分體式模板臺車技術在明挖馬蹄形大斷面高鐵隧道施工中的應用

沈禮鵬(中建一局集團第一建筑有限公司，上海 201100)

模架選型及模架施工方法是否合理，直接影響工程的安全、進度、質量和成本。采用安全、先進、適宜的模架技術，對于降低工程事故風險、提高工程質量、提高勞動生產率、加快施工速度、降低工程成本和實現文明施工[1]，都具有十分重要的意義。明挖馬蹄形大斷面高鐵隧道施工模架選型對隧道結構施工的影響尤為突出。

1 工程概況

濟青高鐵青島機場站 Ⅲ 區下穿航站樓，正線隧道寬約14.62m，高約 12.58m，橫斷面為馬蹄形。設計總長度為239.3m，DK 288 + 810.352～DK 289 + 049.652。隧道結構的拱頂、邊墻及底板板均采用 C 45 混凝土，抗滲等級 P 10，設計使用年限為 100 年。

Ⅲ 區下穿航站樓隧道段為結合配線而設計成3個并行隧道，大部分避開航站樓柱子及樁基。航站樓柱子及樁基與其同時施工，正線隧道馬蹄形結構邊墻與航站樓14軸、15軸結構墻體距離僅為 535 mm，且側墻頂部有 1000 mm寬平臺。

2 明挖高鐵隧道施工模架選型

2.1 幾種模架體系的比較

對于明挖高鐵隧道模架體系有以下幾種常見方案進行選擇[2]：

方案 1：采用傳統施工工藝，滿堂支架+木模板拼裝施工。該方案在隧道涵洞施工方案中較為常見，但對于較長的馬蹄形大斷面所需的材料及勞動力投入較大，且施工周期長。

方案 2：內模采用定制鋼模板臺車，外模采用鋼模或木模板拼裝施工。該方案較為成熟，施工效率較高，但對于垂直運輸機械吊次要求高。

方案 3：內模及外模均采用專門定制的鋼模臺車進行施工，并配備自行行走系統。該方案施工效率高，投入小，特別是降低了模板、支架的投入費用，節省了滿堂支架施工及內外模板拼裝施工時間，施工效率得到了進一步提升。

2.2 分體式模板臺車特點及適用性

通過對以上3種方案的比選，根據本工程的施工特點，綜合考慮施工安全、質量、工期、成本的因素，采用了分體式模板臺車(邊墻臺車+拱頂臺車)進行施工。

分體式模板臺車機械化程度高，定位簡易、精確；勞動強度低，作業效率高；節省了大量的周轉材料和人工費；施工時便于規范化管理，混凝土成型后外觀質量好。

3 施工分區分段及臺車模板設計

3.1 施工分區分段

根據本工程結構特點，車站主體結構按照“上下分層、縱向分段”的方法進行施工，見圖1。

(1)“上下分層”即自下而上順序施工：先施工底板，然后施工邊墻，最后施工拱頂。

(2)“縱向分段”即沿線路縱向分段施工，縱向分段以約 12m[3]長為一個流水施工段，共為 20 段，從南向北逐段施工。

縱向水平施工縫采用丁基橡膠膩子型鋼板止水帶+止水膠+水泥基滲透結晶材料。丁基橡膠膩子型鋼板止水帶為200 mm×5 mm 的板條。

垂直環向施工縫采用鋼邊橡膠止水帶+止水膠+水泥基滲透結晶材料。中埋式鋼邊橡膠止水帶寬度為 35 mm，橡膠厚度 10 mm，鋼板為鍍鋅鋼板、厚度1mm。

圖1 正線隧道水平施工縫劃分示意圖

3.2 臺車模板設計

本工程邊墻臺車立柱、下橫梁用料：H 500×300×10×14；上橫梁用料：H 600×300×10×14；小立柱：工 32 a ；門架斜撐：H 244×175×7×11。拱頂臺車立柱、上橫梁用料：H 500×300×10×14；下橫梁：H 400×300×10×14；小立柱：工 25 a ；小斜撐：工 18；斜撐：H 244×175×7×11。

高鐵正線邊墻臺車斷面、高鐵正線隧道頂模臺車斷面見圖2、圖3。

圖2 高鐵正線邊墻臺車斷面圖

圖3 高鐵正線隧道頂模臺車斷面圖

4 施工技術要點

4.1 主要施工工藝

工藝流程見圖4。

圖4 施工工藝流程圖

4.2 技術要點

4.2.1 基礎施工

C 45 基礎混凝土強度達到設計要求后，實施面層 C 20素混凝土澆筑。當面層混凝土強度達到 1.2 MPa 時即可開始進行邊墻模板臺車的拼裝。

基礎底板施工時，在底板水平施工縫以下 10 cm位置預埋 ? 25 @ 600 螺桿，以便外模背楞固定。

4.2.2 模板臺車拼裝

(1)軌道安裝：首先使用全站儀和水準儀確定隧道中心線，中心線左右各偏移 3.5m 即為臺車軌道中心線。軌道選用 43 kg/m 型鋼軌，高度為 140 mm，支承在 160 mm 高的枕木上。軌道必須固定；軌道中心距必須達到設計要求，誤差≤ 10 mm；軌道高程誤差≤ 20 mm；軌道中心與隧道中心誤差≤ 20 mm；枕木強度應滿足承載要求，其橫截面為 200 mm×200 mm，長度為 500 mm，鋪設間距為 500 mm。在枕木上平穩地安放 43 kg/m 的臺車軌道，軌道之間用夾板連接。

(2)下縱梁及行走機構安裝：將一個從動輪組和一個主動輪組根據下縱梁上的孔位安放在臺車軌道上，用鋼管和鋼筋固定。再用吊車將一個下縱梁吊放在從動輪組和主動輪組上，并用螺栓擰緊連接。

(3)門架安裝：先將兩個門架立柱和一個門架橫梁用螺栓擰緊連接，再用吊車將整個門架吊起安放在下縱梁上，用螺栓擰緊連接。6 排門架都按照以上步驟進行安裝。再用橫梁連接桿和立柱連接桿將6排門架用螺栓擰緊連接。行走輪中心應與軌道中心重合，誤差≤5mm，整個門架安裝好后，找準兩根縱梁的中心線，其對角線長度誤差≤ 20 mm。

(4)臺架安裝：先將4個豎向油缸用螺栓擰緊安裝在水平機構上，然后將兩根上縱梁用吊車吊起、安裝在4個豎向油缸上，抄平、對中后用螺栓擰緊連接，最后將6根臺架橫梁對準孔位安裝在上縱梁下面。

(5)模板安裝：先將頂模用吊車吊起、安裝在上縱梁上，將上縱梁和臺架橫梁與頂模用螺栓擰緊連接，模板依次安裝。然后將側模用吊車安裝，左右各4塊側模依次順序安裝。

(6)側模液壓油缸及千斤頂安裝：先將4根側模油缸安裝在門架立柱的相應位置，將所有油缸通過油管與泵站相連，通過泵站的操作使4個豎向油缸和四個側模油缸都達到工作行程。依次將所有千斤頂安裝在臺車的相應位置，并且使所用千斤頂都頂緊。

(7)臺車試運行：臺車安裝完畢后，全面檢查各部件各部位螺栓連接是否有松動，各連接銷子是否轉動靈活，各螺旋千斤伸縮是否達到設計要求，有關液壓件及管道是否有滲漏，電氣接線絕緣是否安全等。

檢查各設計尺寸：檢查臺車各重要尺寸是否達到設計要求。包括：①臺車軌道面至模板最高處的高度；②模板左右邊緣的設計寬度；③模板軌道中心距，如地基有坡度，檢測左右軌面高度；④模板左右邊緣與地基坡度是否與設計尺寸吻合等。

檢查、擰緊所有的螺栓和千斤頂，使所用油缸都伸到工作位置。使電機接通電源，通過控制器控制臺車的前行和后退。

最后將臺車模板表面拋光、打油，行走至澆筑位置。

4.2.3 臺車行走及使用

(1)臺車行走和就位：①臺車安裝完畢后，檢測各部結構是否到位，檢查各部位螺栓連接是否牢固，各連接銷必須可靠且轉動靈活，然后進行初步調試。要求各螺旋千斤頂動作可靠，各基本尺寸達到要求；②確定臺車工作位置的軌面標高正確后，保證軌道相對隧道中心線對稱，軌面平整；③準備工作完成后，臺車即可就位，就位前讓液壓系統工作；④操作多路換向閥手柄，讓側向油缸收回，使下模總成回縮；⑤收回豎向油缸，使上模總成下降，在油缸動作前，要縮回相應的托架支撐千斤頂；⑥為方便脫模，要在模板外側涂抹脫模劑；⑦旋回門架支撐千斤頂(基礎千斤頂)，使其離開軌面；⑧操作臺車行走電器按鈕，使臺車在電機牽引下自動行走到工作位置；⑨臺車就位后，鎖定行走輪，旋出基腳千斤頂撐緊鋼軌，防止臺車移動。

(2)立模：①合上模板臺車的電源開關，按下油泵電機啟動按紐，讓液壓站工作，配合測量人員，操作多路換向閥手柄，通過調整，使模板外形達到施工要求；②操作多路換向閥手柄，讓平移油缸工作，左右調節，使模板外形中心線與隧道中線重合；③操作多路換向閥手柄，讓豎向油缸工作，升降調節，使上模總成外形達到施工要求；④操作多路換向閥手柄,讓側向油缸工作，伸縮調節，使下模總成外形達到施工要求；⑤4個豎向油缸是由4個換向閥手柄控制，操作時一定要使4個油缸同步。下模總成兩邊的4個側向油缸由2個換向閥控制，操作時注意每邊2個油缸動作同步；⑥臺車模板外形達到混凝土施工要求后，應將托架支撐千斤頂撐緊托架縱梁，把側向千斤頂旋出，撐緊千斤頂連接梁，此時，上下模板總成結合密貼；⑦關好臺車前后周邊模形板。

(3) 灌注：當結構混凝土厚度為 0.9m 時，灌注混凝土速度必須≤ 14m3/h，澆筑速度＜ 0.5m/h。采用布料機輸送至臺車各個下料窗口。邊墻臺車兩側各2層下料窗，每層下料窗為4個，混凝土澆筑時，根據受力計算所用水平側壓力取值，澆筑速度控制在＜ 2m/h，澆筑速度均勻。

(4)臺車脫模及行走注意要點：①臺車行走前，首先檢查前一板臺車行走預留枕木及道軌安裝情況，保證枕木安裝按照間距 500 mm 進行，道軌采用道釘在枕木上進行固定牢靠，軌道平順，預留軌道長度＞ 12m，對臺車行走到達位置，在底板導墻上進行標識； ②臺車行走時，專人進行行走電機的控制工作，臺車行走速度≤ 8m/min，專人在臺車前進路線進行指揮，臺車前進方向保證無障礙物，模板背面無人；③臺車行走至指定位置 2m 范圍內時，降低行走速度，臺車達到下一板位置誤差≤2cm，若超出允許范圍，操作電機對臺車行走位置進行精準調整，到達指定位置時，立即采用卡軌器將主、從動輪與道軌進行固定。

4.2.4 拆模與養護

(1)拆模強度要求：邊墻混凝土澆筑12h 后，且強度達到5MPa，可拆除邊墻模板，臺車行駛至下一流水段。拱頂混凝土強度達到 1.2 MPa 后可拆除拱頂頂模，拱頂混凝土澆筑完成后3d，且強度達到設計強度的 70%時，可拆除拱頂底模。

(2)拆模操作要點：①待混凝土凝固到工程技術要求的質量時，即可拆模，先撤除臺車前后周邊有關的模板，然后啟動液壓站工作；②收回側向千斤頂，操作換向閥手柄，縮回側向油缸，收回下模板，使其離開混凝土；③收回豎向托架支撐千斤頂，操作換向閥手柄，縮回豎向油缸，脫下上模板，使其離開混凝土；④停止油泵電機，清洗臺車，除掉模板表面上黏接的混凝土。

5 結 語

無模板接縫，無錯臺，混凝土外觀光亮、減少蜂窩麻面[4]現象，整體觀感效果好，混凝土表觀質量顯著提高。施工進度平均為邊墻3d 一倉，拱頂5d 一倉，方便快捷，保障了施工進度。采用分體式臺車施工，減少了拆除、吊運、拼裝次數，減少了傳統腳手架拆移等重復性工作，節省時間同時，降低有限空間內物體打擊、高處墜落[1]等安全事故的風險。