分體式襯砌臺車在大斷面二襯施工中的應用

楊 帆

（中鐵二十二局集團軌道工程有限公司，北京 100000）

1 工程概況

北京地鐵17 號線工程太陽宮站～望京西站區間南起出太陽宮站，沿太陽宮中路向北敷設，下穿太陽宮體育休閑公園、西壩河路及北四環東路后，沿京承高速公路輔路到達望京西站。區間設計起點里程YK30+687.205（ZK30+687.205），終點里程YK32+962.545（ZK32+962.544），全長2 275.34 m（含440m 停車線段），為盾構法+礦山法區間[1]。

該文主要介紹太望區間暗挖段D 型斷面二次襯砌分體式臺車的實際應用。D 型斷面長度為300.352 m，采用六導洞雙側壁導坑法開挖，二襯凈空尺寸為11.4 m（寬）×9.55 m（高），屬于大斷面施工。二次襯砌結構分3 步施工，分別為仰拱、邊墻、拱頂。D 型斷面形式及分體式襯砌臺車體系見圖1、圖2 所示。

圖1 D 斷面模架體系圖——邊墻臺車

圖2 D 斷面模架體系圖——拱頂臺車

2 六導洞雙側壁導坑法斷面二次襯砌工藝流程

2.1 二襯施工步序

步驟一：在初支基面處理完成后，根據區間二襯分倉長度進行跳倉破除臨時中隔壁，豎向高度根據各斷面仰拱回填混凝土標高進行施工，宜將豎向臨時中隔壁埋入仰拱混凝土內10 cm。再進行仰拱防水施工。

步驟二：綁扎仰拱二襯鋼筋，安裝仰拱模板，澆筑仰拱混凝土。施工縫設置在軌面標高位置，采用仰拱小模板施工。

步驟三：分段局部截斷兩側邊導洞臨時仰拱并根據臺車支撐橫桿的位置破除臨時中隔壁，然后敷設側墻防水層、綁扎鋼筋、支模澆筑二次襯砌側墻，一次澆筑長度6m/倉。

步驟四：側墻二襯強度達到規范要求后。拆除上導洞臨時中隔壁，然后鋪設頂拱防水層、綁扎鋼筋、支模澆筑頂拱混凝土。

步驟五：待混凝土強度達到設計強度后，拆除所有臨時仰拱、中隔壁，二次襯砌完成[2]。

2.2 臨時支護拆除的風險控制

臨時支護拆除的風險控制主要以監控量測為主要手段，輔以人工現場巡視。二襯施工階段拆除臨時支護時，主要監測拱頂沉降及邊導洞初支收斂。根據隧道力學原理，由臨時中隔壁拆除引起的拱頂下沉不應大于5 mm。監測點布置間距為10 m，布置位置見圖3。

圖3 監測點布置示意圖

相比傳統是鋼管滿堂架支撐體系，分體式臺車支撐體系在臨時支撐拆除階段的優勢主要體現在拱墻施工階段。由于邊墻與拱頂二襯分別澆筑，在邊墻施工階段，只需要拆除兩側邊導洞的臨時仰拱，中間臨時仰拱及兩側豎向中隔壁得以保留，對于控制拱頂沉降來說，有利于減少風險。同時，由于邊墻結構體量減小，縮短了單個施工段流水周期，臨時仰拱拆除后初支面暴露時間相對較小。根據臨時仰拱拆除階段（拆除長度10m）的監控量測，初支面拱頂沉降與地面沉降基本無明顯變化（見圖4）。二襯拱頂施工時，豎向中隔壁拆除階段（拆除長度26m），拱頂沉降開累變化-1.9mm，變化速率-0.15mm/d（見圖5）。

圖4 臨時仰拱拆除階段典型拱頂沉降監測點時程圖

圖5 臨時中隔壁拆除階段典型拱頂沉降監測點時程圖

2.3 混凝土質量控制

分體式襯砌臺車在施工質量方面的主要優勢體現單個流水施工段結構體量減小，混凝土方量減小，拱頂混凝土方量為46m3，邊墻混凝土方量為43m3。單個施工段混凝土澆筑時間控制在3.5 h-4 h，能夠在混凝土初凝時間（一般為4 h～6 h）內澆筑完成，減少結構面由于出現冷縫等質量缺陷（見表1）。

表1 混凝土澆筑時間統計表

3 分體式襯砌臺車

分體式襯砌臺車分為拱頂襯砌臺車和邊墻襯砌臺車，以下就臺車的主要結構、安裝及拆除注意事項、操作方法簡要介紹。

3.1 分體式襯砌臺車主要結構

分體式襯砌臺車主要由鋼結構系統、液壓系統及電氣系統3 個部分組成。各系統構成及功能簡要介紹如下。

鋼結構系統：主要由模板部分、頂模架體部分、調心平移機構、主體骨架部分、主行走機構和支撐機構組成。

模板部分：主要由面板、拱板、模板內筋板和模板內角鐵組成。模板臺車縱向長度6.1 m，臺車模板縱向由4 節模板（3 節1.5 m+1 節1.6 m）組成，模板面板厚度為δ10 mm。模板之間由螺栓連接、定位銷定位。在模板頂部安裝有與輸送泵相接的封頂管。

頂模架體部分：主要由吊梁、臺梁組成。頂模架體主要承受澆注時上部的混凝土及模板自重。它上承模板，下部傳力于主體骨架，頂模架體由2 根主臺梁支撐，邊模通梁采用工18b#工字型鋼等雙拼而成。

調心平移機構：每臺模板臺車前后端均設置一套調心平移機構，它通常支撐在主骨架前后端門型架橫梁上。就位時通過平移油缸的伸縮來實現模板的左右平移，使模板的中心與隧道中心一致。

主體骨架部分：由門梁、立柱、橫撐等組成，縱梁通過螺栓連接，立柱之間用剪刀撐連接。門型架的總榀數為4榀，主要結構件由鋼板組焊，門梁和立柱采用鋼板組焊成工字鋼截面，底縱梁采用鋼板組焊成箱型截面。

主從行走機構：由2 個主動機構組成。電動機功率為2×4.0 kW，行走速度約為7 m/min。

支撐機構：主要由支撐絲杠及千斤頂組成，通常包括邊模支撐絲杠、地腳支撐絲杠、頂模抗浮支撐千斤頂、門架支撐千斤頂。

液壓系統：主要由泵站、閥組、平移油缸、邊模油缸、主油缸和油管組成。

臺車的液壓系統采用三位四通手動換向閥進行換向。來實現油缸的伸縮，左右邊模采用2 個換向閥控制兩側水平油缸的動作，4 個升降油缸各采用1 個換向閥控制其動作。調心平移油缸各采用1 個換向閥控制。利用液壓鎖對4 個升降油缸進行鎖閉，保證模板在定位標高處不下滑。采用單向節流閥調節油缸的運動速度。當換向閥處于中位時，系統處于卸荷狀態，以防止系統發熱，直回式回油濾清器和集成閥塊簡化了系統管路。

電氣系統：主要由行走電機、泵站電機、電氣控制箱組成。

電氣系統主要對行走電機的起、停及正、反向運行控制，并為液壓系統提供動力，行走電機設有正反轉控制及過載保護。

3.2 分體式臺車安裝及拆除

臺車安裝方法分為洞外安裝后自行進洞和洞內吊裝兩種。通常采用洞內安裝，整體安裝順序為從下到上，下部橫梁在未連接成整體穩定結構前，應采用鋼管等輔助措施加固穩定，具體安裝流程如圖6。

圖6 襯砌臺車安裝流程圖

臺車安裝過程中，在臺車兩側縱橫梁之間未連接成整體之前，需要采用扣件式鋼管架等輔助措施，防止臺車構件傾倒。

臺車拆除順序與安裝順序相反。先將臺車脫模后行駛至指定的拆卸位置，利用預埋吊環先后拆除模板、上橫梁及通梁、臺吊部分、工作平臺、門架、底部縱橫梁[3]。

3.3 分體式臺車操作

分體式襯砌臺車的操作與傳統整體式臺車基本相同，主要步驟如下。

3.3.1 臺車就位

將臺車前行至待襯砌里程，前后反復動作幾次，使臺車結構放松，停在正確襯砌位置，關閉行走電機，并在行走輪處打好木楔或使用阻車器。在模型板外表面涂脫模劑，安裝堵頭板，并加設必要的支撐。旋緊底梁下的螺旋支腿，拆掉所有側模支撐絲杠模板側的鉸銷，啟動液壓油泵，操縱升降油缸上升至設計拱頂標高；操縱調心油缸，對臺車進行微調至準確的位置。邊模達到設計尺寸后，上好所有側模絲杠并確保旋緊[4]。

3.3.2 脫模準備工作

澆筑結束后，養護到規定時間，即可準備脫模。啟動液壓油泵，操縱側模手動換向閥手柄使油缸微量外伸，使絲杠松動，拆除側模所有絲杠。

3.3.3 脫模

操縱側模油缸，使側模板收回，脫離成型混凝土面。操縱主油缸，使頂模收回，脫離成型混凝土面。

3.3.4 收下支腿

旋起底梁下螺旋支腿，取掉行走輪處的木楔或阻車器，操縱臺車前行，至下一襯砌位置，開始下一個工作循環。

4 結語

分體式臺車適用于隧道較長，風險較大的單跨雙線大斷面的二次襯砌施工。它的優勢在于分步施工二次襯砌，分步拆除臨時支護，可以有效減少臨時支撐拆除時初支受力空間轉換風險。同時，采用分體式襯砌臺車每個臺車結構施工作業面由1 處變為2 處，縮短了單個施工段流水時間，有利于縮短整個工期。材料方面可以減少模板、鋼管等周轉材料的使用量。單個施工段混凝土方量減少，在更短時間內完成混凝土澆筑施工，有利于混凝土結構的質量控制。

總的來說，分體式襯砌臺車在大斷面二襯施工在風險控制、進度控制、質量控制方面還是有較大的優勢，為同類型工程施工提供了一個新思路。