隧道砼襯砌臺車是隧道施工過程中二次襯砌不可或缺的非標產品,主要有簡易襯砌臺車、全液壓自動行走襯砌臺車和網架式襯砌臺車。全液壓襯砌臺車又可分為邊頂拱式、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。全圓式襯砌臺車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一般使用全圓穿行式;邊頂拱式襯砌臺車應用為普遍,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車的設計與使用。
1.簡易襯砌臺車
簡易襯砌臺車一般設計為鋼拱架式,使用標準組合鋼模板,可不設自動行走,采用外動力拖動,脫立模板全部為人工操作,勞動強度大。該類襯砌臺車一般用于短隧道施工,特別是對于平面和空間幾何形狀復雜、工序轉換頻繁、工藝要求嚴格的隧道砼襯砌施工,其優越性更明顯。如廣(州)惠(州)高速公路小金口雙連拱隧道,長200m,平面處在R=300m的圓曲線變化段,洞內橫坡從i=±2%變到+5%,同時該隧道亦處在R=3000m的豎曲線上,使隧道洞形呈“雙曲”狀態,而中墻又是直墻設計,出口15m由R=5.5m漸變為R=7.5m的喇叭結構,隧道鋼筋砼二襯采用簡易式拱架臺車設計,很好地解決了這些問題,同時工程成本較低。簡易臺車使用中大部分采用人工灌注砼,小金口簡易襯砌臺車采用砼輸送泵車灌注,因此臺車的剛度應特別加強。有的簡易襯砌臺車也采用整體鋼模板,但脫立模仍然采用絲桿千斤,無自動行走,該類臺車一般采用砼輸送泵車灌注。簡易襯砌臺車普遍采用組合鋼模板,組合鋼模板一般為薄板制作,在設計過程中應考慮鋼模板的剛度,所以鋼拱架的榀間距不宜過大。如果鋼模板長度為1.5m,則鋼拱架的榀間距平均應不大于0.75m,且鋼模板的縱向接頭應設在榀與榀之間,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以上時更應放慢灌注速度。在封頂灌注時應加倍小心,隨時注意砼的灌注情況,防止注滿后強行灌注砼,否則將導致爆模或臺車變形損壞。
2.全液壓自動行走襯砌臺車
主要用于中長隧道施工中,對施工進度、砼表面質量要求較高。此類襯砌臺車設計為整體鋼模板、液壓油缸脫立模,施工中靠絲桿千斤支撐,電動減速機自動行走或油缸步進式自動行走,全部采用砼輸送泵車灌注。大部分襯砌臺車為該類臺車。設計該類襯砌臺車時,在滿足通過凈空要求的情況下,應考慮門架內側斜支撐下部安裝位置,盡可能靠近立柱下部,使之受力好。門架橫梁應足夠高,常規鐵路隧道不小于400mm,公路隧道不小于5500mm。模板端面與門架間的調整小距離不小于250mm,否則將造成前后襯砌段搭接困難。
用該類襯砌臺車時應注意兩側走行軌的鋪設高差不大于1%,否則將造成絲桿千斤和頂升油缸變形。在有坡道的隧道內襯砌時,為了調整襯砌標高,會造成臺車前后端的高差、模板端面與門架端面不平行,將使模板與門架之間形成很大的水平分力,造成模板與門架之間的支撐絲桿千斤錯位,導致千斤、油缸損壞。因此在設計時,應充分考慮前后高差造成水平分力的約束結構或調整系統。在定位立模時必須安裝卡軌器,旋緊基礎絲桿千斤、門架頂地千斤和模板頂地千斤,如有必要還可采用其它措施加固下模拱腳位置,使門架受力盡可能小,防止跑模和門架變形。
3.網架式襯砌臺車
網架式襯砌臺車在結構上與傳統襯砌臺車相比作了較大改動。傳統襯砌臺車在施工中臺車門架是受力件,它受的側壓力較大,隨門架的剛度大小產生不等變形,且不宜在有較大橫坡和縱坡的隧道內直接工作,對工作環境要求較高,否則將造成臺車整體變形和損壞。而網架式襯砌臺車門架在施工中為不受力件,其模板的支撐件為邊模拱腳的頂地絲桿千斤,門架只在脫立模、行走過程中才受力,且所受之力垂直向下,沒有側壓力,只需按臺車自重設計門架足夠的剛度就不會變形。在有坡道的隧道中施工或行走時,不論是橫坡還是縱坡,都可以通過門架下部的頂升油缸進行高度調節,使臺車整體處于水平狀態,臺車整體不存在前傾力和側傾力,保證了臺車的整體平穩性。因臺車完全取消了支撐用的絲桿千斤,臺車定位簡單,能非常快地調整到襯砌幾何位置,節約了大量的人力物力,提高了工效,縮短了工作循環周期,相應地節約了工程成本。為保證頂拱模板的剛度和強度,上部臺架設計成網架式桿件結構,使之受力好,模板不會在襯砌過程中變形移位。在整個臺車中薄弱的環節是下模板和下模支撐斜桿,因此在設計下模板時應充分計算下模的受力大小,盡可能加寬弧板寬度和厚度,支撐斜桿必須通過壓桿穩定計算,保證斜桿有足夠的剛度和強度,不至于在使用中發生變形彎曲,導致跑模。在計算過程中應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。下模拱腳頂地絲桿千斤是主要受力件,整個模板在襯砌圓心中線以下時,完全靠它支撐,因此在設計時應考慮其結構形式和剛度大小。在使用中,該千斤必須牢牢頂緊于地面,不允許有松動現象,如有必要,可用其它件進行加固,作為輔助支撐,防止跑模和臺車向下移位。
應注意的是,作為臺車縱向定位的卡軌器和基礎絲桿千斤必須擰緊、卡牢和頂牢鋼軌,特別是在坡道上襯砌時更應注意。該類襯砌臺車主要用于大跨度隧道和地下洞室施工。如果采用傳統式全液壓襯砌臺車,則門架設計難以滿足使用要求,造成門架變形損壞,先是門架橫梁扭曲變形,終導致跑模。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,而采用網架式襯砌臺車可克服以上困難。由于該類襯砌臺車為大跨度施工,設計時應考慮其可操作性,其工作梯和工作走道應能方便到達每一個工作位置。
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