全圓針梁模板臺車施工引水隧洞襯砌的簡述

胡志勇

1 工程概況

南水北調中線京石段應急供水工程(北京段)西四環暗涵工程施工第三標段全長 1 100 m，不包括穿越五棵松地鐵站長200m段。

暗涵為內徑 4m的圓形復合式襯砌結構:30 cm厚 C30噴射混凝土，1.5 mm厚 ECB/EVA共擠復合材料防水板，30 cm厚C30，W 8襯砌混凝土。

線路在西四環主路下穿行，主要交叉構筑物為 307醫院通道橋、沙窩北橋、五棵松橋。暗涵穿越 307醫院通道橋、沙窩北橋1號 ～13號樁基礎段雙線間凈距調為 1 m;穿越沙窩北橋 0號樁基礎段、五棵松橋基礎段線路中心線間距調整為 3m。

暗涵內底高程 44.265m～39.594m，地面標高 64.827m～59.094m，平均埋深約 15.382m。暗涵縱坡從起點中 4+450.00開始以 3.53‰上坡至 4+951.536;中 4+951.536～5+006.840段為 5%的下坡;5+206.840至終點中 5+550.000為 1.0‰下坡(見圖 1)。

2 全圓針梁式模板臺車

1)方案比選。目前常用的全圓一次襯砌的臺車有針梁式和穿行式，均配有液壓、自行等操作系統。針梁式臺車的施工速度快，就位準確方便，同時臺車自身剛度大，支撐固定簡便，對防水和鋼筋的施工及質量控制影響小，但由于針梁的長度較長，有時在小半徑曲線中需要進行一定的改進后使用。穿行式模板臺車由于立模、就位時間較長，因此襯砌速度低于針梁式臺車，穿行式模板臺車由于自身剛度較小，臺車的支撐體系對鋼筋和防水的施工及質量控制影響較大。穿行式模板臺車穿行架軌道固定在臺車底模上，在小半徑曲線中使用也存在相當的困難，同時模板與上組已澆筑混凝土的搭接上也有一定的難度。根據本標段的具體情況決定選用針梁式模板臺車，臺車在制造過程中根據施工需要進行相應的配套改進。

2)全圓針梁模板臺車的構造。全圓針梁模板襯砌臺車是由針梁、滑架、模板、支撐系統、液壓系統、電器系統、傳動行走系統和附件八部分組成。針梁是臺車的主要承重構件，系由鋼板及型鋼組焊而成，全長 23m共分 7節，組裝為整體針梁，兩端設有支撐靴，用來支撐整個臺車，同時完成頂模的升降和整體模板左右調心作用。針梁上下面設有軌道，使滑架體可在針梁上按要求滑動。滑架體是固定模板的框架。內設滾輪，外掛模板。利用循環鋼繩可在針梁上自由滑行，完成模板的前后移動任務。模板全圓共分 4塊組成一個整圓，分別為一塊頂模、兩塊邊模、一塊底模，頂模固定在滑架體上面，邊模上緣與頂模鉸接，中部采用油缸和絲桿與滑架立柱相連，邊模下緣與底模上緣采用φ35銷及螺栓緊固，底模懸掛在滑架體下面，采用油缸就位，絲杠支撐。支撐系統分為兩部分:a.針梁兩端的支撐系統。主要任務是支撐整體臺車和完成頂模的脫模和支模工作，另有左右調心作用;b.模板支撐系統，它的主要任務是邊模、底模的就位脫模與緊固。液壓系統是臺車液壓油缸的動力來源，它的主要任務是模板就位與脫模工作。電器系統是總動力的來源，一路供液壓泵站，一路供循環卷揚機，通過控制按鈕完成啟動、運轉、停止等工作。傳動行走系統，實際上是一臺小型慢速電動卷揚機。卷揚機固定在針梁腹中，通過循環鋼繩，導輪和調節裝置與滑架兩端相連。當針梁固定時刻實現滑架和模板前后移動，當模板固定時，可實現針梁的前后移動，從而完成臺車的行走任務。

3 模板臺車的使用

1)暗涵襯砌工藝流程。襯砌施工工藝流程見圖 2，采用后退式襯砌，施工步驟為:底碴清除、基底清理、基底檢查、防水層施作、鋼筋制安、臺車就位(灌注)縱向分段、平行作業。各工序縱向施工長度 10m。

2)操作流程。針梁式襯砌臺車由針梁、框架、模殼、支撐系統和運行系統組成，主要用于暗涵襯砌施工。它以針梁為支撐和定位基準，通過框架和針梁的相對運動，以及殼模的伸縮使暗涵的襯砌作業不斷向前延伸。

臺車襯砌的施工步序:

1)針梁定位:使針梁一端豎橫向中心與暗涵豎橫中心重合;

2)在針梁上套上框架和模殼;

3)框架縱向定位:驅動上驅動輪使框架處于襯砌位置;

4)框架上定位:上升框架上油缸使上模到位;

5)框架左右定位:加入左右側楔塊，使上模中心和暗涵中心重合，框架和針梁兩側固定;

6)框架與針梁固定:頂升框架下油缸，使針梁和框架固定成一體;

7)下模定位:頂升下模殼油缸，使下模到位;

8)側模定位:連接側支撐，調整螺套使側模到位;

9)灌注混凝土:混凝土輸送管與殼模接口連接，灌注混凝土;利用模殼上的附著振搗器振搗;

10)待灌注的混凝土達到一定強度后，收縮框架上下油缸，使針梁與框架脫離固定，開始拆模;

11)開動下驅動輪，使針梁到達下一襯砌位置，開始下一循環操作。

4 使用注意事項及建議改進

4.1 注意事項

1)模板臺車運到施工現場后，在使用前要對從事技術工作及相關操作人員進行培訓，以全面掌握模板臺車的工作原理、安裝、操作程序。針對模板臺車施工要點對存在安全隱患的地方要對施工人員進行安全培訓，避免出現安全事故。

2)重視混凝土襯砌施工前的準備工作。在針梁模板行走定位前要進行測量放線，并要超前對開挖斷面進行復測，以便能夠提前處理欠挖，否則在鋼筋綁扎完后再處理欠挖，施工難度將增大。混凝土開倉澆筑前要確認從泵車到澆筑面之間的聯絡信號是否暢通。

3)模板之間的連接一定要準確、無錯臺，以達到所襯砌混凝土表面光滑。

4)混凝土澆筑，待鋼筋綁扎完畢后，臺車按作業程序就位，然后進行封端，布置混凝土泵管，經驗收合格后進行澆筑。混凝土澆筑時拱部中線左右兩側應對稱澆筑，防止澆筑混凝土時對臺車產生過高的偏壓力，引起模板變形，影響臺車的正常使用。為了使所澆筑混凝土內實外光，除使用插入式振搗器外，還應在模板側的一定位置布置一定數量的附著式振搗器進行振搗。

5)為了減少脫模難度，脫模時間一般不要太晚，一般情況下在混凝土澆筑完畢 24 h～36h后即可拆模。

4.2 改進建議

1)加強模板臺車的支撐系統，防止混凝土澆筑過程中產生的浮力使臺車偏離設計位置。

2)由于轉彎地段較短，且為 S形彎，大型針梁模板臺車無法進行澆筑，如臺車可分節，較短的S形彎便可分段襯砌，無須采用組合式模板。

5 結語

1)進度快。全圓針梁模板臺車有效減少了支模、拆模的工序時間，只要工序、設備配置合理，月襯砌指標達到 90 m，較組合鋼模板進度提高在 30%以上。

2)質量好。利用全圓針梁模板臺車襯砌的隧洞斷面標準，表面光滑，段間連接合好，無錯臺，特別適用于長隧洞快速施工。

3)成本低。采用全圓針梁模板臺車大大降低資源投入，人員投入僅為傳統工藝的 20%，工程成本降低約 40%。全圓針梁模板臺車在該工程得到成功應用，工程質量、進度受到相關方的認可，該技術將為今后承建類似工程積累豐富經驗。

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