行,將使模板與門(mén)架之間形成很大的水平分力,造成模板與門(mén)架之間的支撐絲桿千斤錯(cuò)位,導(dǎo)致千斤、油缸損壞。因此在設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)充分考慮前后高差造成水平分力的約束結(jié)構(gòu)或調(diào)整系統(tǒng)。在定位立模時(shí)必須安裝卡軌器,旋緊基礎(chǔ)絲桿千斤、門(mén)架頂?shù)厍Ы锖湍０屙數(shù)厍Ы?FONT face="Times New Roman">,如有必要還可采用其它措施加固下模拱腳位置,使門(mén)架受力盡可能小,防止跑模和門(mén)架變形。

3　網(wǎng)架式襯砌臺(tái)車(chē)

網(wǎng)架式襯砌臺(tái)車(chē)(見(jiàn)圖3)在結(jié)構(gòu)上與傳統(tǒng)襯砌臺(tái)車(chē)相比作了較大改動(dòng)。傳統(tǒng)襯砌臺(tái)車(chē)在施工中臺(tái)車(chē)門(mén)架是受力件,它受的側(cè)壓力較大,隨門(mén)架的剛度大小產(chǎn)生不等變形,且不宜在有較大橫坡和縱坡的隧道內(nèi)直接工作,對(duì)工作環(huán)境要求較高,否則將造成臺(tái)車(chē)整體變形和損壞。而網(wǎng)架式襯砌臺(tái)車(chē)門(mén)架在施工中為不受力件,其模板的支撐件為邊模拱腳的頂?shù)亟z桿千斤,門(mén)架只在脫立模、行走過(guò)程中才受力,且所受之力垂直向下,沒(méi)有側(cè)壓力,只需按臺(tái)車(chē)自重設(shè)計(jì)門(mén)架足夠的剛度就不會(huì)變形。在有坡道的隧道中施工或行走時(shí),不論是橫坡還是縱坡,都可以通過(guò)門(mén)架下部的頂升油缸進(jìn)行高度調(diào)節(jié),使臺(tái)車(chē)整體處于水平狀態(tài),臺(tái)車(chē)整體不存在前傾力和側(cè)傾力,保證了臺(tái)車(chē)的整體平穩(wěn)性。因臺(tái)車(chē)完全取消了支撐用的絲桿千斤,臺(tái)車(chē)定位簡(jiǎn)單,能非常快地調(diào)整到襯砌幾何位置,節(jié)約了大量的人力物力,提高了工效,縮短了工作循環(huán)周期,相應(yīng)地節(jié)約了工程成本。

圖3　網(wǎng)架式襯砌臺(tái)車(chē)結(jié)構(gòu)圖

　為保證頂拱模板的剛度和強(qiáng)度,上部臺(tái)架設(shè)計(jì)成網(wǎng)架式桿件結(jié)構(gòu),使之受力最好,模板不會(huì)在襯砌過(guò)程中變形移位。在整個(gè)臺(tái)車(chē)中最薄弱的環(huán)節(jié)是下模板和下模支撐斜桿,因此在設(shè)計(jì)下模板時(shí)應(yīng)充分計(jì)算下模的受力大小,盡可能加寬弧板寬度和厚度,支撐斜桿必須通過(guò)壓桿穩(wěn)定計(jì)算,保證斜桿有足夠的剛度和強(qiáng)度,不至于在使用中發(fā)生變形彎曲,導(dǎo)致跑模。在計(jì)算過(guò)程中應(yīng)充分考慮砼的襯砌厚度、坍落度、灌注速度、骨料大小以及是否為鋼筋砼等因素的

影響。下模拱腳頂?shù)亟z桿千斤(見(jiàn)圖4)是主要受力件,整個(gè)模板在襯砌圓心中線(xiàn)以下時(shí),完全靠它支撐,因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮其結(jié)構(gòu)形式和剛度大小。在使用中,該千斤必須牢牢頂緊于地面,不允許有松動(dòng)現(xiàn)象,如有必要,可用其它件進(jìn)行加固,作為輔助支撐,防止跑模和臺(tái)車(chē)向下移位。應(yīng)注意的是,作為臺(tái)車(chē)縱向定位的卡軌器和基礎(chǔ)絲桿千斤必須擰緊、卡牢和頂牢鋼軌,特別是在坡道上襯砌時(shí)更應(yīng)注意。該類(lèi)襯砌臺(tái)車(chē)主要用于大跨度隧道和地下洞室施工。如果采用傳統(tǒng)式全液壓襯砌臺(tái)車(chē),則門(mén)架設(shè)計(jì)難以滿(mǎn)足使用要求,造成門(mén)架變形損壞,首先是門(mén)架橫梁扭曲變形,最終導(dǎo)致跑模。如果加高橫梁,加大立拄、下縱梁、端面斜支撐截面,則造成不必要的浪費(fèi),而采用網(wǎng)架式襯砌臺(tái)車(chē)可克服以上困難。由于該類(lèi)襯砌臺(tái)車(chē)為大跨度施工,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮其可操作性,其工作梯和工作走道應(yīng)能方便到達(dá)每一個(gè)工作位置。