新型隧道二襯臺車在大跨度隧道中的應(yīng)用

農(nóng)先鋒　李萬威　況超

摘要：文章結(jié)合天峨（黔桂界）至北海高速公路（巴馬至平果段）大跨度隧道二襯施工工程實例，闡述了新型隧道二襯臺車的工作原理和應(yīng)用效果。工程應(yīng)用結(jié)果表明：新型隧道二襯臺車有效解決了隧道二襯混凝土施工過程中常出現(xiàn)的大量氣泡、蜂窩麻面、拼縫較多、面板錯臺及止水帶安裝變形等問題，提升了二襯混凝土施工質(zhì)量，加快了施工進度，節(jié)約了施工成本，為今后類似隧道工程施工提供經(jīng)驗借鑒。

關(guān)鍵詞：大跨度隧道;低合金面板;自行式行走系統(tǒng);鋼端模;二襯施工質(zhì)量

中圖分類號：U455.3A180663

0 引言

在當今隧道建設(shè)中，隨著隧道洞內(nèi)防火涂料、瓷磚等裝飾工程的取消，“品質(zhì)工程”“固化工藝”理念要求不斷提升，隧道二次襯砌混凝土外觀質(zhì)量突顯得尤為重要。傳統(tǒng)兩車道隧道襯砌臺車普遍存在如下三個缺陷：（1）面板小、拼縫多，剛度低，易變形，平整度差;（2）軌道式行走，在縱坡較大處，容易側(cè)滑;（3）端頭模板采用木模，平整度差、易漏漿，影響中埋式止水帶的施工質(zhì)量等。

因此，對于三車道隧道二襯施工，在一次澆筑混凝土施工方量多達約320 m3情況下，如何保證隧道二襯混凝土施工質(zhì)量是重點。本文通過在大跨度隧道二襯施工中，引進新型二襯臺車，有效改善了混凝土施工質(zhì)量，解決了傳統(tǒng)臺車應(yīng)用普遍存在的質(zhì)量問題。

1 工程概況

天峨（黔桂界）至北海高速公路（巴馬至平果段）達洪江2號隧道暗洞最小設(shè)計厚度為50 cm，每延米12 m3;暗洞最大設(shè)計厚度為65 cm（SS5-P），每延米17.58 m3;明洞設(shè)計厚度為75 cm，每延米26.59 m3。一板二襯（按有效長度12 m計）最小混凝土方量約為144 m3，偏壓段暗洞二襯最大混凝土方量約為210.96 m3，明洞最大混凝土方量約為320 m3。隧道二襯采用新型全液壓臺車施工，臺車縱向長度為12 m，外輪廓半徑1=9 227 mm，2=5 550 mm（已加大50 mm），單塊面板長2 m，厚度為12 mm，行走速度為8 m/min，軌距為1 000 mm，過道凈空寬度為4 500 mm，襯砌狀態(tài)下凈空高4 700 mm。

2 傳統(tǒng)面板與低合金面板對比

2.1 傳統(tǒng)面板

傳統(tǒng)二襯臺車面板材料為Q235B鋼材，每塊有效寬度為1.5 m，厚度為10 mm。對于12 m的臺車，需要8塊面板，面板拼縫較多。此外，在混凝土澆筑時，形成的側(cè)向壓力和頂部壓力作用于模板表面，在較大荷載作用下極易造成二襯臺車模板表面產(chǎn)生變形、絲桿伸縮變形及整體門架變形等現(xiàn)象。

2.2 低合金面板

新型二次襯砌臺車采用低合金面板，每塊有效寬度為2 m，厚度為12 mm。低合金面板為鋼模板冶煉過程中增添一些合金元素，其總量≤5%。加入合金元素后鋼材強度可明顯提高約23%，模板結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強度、剛度、穩(wěn)定性這三個主要控制指標都能充分發(fā)揮，尤其在大跨度或重負荷結(jié)構(gòu)中優(yōu)點更為突出。低合金面板可比碳素結(jié)構(gòu)鋼節(jié)約20%左右的用鋼量。同時，新型二襯臺車采用大面模板，對于12 m的臺車，只需要6塊面板，面板拼縫數(shù)量較少。

3 軌道式行走系統(tǒng)和自行式行走系統(tǒng)對比

3.1 軌道式行走系統(tǒng)

軌道式行走系統(tǒng)臺車在較大混凝土施工壓力下，長時間使用容易造成軌道變形曲折，影響二襯施工質(zhì)量。在較大縱坡的隧道施工中，制動較為困難，存在安全隱患。且軌道對仰拱回填頂面施工平整度要求較高，因此需特別注意控制仰拱回填混凝土頂面的施工質(zhì)量。

3.2 自行式行走系統(tǒng)

自行式行走系統(tǒng)臺車由行走機構(gòu)、臺車架、鋼模板、模板垂直升降和側(cè)向伸縮機構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等六部分組成，臺車操作行走更方便快捷，采用液壓制動，質(zhì)量安全得到進一步保障。該臺車采用下頂升式+單橫梁結(jié)構(gòu)形式+三角形立柱結(jié)構(gòu)，具備以下特點：（1）采用了單橫梁和三角形立柱結(jié)構(gòu)使臺車結(jié)構(gòu)分布更合理，縮短了立柱力臂長，受力點更分散;（2）采用了三角形立柱結(jié)構(gòu)，立柱由δ12鋼板組焊而成，從而保證了強度與剛度，并為電器設(shè)備等提供更多的穿行空間;（3）可解決由于混凝土填充面局部不平整導(dǎo)致臺車豎向及橫向調(diào)整困難的問題;（4）在較大混凝土施工側(cè)向壓力及頂面壓力下，制動更加方便有效，臺車定位更加穩(wěn)固。

4 端頭模板對比

4.1 傳統(tǒng)端頭模

傳統(tǒng)端頭模采用小塊木模拼裝，材料用量大、周轉(zhuǎn)率低，拼裝耗時長、耗人工。木模拼縫不嚴密、平整度差，易產(chǎn)生漏漿并導(dǎo)致混凝土振搗不密實。中埋式止水帶不易設(shè)置，只能折疊緊貼端頭木模，且混凝土澆筑過程中對中埋式止水帶產(chǎn)生的作用力而使其偏移，易使端頭爆模。拆模后中埋式止水帶極易產(chǎn)生變形，端頭混凝土經(jīng)常出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象。

4.2 鋼端模

新型隧道二襯臺車模板端頭采用折疊鋼模板，主要由內(nèi)側(cè)鋼板、外側(cè)鋼板及支撐絲桿組成。中埋式止水帶夾于折疊模板中央，保護止水帶不受損壞，施工線型順直。鋼端模穩(wěn)定性好，在一次性澆筑大方量混凝土時不易產(chǎn)生爆模，改善了混凝土外觀質(zhì)量，提高了端頭混凝土施工平整度和施工縫的防水效果。相比傳統(tǒng)端頭木模，鋼端模不易折損，材料周轉(zhuǎn)率高，易拼裝，降低耗時與人工。

5 混凝土布料系統(tǒng)對比

5.1 傳統(tǒng)布料振搗方式

傳統(tǒng)二襯臺車設(shè)置三個布料口，分別位于臺車二窗左右側(cè)及拱頂，布料采用從二窗卸料后直接進行拱頂沖頂方式，該方式易導(dǎo)致二窗至拱頂位置因混凝土沖刷面板而產(chǎn)生較大面積沖印。拱墻部位采用手提式振搗器從二窗部位深入進行人工振搗，而二襯鋼筋層間設(shè)置有較密集的勾筋，臺車每層僅設(shè)置3個窗口，在勾筋較密集及較少布料窗口下致使振搗范圍受限，拱腳處極易漏振，產(chǎn)生蜂窩麻面，嚴重影響二襯外觀質(zhì)量。

5.2 新型布料振搗方式

新型二襯臺車設(shè)置五個布料口，分別位于臺車二窗、三窗左右側(cè)及拱頂，布料采用從二窗、三窗及拱頂沖頂方式，相對傳統(tǒng)布料方式增加為三窗卸料槽口，混凝土施工至二窗位置時關(guān)閉二窗，從三窗位置卸料直至拱頂，有效減少了由于混凝土卸料沖刷二襯臺車面板脫模劑而導(dǎo)致的拱頂沖印面積。同時，在拱墻底加裝附著式振搗器，加強拱墻底部振搗，有效改善了二襯混凝土施工質(zhì)量。

6 新型臺車應(yīng)用效果

6.1 二襯施工質(zhì)量對比分析

新型隧道二襯臺車應(yīng)用于天峨（黔桂界）至北海高速公路（巴馬至平果段）多座隧道工程施工，在臺車使用過程中，各隧道二襯大面光澤度較好，色澤均勻，氣泡較少，拱腳蜂窩麻面現(xiàn)象得到進一步改善，二襯端頭平整度及中埋式止水帶施工順直，外觀質(zhì)量整體大幅度提升，得到了業(yè)主的一致好評。為檢驗已完工隧道二襯施工質(zhì)量，根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》（JTG F80/1-2017）[1]，進行二襯混凝土質(zhì)量檢測，實測項目偏差對比如表1、表2所示。

6.2 二襯施工進度、成本對比分析

新型隧道二襯臺車的使用，減少了人工及勞務(wù)率強度，提高了施工效率。同時，新型臺車所用材料使用壽命較長，可多次周轉(zhuǎn)使用，節(jié)約施工成本。見表3～4。

如表3、表4所示，一模二襯施工新型二襯臺車的使用較傳統(tǒng)臺車可節(jié)省工作時長2.8 h，減少3個二襯班組工人成本支出，每公里隧道二襯施工可節(jié)約工期近12 d。

7 結(jié)語

目前，工程施工標準化要求逐步提升，對隧道的施工品質(zhì)要求也越來越高，隧道二襯作為隧道的重要結(jié)構(gòu)物之一，其施工質(zhì)量直接體現(xiàn)隧道工程的施工品質(zhì)。本文針對傳統(tǒng)臺車在施工存在的質(zhì)量問題，將新型二襯臺車應(yīng)用于大跨度隧道工程施工，通過引進低合金面板、液壓式自行軌道、鋼端模等新材料、新設(shè)備，改進布料工工藝，有效地提升了隧道二襯的施工質(zhì)量，加快了施工進度，節(jié)約了施工成本，取得了良好的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]JTG F80/1-2017，公路工程質(zhì)量檢驗評定標準[S].

作者簡介：

農(nóng)先鋒（1972—），高級工程師，主要從事公路工程隧道施工技術(shù)管理工作;

李萬威（1991—），工程師，主要從事公路工程隧道施工技術(shù)管理工作;

況 超（1993—），工程師，主要從事公路工程隧道施工技術(shù)管理工作。