客運專線隧道喇叭口洞門模板臺車設計與制作關鍵技術

張剛宏，袁仁愛

(中鐵一局集團有限公司，陜西西安710054)

客運專線隧道喇叭口洞門模板臺車設計與制作關鍵技術

張剛宏，袁仁愛

(中鐵一局集團有限公司，陜西西安710054)

采用喇叭口緩沖式結構洞門是解決客運專線大斷面隧道空氣動力學效應的主要措施，結合滬昆客專長昆湖南段喇叭口隧道洞門實際情況，重點研究隧道襯砌模板臺車設計、制作、安裝等關鍵技術，將原隧道模板臺車的門架總成、絲杠支撐總成予以改造，解決了客運專線喇叭口洞門襯砌問題。

客運專線 隧道 模板臺車 設計 制作

1 工程概況

為解決隧道空氣動力學效應問題，客運專線隧道設計常采用喇叭口式、帽檐斜切式及帶空氣動力學孔的明洞門等緩沖結構洞門，其中施工難度較大、設計較復雜的洞門結構為喇叭口洞門。

喇叭口式洞門在滬昆客專長昆湖南段隧道洞門設計中普遍采用。以何家灣隧道出口洞門為例，該洞門呈喇叭口狀，喇叭口放大斜率1∶5，進口端隧道半徑為6 700 mm，出口端隧道半徑為9 100 mm。出口端立面與半徑21 000 mm圓弧線相切，洞門下部長度為15 000 mm，洞門頂部長度為11 000 mm，頂部進出口端高差2.2 m，進口端寬度13 400 mm，出口端寬度18 200 mm。其斷面變化之大，如圖1所示。洞口設計采用早進洞，晚出洞，盡量少刷坡的設計理念，洞門結構外露段與埋入段結構用同種材料整體灌筑，洞門結構與后續結構之間設2 cm變形縫一道，襯砌結構采用C35鋼筋混凝土。

圖1 喇叭口洞門結構示意(單位:cm)

2 喇叭口洞門模板設計方案比選

喇叭口洞門施工有兩種模板設計方案，關鍵在于內模設計:①采用標模+腳手架方式;②采用整體模板臺車。采用標模+腳手架方式，結構整體性差，安全質量不易保證。施工后隧道襯砌內表面模板接縫痕跡多、輪廓不圓順，外觀質量較差。且組件繁多，裝配、拆卸工效低，轉場繁雜。故內模采用整體模板臺車設計，外模采用標模在模板臺車上固定。臺車采用模塊化設計，結構安全，施工質量易于控制，拆卸方便快捷，便于倒運。

喇叭口洞門模板臺車總長15 m，由模板總成、液壓總成、門架總成、絲杠支撐總成、行走總成五大部分組成，見圖2。模板總成由頂拱模板、側拱模板組成。頂拱模板與側拱模板采用軸銷連接，從而達到拆裝方便的目的，同時便于模板支設脫模。模板板寬2 040 mm，頂拱模板設有注漿口3個，側拱模板設有觀察窗24個，方便混凝土振搗及觀察。模板一次制作成型，光潔度好，有效解決了外觀質量問題。為提高模板臺車的自動化程度，采用全液壓調節系統和電動機驅動行走系統。

圖2 喇叭口模板臺車結構示意(單位:mm)

出于節省成本考慮，模板臺車液壓總成、門架總成、絲杠支撐總成等利用原隧道模板臺車進行改造。門架部分將原來行走梁制作加長節，各榀門架按模板對應位置進行移位改造，新制附門架以便調節門架支撐系統寬度。絲杠支撐系統根據臺車斷面進行加長。

3 設計、制作關鍵技術

喇叭口臺車設計、制作關鍵在于模板制作和門架支撐方面，具體解決以下5個問題。

3.1 頂拱與側拱模板分模位置

臺車分模以圓心線向上5 488 mm處為頂拱與側拱模板分模點，臺車前后端及中部各模板均按此位置分模，保證分模面與圓心橫切面平行，頂拱模板單塊高度均發生變化。此分?？杀ＷC側拱模板與頂拱模板鉸接在同一水平面上，便于側模支撐和收縮轉動。

3.2 面板扇形下料工藝

臺車單塊模板面板展開為扇形，需采用扇形下料，面板下料采用半自動火焰切割機進行。下料工藝為:臺車面板下料采用整體下料方式，即面板整體鋪設，先畫出兩端邊弧線，再畫出中間分?；【€，最后畫兩側邊線。邊線向外150 mm為切割預留量，以便保證頂拱模板和側拱模板接口直順。根據分?；【€向內100 mm拼點弧形切割機跑道，切割機跑道采用30 mm×3 mm扁鋼制作。切割時，將火焰切割機外側輪放置在弧形跑道上進行切割。

3.3 頂拱和側拱模板拼點工藝

模板整體拼點，先架設工裝平臺，再在工裝上架設模板法蘭，最后鋪設面板。

1)頂拱模板整體拼點。頂拱模板拼點可利用上縱梁進行架設，上縱梁架設按梯形架設，與頂拱法蘭縱向定位。工裝定位后，安裝頂拱模板支架，定位頂拱弧法蘭，頂拱法蘭中心與工裝中心左右對齊，高低位置呈1∶5斜面進行定位。

頂拱模板工裝拼點完成后，根據模板弧長劃線切割預留量，安裝擋頭板。在第一塊模板和第六塊模板上，前后兩端距面板邊50 mm向內側劃線，連接兩點在第二、三、四、五塊模板作出標記，此標記為頂拱模板鉸接吊耳中心安裝位置。

2)側拱模板拼點。側拱模板需重新焊接拼點工裝，側拱法蘭定位以隧道腰線位置與工裝中心線重合為基準，進出口端高低位置以腰線處1∶5斜面為準。側拱模板拼點完成后，重新劃線，切割模板預留量，安裝擋頭板即可。

3.4 頂拱與側拱模板鉸接裝配工藝

頂拱與側拱模板采用鉸接裝配工藝，連接轉動靈活，脫模方便。模板加筋焊接完成后，進行鉸接拼裝，頂拱模板按原擋頭板標記吊耳孔中心，拼點鉸接吊耳。側拱模板鉸接吊耳以頂拱模板鉸接吊耳為準，進行拼點，具體步驟如下:

1)輪廓線放樣。以一組模板(相對應同一斷面，一塊頂拱模板，兩塊側拱模板)大斷面為準在地面放樣輪廓線。

2)模板對位。將頂拱和側拱模板按輪廓線擺放到位，調整好外形尺寸。

3)側拱鉸接吊耳焊接。模板對位調整好后，以頂拱模板鉸接吊耳為準，拼點側拱鉸接吊耳。

3.5 絲杠支撐系統與模板支撐連接

臺車呈圓錐體，則側拱模板縱聯與門架呈八字形斜面，支撐角度發生變化，絲杠與門架產生夾角，成斜向支撐。臺車在襯砌時，極不穩固，易發生跑?，F象。故在制作時，對側?？v聯吊耳進行斜向焊接，保證吊耳與絲杠連接銷軸線與門架縱向平行，才可消除此類事故發生。

絲杠和油缸吊耳單組分為兩塊，兩塊吊耳中心高不同，焊接后向第一拼(即向隧道進口端)方向傾斜。

圖3 安裝過程中喇叭口洞門模板臺車

4 臺車安裝

喇叭口洞門模板加工完成后，按照組裝圖進行試拼，根據試拼成果進行整改。試拼滿足設計要求后，按組裝順序及組件編號，運至現場。模板臺車采用模塊化設計，最大組件尺寸為9.5 m×2.1 m，最重組件質量為2.9 t。現場吊裝采用人工與吊車配合的方式，吊車選型根據最大組件的尺寸、重量及吊裝高度確定。臺車吊裝調試完畢后(見圖3)，在模板表面涂抹脫模劑，然后綁扎鋼筋、安裝外模、澆筑混凝土。

5 結語

喇叭口洞門是解決客運專線大斷面隧道空氣動力學效應的一種較好洞門類型，為保證模板結構的整體穩定性及安全質量，應采用整體模板臺車施工。喇叭口洞門模板臺車的設計重點在于解決模板制作、頂拱與側拱模板連接、門架支撐系統設計制作等關鍵技術問題，通過數十座隧道洞門的應用實踐，所采用的喇叭口洞門模板臺車設計合理，結構穩定，施工質量良好。

［1］劉旭陽．隧道襯砌模板臺車設計的探討［J］．中國建筑金屬結構，2007(2):42-46．

［2］楊明剛．隧道襯砌施工模板臺車的設計［J］．四川建筑，2005 (3):153-154，157．

［3］張柯．大斷面隧道襯砌臺車結構優化施工技術探討［J］．科技信息，2011(1):341-342．

［4］甄洪亮．秦嶺隧道襯砌模板臺車有關浮力受力分析［J］．隧道建設，2001(2):48-50．

［5］中華人民共和國鐵道部．TZ 214—2005客運專線鐵路隧道工程施工技術指南［S］．北京:中國鐵道出版社，2005．

［6］中華人民共和國鐵道部．客運專線鐵路隧道工程施工質量驗收暫行標準［S］．北京:中國鐵道出版社，2005．

Key technology in design and manufacture of formwork jumbo used for horn-shaped portal section of tunnel on passenger-dedicated railway

ZHANG Ganghong，YUAN Ren'ai
(China Railway First Group Co．，Ltd．，Xi'an Shaanxi 710054，China)

Horn-shaped buffer structure portal is the main solution for aerodynamic effect of large section tunnel in passenger-dedicated line．Combining with the actual situation of tunnel horn-shaped portal in Changsha-Kunming Hunan province section of Shanghai-Kunming passenger-dedicated line，this paper studied the design，manufacture and installation key technology for formwork jumbo of tunnel lining and improved the portal assembly and screw support assembly of original tunnel formwork jumbo，which could solve the tunnel horn-shaped portal lining in passenger-dedicated line．

Passenger-dedicated line;T unnel;Formwork jumbo;Design;M anufacture

U455．91

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2015．04．16

1003-1995(2015)04-0059-03

(責任審編趙其文)

2014-05-22;

2015-01-19

張剛宏(1981—)，男，陜西渭南人，助理工程師。