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      全液壓內(nèi)外模組合式襯砌臺車在大斷面明挖拱形隧道施工中的應(yīng)用研究

      2022-04-01 03:09:30石小勇唐澤軍李晶姜巖
      工程建設(shè)與設(shè)計 2022年3期
      關(guān)鍵詞:外模全液壓內(nèi)模

      石小勇,唐澤軍,李晶,姜巖

      (中建隧道建設(shè)有限公司,重慶 400000)

      1 工程概況

      本案例隧道位于河北省容城縣雄安新區(qū)北部郊野公園內(nèi),其中縱二路隧道全長324 m,屬短隧道,樁號K1+337~K3+661??v三路隧道南向北分成3 段:縱三路1#隧道全長146 m,樁號K0+814~K0+960;縱三路2#隧道全長277 m,樁號K1+136~K1+413;縱三路3#隧道全長156 m,樁號K1+612~K1+768;隧道均屬短隧道。隧道采用雙線拱形結(jié)構(gòu),明挖法施工,如圖1所示。

      圖1 縱二、縱三路隧道橫斷面圖

      2 全液壓內(nèi)外模組合式襯砌臺車設(shè)計

      國內(nèi)外傳統(tǒng)明挖隧道一般內(nèi)模采用襯砌臺車,外模采用小塊模板加拉桿和環(huán)向鋼筋等固定。外模由于是采用小塊模板拼接,需要吊車配合,拼裝速度慢,施工時間較長;且由于模板小易變形,且不易振搗,質(zhì)量不易控制;拆模后小模板拼接縫容易出現(xiàn)錯臺現(xiàn)象,混凝土外觀質(zhì)量較差,美觀度較低[1]。

      雄安新區(qū)致力于打造雄安質(zhì)量,雄安標(biāo)準(zhǔn)。對施工進(jìn)度、混凝土表面質(zhì)量要求較高。而內(nèi)外模臺車用于明挖隧道襯砌,內(nèi)外模均有獨(dú)立的行走系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)及支撐系統(tǒng),具有臺車定位方便、快捷、準(zhǔn)確、襯砌施工速度快、表面質(zhì)量好等優(yōu)點。

      基于上述思路和原則,經(jīng)過多次試驗和改進(jìn),設(shè)計了全液壓內(nèi)外模組合式襯砌臺車,一套內(nèi)外模組合式襯砌臺車長15.1 m,寬14.83 m,高12.53 m,總質(zhì)量263.4 t。其構(gòu)造如圖2所示,技術(shù)參數(shù)如表1 所示。

      表1 全液壓內(nèi)外模組合式襯砌臺車主要技術(shù)參數(shù)

      圖2 明洞外模臺車

      對比國內(nèi)外現(xiàn)行明挖現(xiàn)澆施工方式,大部分采用木?;蛐K鋼模板拼裝施工。小模板施工和臺車施工對比見表2 所示。

      表2 小模板和外模臺車施工對比表

      1)在安全性方面,其采用了型鋼加工制作,經(jīng)過結(jié)構(gòu)計算軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢算,其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,安全可靠,能夠滿足現(xiàn)場施工的各種工況。

      2)在功能適用性方面,該臺車車長15.1 m,傳統(tǒng)臺車車長為9.1 m 和12.1 m,長度較一般臺車長,可以減少施工縫的留置,提升施工速度。

      3)在安裝和行走的方面,采用了模塊化設(shè)計,由汽車吊和少量人工配合安裝,拼裝簡單且速度較快,安裝了液壓控制與行走系統(tǒng),施工過程中行走靈活,控制方便,移動就位方便,減少了人員操作,大大提高了施工效率。

      4)內(nèi)外模臺車同時拼裝,需要50 m×20 m 的拼裝場地,可在已施工完成的仰拱填充面上進(jìn)行拼裝,地形限制較小。

      5)內(nèi)外模臺車可通過改變行走輪方向,進(jìn)行橫向平移,臺車轉(zhuǎn)場方便快速。

      通過上述改進(jìn)以及現(xiàn)場實踐,全液壓內(nèi)外模組合式襯砌臺車可較好地適用于工期緊張、受到施工空間限制、各道工序間相互影響、采用明挖法施工的市政隧道工程。

      3 全液壓內(nèi)外模組合式襯砌臺車施工工藝

      內(nèi)外模臺車施工流程為:臺車拼裝→臺車驗收→鋪設(shè)走行軌→內(nèi)模臺車定位→臺車打磨→二襯鋼筋綁扎→外模臺車定位→擋頭模封閉→澆筑襯砌混凝土→脫模養(yǎng)護(hù)→澆筑下一施工段。

      1)臺車拼裝。根據(jù)工程現(xiàn)場實際情況,選擇合適的平整場地進(jìn)行安裝,場地的選擇以方便臺車順利進(jìn)入工作面為原則。臺車安裝完畢后,全面檢查各部件、相關(guān)液壓原件及管路是否有滲漏,電氣接線是否安全絕緣等,進(jìn)行臺車試運(yùn)行。

      2)內(nèi)模臺車定位。臺車驗收合格后,經(jīng)過走行軌進(jìn)行行走定位,定位后對內(nèi)模臺車進(jìn)行打磨上油。

      3)鋼筋綁扎。通過在內(nèi)模臺車上的輔助吊掛裝置和吊裝設(shè)備進(jìn)行鋼筋安裝。

      4)外模臺車定位。鋼筋綁扎完成后,外模臺車行走到位,通過油缸對外模臺車高度進(jìn)行調(diào)節(jié),進(jìn)行模板定位。

      5)擋頭模封閉。外模臺車定位后,利用臺車上的固定裝置,進(jìn)行中埋式止水帶和背貼式止水帶的定位安裝。

      6)模板安裝完成后,進(jìn)行混凝土澆筑。澆筑完成待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的50%后,先脫內(nèi)模,內(nèi)模行走至下一澆筑段,重復(fù)以上步驟[2]。

      4 全液壓內(nèi)外模組合式襯砌臺車的優(yōu)點

      為更好地適應(yīng)市政道路施工工況條件和提高施工速度,根據(jù)中建隧道公司施工的鄭萬高鐵、懷邵衡鐵路、雀兒山隧道等隧道明洞施工經(jīng)驗,設(shè)計了該全液壓內(nèi)外模組合式襯砌臺車成套施工設(shè)備,其具有以下優(yōu)點:

      1)整體性好。全液壓內(nèi)外模組合式襯砌臺車施工成套設(shè)備采用整體大塊鋼模板和型鋼鋼架,施工整體性好,拼接方便,有利于混凝土振搗密實和襯砌表面美觀,整體沒有小模板拼接縫隙和對拉鋼筋的對穿孔洞,對隧道的整體結(jié)構(gòu)和抗?jié)B、抗震性能有很大提高。

      2)機(jī)械自動化程度高。全液壓內(nèi)外模組合式襯砌臺車施工成套設(shè)備機(jī)械自動化程度高,頂升系統(tǒng)采用液壓控制系統(tǒng),一套總成開關(guān)控制所有液壓缸,只需1 人操作,行走裝置采用電機(jī)控制,更可采用無線遙控控制,大大提高了臺車行走的安全性。

      3)拆模迅速,定位迅速。整體模板通過液壓系統(tǒng)的頂升進(jìn)行拆模,模板張開后,將模板整體提升,最大頂升高度為30 cm,模板整體脫模后,通過遙控器控制其走行前移至下一澆筑段。

      4)混凝土澆筑時模板抗浮性較好,外??偭考s140 t,將外模模板和鋼架作為一個整體,使得該模板和鋼架的整體受力能力較好,減小了澆筑時模板的變形量和上浮,從而可以減少澆筑時間,并且可以有效地保證混凝土施工質(zhì)量。

      5)可延伸效果好。外模臺車作為載體平臺,可進(jìn)行一系列改裝,比如,安裝養(yǎng)護(hù)臺架,自動化防水施工設(shè)備,冬季可以安裝施工保溫棚或者進(jìn)行新型聚氨酯防水涂料的噴涂,使其具有多種功能及用途。

      該技術(shù)能夠解決在明挖現(xiàn)澆施工中如何快速澆筑混凝土的難題,具有較高的社會效益和經(jīng)濟(jì)價值[3]。

      5 結(jié)語

      中國建筑第五工程局有限公司雄安新區(qū)北部郊野公園項目采用全液壓內(nèi)外模組合式襯砌臺車施工工藝,從2020 年9 月進(jìn)場至2020 年12 月,經(jīng)過現(xiàn)場的使用和改進(jìn),于縱三路1#隧道、2#隧道、3#隧道、縱二路隧道得到了成功應(yīng)用,內(nèi)外模組合式襯砌臺車可快速澆筑成型,具有施工工藝簡單可靠,延伸效果好的特點;內(nèi)外模組合式襯砌臺車施工技術(shù)可操作性強(qiáng),便于定位,工序轉(zhuǎn)換迅速,具備可推廣效果,可以為以后類似市政道路隧道工程提供依據(jù)或借鑒。

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