隧道襯砌臺(tái)車砼送料系統(tǒng)優(yōu)化與應(yīng)用

喬烽　劉衛(wèi)

摘要：在長(zhǎng)大隧道施工中，襯砌混凝土施工較為頻繁，施工難度高，尤其砼送料系統(tǒng)對(duì)襯砌施工質(zhì)量影響非常大以及施工工作效率低。對(duì)此，對(duì)隧道襯砌臺(tái)車原砼送料系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，在實(shí)際施工應(yīng)用中，確保了襯砌施工質(zhì)量、提高襯砌施工效率。

關(guān)鍵詞：隧道工程；襯砌臺(tái)車砼送料系統(tǒng)；系統(tǒng)優(yōu)化；襯砌混凝土；襯砌進(jìn)度 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U455 文章編號(hào)：1009-2374（2017）05-0030-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.05.014

1 概述

目前二襯臺(tái)車混凝土送料系統(tǒng)比較落后，經(jīng)常造成堵管，轉(zhuǎn)管次數(shù)多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，襯砌進(jìn)度較慢且外觀存在局部蜂窩麻面、水印、氣泡等現(xiàn)象。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)襯砌混凝土澆筑過(guò)程中，原因主要集中在混凝土送料口布置不合理、振搗器安裝存在問(wèn)題，造成襯砌外觀較差；使用混凝土輸送導(dǎo)管向臺(tái)車每個(gè)窗口送料，造成拆、接管時(shí)間較長(zhǎng)，襯砌施工進(jìn)度較慢。本文結(jié)合大秦嶺隧道工程實(shí)踐，對(duì)襯砌臺(tái)車混凝土送料系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化升級(jí)，在實(shí)踐過(guò)程中效果較好，工作效率得到顯著提高。

2 工程簡(jiǎn)述

大秦嶺隧道位于西安市戶縣澇峪鄉(xiāng)和安康市寧陜縣新場(chǎng)鄉(xiāng)，以秦嶺東梁山嶺脊為界，嶺北屬澇峪鄉(xiāng)管轄，嶺南屬新場(chǎng)鄉(xiāng)管轄。隧道范圍平均海拔1300～2638m，洞身地表起伏較大，地標(biāo)自然坡度30°～60°，山高坡陡，基巖裸露，溝壑縱橫，地形復(fù)雜，植被茂密。隧道起訖里程DgK85+533～DgK8100+378.99，總長(zhǎng)14845.99m，最大埋深1185m。

3 工藝原理及技術(shù)要求

襯砌混凝土澆筑前，模板臺(tái)車上所有澆筑窗口均需打開(kāi)，澆筑中，必須利用所有窗口進(jìn)行混凝土振搗作業(yè)；混凝土入倉(cāng)應(yīng)自下而上，最大下落高度不能超過(guò)2m，從已灌注接頭處向未灌注方向分層對(duì)稱澆筑，臺(tái)車前后混凝土高度差不能超過(guò)0.6m，左右混凝土高度差不能超過(guò)0.5m。襯砌臺(tái)車兩側(cè)窗口澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)左右交叉入倉(cāng)，防止偏壓使模板變形；襯砌混凝土起拱線以下邊墻部位，優(yōu)先采用插入式振搗器進(jìn)行混凝土振搗；起拱線以上部位混凝土振搗采用插入式振搗器與附著式振搗器相結(jié)合的方式。當(dāng)采用附著式振搗器振動(dòng)時(shí)，應(yīng)設(shè)置分控開(kāi)關(guān)，控制相應(yīng)部位分別開(kāi)機(jī)振動(dòng)，振動(dòng)時(shí)間盡量采用短時(shí)間、多次數(shù)、左右對(duì)稱的方法。防止襯砌臺(tái)車因振動(dòng)產(chǎn)生的過(guò)大位移或變形。插入式振動(dòng)棒變換位置時(shí)，應(yīng)豎向緩慢拔出，不得在混凝土澆筑倉(cāng)內(nèi)平拖，不得碰撞模板、鋼筋和預(yù)埋件。附著式振搗器安裝應(yīng)根據(jù)振搗器的功率及工作半徑經(jīng)計(jì)算安裝，每臺(tái)均需編碼，設(shè)置分控開(kāi)關(guān)；拱頂處襯砌混凝土澆筑封口時(shí)，應(yīng)在端模處設(shè)排氣孔，封頂混凝土必須排出空氣，振搗控制到位，確保拱頂混凝土質(zhì)量。

為滿足工藝原理及技術(shù)要求，對(duì)襯砌混凝土送料系統(tǒng)重新優(yōu)化改進(jìn)安裝分為兩部分，高頻振搗器安裝及調(diào)試及襯砌臺(tái)車溜槽優(yōu)化升級(jí)，從而提高襯砌混凝土施工質(zhì)量、施工工作效率。

4 工藝流程及技術(shù)特點(diǎn)

4.1 施工工藝流程

4.1.1 輸送泵接管→關(guān)閉第二、三層溜槽分流口擋板→泵送混凝土→開(kāi)啟第一層高頻平板振搗器進(jìn)行振搗→逐層澆筑振搗→關(guān)閉第一層窗口、關(guān)閉第一、三層溜槽分流口擋板及開(kāi)啟第二層溜槽分流口擋板→泵送混凝土→開(kāi)啟第二層高頻平板振搗器進(jìn)行振搗→逐層澆筑振搗→關(guān)閉第二層窗口、關(guān)閉第一、二層溜槽分流口擋板及開(kāi)啟第三層溜槽分流口擋板，依次類推澆筑完第三層窗口混凝土進(jìn)行拱頂澆筑封拱頂。

4.1.2 襯砌混凝土澆筑及振搗工藝確定：高頻振搗器安裝完成后，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定砼澆筑及振搗工藝，第一次試驗(yàn)按下述方式操作：采用對(duì)稱澆筑、分層振搗。所有窗口首先采用振搗棒振搗分層攤平，待混凝土澆筑到振動(dòng)器上方1m高處，開(kāi)動(dòng)當(dāng)前高度下的整排高頻振動(dòng)器，同時(shí)振動(dòng)15秒，然后繼續(xù)灌注。脫模后觀表面整體平整度及光潔度較好，繼續(xù)進(jìn)行后襯砌混凝土施工作業(yè)，如后期表觀質(zhì)量存在差異，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)一步改進(jìn)工藝，確保砼的表觀整體平整度及光潔度滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

4.2 振搗器安裝位置

4.2.1 襯砌臺(tái)車附著式高頻平板式安裝。

4.2.2 高頻平板振搗器功率均為1.5kW，共24臺(tái)，安裝于二襯臺(tái)車左右對(duì)稱的定型模板上，分上中下三層布設(shè)，每層布設(shè)4臺(tái)，上中下三層呈梅花形布置。

4.3 固定方式

4.3.1 固定高頻振動(dòng)器的時(shí)候，需要考慮到其體積和重量都比較小，所以只需要安裝一兩個(gè)螺栓在模板上固定。但是其運(yùn)行時(shí)候的激振力較強(qiáng)，所以必須保證地腳螺栓的強(qiáng)度，將鋼板擰緊，需要通過(guò)肋板焊將臺(tái)車模板和鋼板焊接。在振搗前，需要確定夾具是否鎖好。

4.3.2 在進(jìn)行高頻振動(dòng)器和模板臺(tái)車安裝的時(shí)候，必須嚴(yán)格根據(jù)圖紙進(jìn)行，在安裝和固定結(jié)束后，連接電控箱和振動(dòng)器的時(shí)候，需要確保連接銅線的截面大于16mm2，并且需要使用16A的工業(yè)插頭將其與電控箱連接，振動(dòng)器外殼可以接零或者接地，高頻變頻柜的主纜線需要使用銅線，并且其截面應(yīng)該超過(guò)6mm2。若是在出廠的時(shí)候，變頻器的內(nèi)部參數(shù)已經(jīng)設(shè)置好，那么就不需要進(jìn)行專門調(diào)整。

4.4 試振

4.4.1 根據(jù)要求進(jìn)行模板臺(tái)車以及高頻振動(dòng)器安裝后，需要使用大于1.5mm2的銅線來(lái)將電控箱和振動(dòng)器連接在一起，且需要使用16A的工業(yè)插頭將其與電控箱連接；振動(dòng)器外殼可以接零或者接地，高頻變頻柜的主纜線需要使用銅線，并且其截面應(yīng)該超過(guò)6mm2；若變頻器的內(nèi)部參數(shù)已經(jīng)設(shè)置好，則不需要進(jìn)行專門調(diào)整。

4.4.2 在第一次使用前，需要對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行檢查。將變頻柜總電源接通，將總開(kāi)關(guān)打開(kāi)，看相關(guān)方面是不是正常，按動(dòng)變頻柜的啟動(dòng)按鈕，了解運(yùn)轉(zhuǎn)燈運(yùn)行是不是正常。在啟動(dòng)變頻柜的時(shí)候，振動(dòng)器會(huì)逐漸加速，最后勻速地工作然后停止。若是運(yùn)行的時(shí)候，電源缺相、操作錯(cuò)誤等原因?qū)е伦冾l器的報(bào)警，需要按動(dòng)面板上的故障復(fù)位按鈕，然后才能夠重新啟動(dòng)系統(tǒng)。在調(diào)試后才能夠使用。

5 質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）固定高頻振搗器需要使用螺栓固定，所以工作前必須檢查螺母，并將其擰緊，避免工作時(shí)出現(xiàn)脫落的情況；（2）高頻振動(dòng)器模板在使用的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生振幅，所以需要加固檢查模板。為了避免出現(xiàn)臺(tái)車偏移的情況，需要使用斜撐來(lái)加固；（3）在第一次使用前，需要對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行檢查；（4）在通過(guò)變頻器進(jìn)行系統(tǒng)控制前，電機(jī)啟動(dòng)本身便是軟啟動(dòng)，在啟動(dòng)振動(dòng)器后，中途絕對(duì)不能增加其他振動(dòng)器的啟動(dòng)；（5）在砼澆筑開(kāi)始前，需要對(duì)模板臺(tái)車九尾情況進(jìn)行檢查，看其是不是符合要求；（6）嚴(yán)格二襯澆筑工藝，堅(jiān)持“對(duì)稱、分層、連續(xù)、振搗”之原則，嚴(yán)格遵守制度，禁止違規(guī)操作；（7）振動(dòng)時(shí)間的確定：在進(jìn)行二襯混凝土澆筑的時(shí)候，需要全面地考慮到各個(gè)方面，并根據(jù)實(shí)際情況確定。在澆筑進(jìn)行到第一層入灰窗口下緣的時(shí)候，需要人工使用插入式的振搗棒來(lái)將混凝土表面振搗平，進(jìn)行開(kāi)關(guān)啟動(dòng)，分層分組地進(jìn)行震動(dòng)；若是塌落情況在16～18cm的時(shí)候，最好將振動(dòng)時(shí)間設(shè)置在25～40秒之間；振動(dòng)第二層的時(shí)候，可以根據(jù)上面進(jìn)行，但是不能重復(fù)振動(dòng)；（8）砼攪拌和運(yùn)輸時(shí)間要嚴(yán)格控制，和易性要好，坍落度應(yīng)適當(dāng)；（9）在進(jìn)行變頻器啟動(dòng)時(shí)，不能夠進(jìn)行16A插頭的拔插，變頻器啟動(dòng)的時(shí)候，若是將振動(dòng)器直接通電，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重扭矩，對(duì)振動(dòng)器造成破壞，瞬時(shí)沖擊電流過(guò)大也易擊穿變頻器整流橋而產(chǎn)生爆炸。

6 效果評(píng)價(jià)

6.1 砼送料優(yōu)化組成及材料

6.1.1 襯砌臺(tái)車送料系統(tǒng)由分別伸向臺(tái)車左右側(cè)12個(gè)進(jìn)料窗口的溜槽和溜槽分流口料斗、溜槽內(nèi)的擋板組成，見(jiàn)圖1襯砌臺(tái)車溜槽組成示意圖。

6.1.2 料斗設(shè)置分料器和分料擋板，分料器是混凝土基本均勻往臺(tái)車兩側(cè)送料，當(dāng)不均勻時(shí)，插上分料擋板，使混凝土往少的一側(cè)送料。

6.1.3 溜槽及料斗均采用2mm厚薄鋼板，溜槽骨架采用3cm角鋼，從現(xiàn)場(chǎng)施工來(lái)看，剛度能滿足要求。

6.2 砼送料系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

6.2.1 與來(lái)回倒管相比，可同時(shí)向臺(tái)車兩側(cè)送料，避免臺(tái)車偏壓，大大減少了襯砌錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象。

6.2.2 與原來(lái)的送料方式相比，較大地節(jié)約了時(shí)間，大大減少了冷縫現(xiàn)象。

6.2.3 可以較大地降低混凝土塌落度，有一定的流動(dòng)性，輸送泵能輸送即可，襯砌外觀有較大的改觀。

6.2.4 避免來(lái)回倒管（只需要倒一次管，即封頂是倒一次），較大地節(jié)約了時(shí)間，提高了襯砌進(jìn)度，同時(shí)降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

6.2.5 與原來(lái)的送料方式相比，減少了倒管造成的停頓時(shí)間，較大地減少了堵管現(xiàn)象。

7 結(jié)語(yǔ)

從施工過(guò)程整體來(lái)看，新送料系統(tǒng)節(jié)約了襯砌混凝土施工時(shí)間，較大地改善了襯砌外觀，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。但由于機(jī)械加工水平有限，還有待完善的地方，在加工臺(tái)車之前，應(yīng)與臺(tái)車生產(chǎn)廠家溝通，利用它們完善的技術(shù)體系，進(jìn)一步改進(jìn)臺(tái)車送料系統(tǒng)，使之更好地發(fā)揮功效。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）