隧道襯砌臺車砼送料系統優化與應用

喬烽　劉衛

摘要：在長大隧道施工中，襯砌混凝土施工較為頻繁，施工難度高，尤其砼送料系統對襯砌施工質量影響非常大以及施工工作效率低。對此，對隧道襯砌臺車原砼送料系統進行優化升級，在實際施工應用中，確保了襯砌施工質量、提高襯砌施工效率。

關鍵詞：隧道工程；襯砌臺車砼送料系統；系統優化；襯砌混凝土；襯砌進度 文獻標識碼：A

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

1 概述

目前二襯臺車混凝土送料系統比較落后，經常造成堵管，轉管次數多，勞動強度大，襯砌進度較慢且外觀存在局部蜂窩麻面、水印、氣泡等現象。經研究發現，在整個襯砌混凝土澆筑過程中，原因主要集中在混凝土送料口布置不合理、振搗器安裝存在問題，造成襯砌外觀較差；使用混凝土輸送導管向臺車每個窗口送料，造成拆、接管時間較長，襯砌施工進度較慢。本文結合大秦嶺隧道工程實踐，對襯砌臺車混凝土送料系統進行了優化升級，在實踐過程中效果較好，工作效率得到顯著提高。

2 工程簡述

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

3 工藝原理及技術要求

襯砌混凝土澆筑前，模板臺車上所有澆筑窗口均需打開，澆筑中，必須利用所有窗口進行混凝土振搗作業；混凝土入倉應自下而上，最大下落高度不能超過2m，從已灌注接頭處向未灌注方向分層對稱澆筑，臺車前后混凝土高度差不能超過0.6m，左右混凝土高度差不能超過0.5m。襯砌臺車兩側窗口澆筑混凝土時，應左右交叉入倉，防止偏壓使模板變形；襯砌混凝土起拱線以下邊墻部位，優先采用插入式振搗器進行混凝土振搗；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合的方式。當采用附著式振搗器振動時，應設置分控開關，控制相應部位分別開機振動，振動時間盡量采用短時間、多次數、左右對稱的方法。防止襯砌臺車因振動產生的過大位移或變形。插入式振動棒變換位置時，應豎向緩慢拔出，不得在混凝土澆筑倉內平拖，不得碰撞模板、鋼筋和預埋件。附著式振搗器安裝應根據振搗器的功率及工作半徑經計算安裝，每臺均需編碼，設置分控開關；拱頂處襯砌混凝土澆筑封口時，應在端模處設排氣孔，封頂混凝土必須排出空氣，振搗控制到位，確保拱頂混凝土質量。

為滿足工藝原理及技術要求，對襯砌混凝土送料系統重新優化改進安裝分為兩部分，高頻振搗器安裝及調試及襯砌臺車溜槽優化升級，從而提高襯砌混凝土施工質量、施工工作效率。

4 工藝流程及技術特點

4.1 施工工藝流程

4.1.1 輸送泵接管→關閉第二、三層溜槽分流口擋板→泵送混凝土→開啟第一層高頻平板振搗器進行振搗→逐層澆筑振搗→關閉第一層窗口、關閉第一、三層溜槽分流口擋板及開啟第二層溜槽分流口擋板→泵送混凝土→開啟第二層高頻平板振搗器進行振搗→逐層澆筑振搗→關閉第二層窗口、關閉第一、二層溜槽分流口擋板及開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，應通過試驗確定砼澆筑及振搗工藝，第一次試驗按下述方式操作：采用對稱澆筑、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器上方1m高處，開動當前高度下的整排高頻振動器，同時振動15秒，然后繼續灌注。脫模后觀表面整體平整度及光潔度較好，繼續進行后襯砌混凝土施工作業，如后期表觀質量存在差異，現場進一步改進工藝，確保砼的表觀整體平整度及光潔度滿足設計及規范要求。

4.2 振搗器安裝位置

4.2.1 襯砌臺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，安裝于二襯臺車左右對稱的定型模板上，分上中下三層布設，每層布設4臺，上中下三層呈梅花形布置。

4.3 固定方式

4.3.1 固定高頻振動器的時候，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螺栓在模板上固定。但是其運行時候的激振力較強，所以必須保證地腳螺栓的強度，將鋼板擰緊，需要通過肋板焊將臺車模板和鋼板焊接。在振搗前，需要確定夾具是否鎖好。

4.3.2 在進行高頻振動器和模板臺車安裝的時候，必須嚴格根據圖紙進行，在安裝和固定結束后，連接電控箱和振動器的時候，需要確保連接銅線的截面大于16mm2，并且需要使用16A的工業插頭將其與電控箱連接，振動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，并且其截面應該超過6mm2。若是在出廠的時候，變頻器的內部參數已經設置好，那么就不需要進行專門調整。

4.4 試振

4.4.1 根據要求進行模板臺車以及高頻振動器安裝后，需要使用大于1.5mm2的銅線來將電控箱和振動器連接在一起，且需要使用16A的工業插頭將其與電控箱連接；振動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，并且其截面應該超過6mm2；若變頻器的內部參數已經設置好，則不需要進行專門調整。

4.4.2 在第一次使用前，需要對其控制系統進行檢查。將變頻柜總電源接通，將總開關打開，看相關方面是不是正常，按動變頻柜的啟動按鈕，了解運轉燈運行是不是正常。在啟動變頻柜的時候，振動器會逐漸加速，最后勻速地工作然后停止。若是運行的時候，電源缺相、操作錯誤等原因導致變頻器的報警，需要按動面板上的故障復位按鈕，然后才能夠重新啟動系統。在調試后才能夠使用。

5 質量控制要點

（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，避免工作時出現脫落的情況；（2）高頻振動器模板在使用的時候，會產生振幅，所以需要加固檢查模板。為了避免出現臺車偏移的情況，需要使用斜撐來加固；（3）在第一次使用前，需要對其控制系統進行檢查；（4）在通過變頻器進行系統控制前，電機啟動本身便是軟啟動，在啟動振動器后，中途絕對不能增加其他振動器的啟動；（5）在砼澆筑開始前，需要對模板臺車九尾情況進行檢查，看其是不是符合要求；（6）嚴格二襯澆筑工藝，堅持“對稱、分層、連續、振搗”之原則，嚴格遵守制度，禁止違規操作；（7）振動時間的確定：在進行二襯混凝土澆筑的時候，需要全面地考慮到各個方面，并根據實際情況確定。在澆筑進行到第一層入灰窗口下緣的時候，需要人工使用插入式的振搗棒來將混凝土表面振搗平，進行開關啟動，分層分組地進行震動；若是塌落情況在16～18cm的時候，最好將振動時間設置在25～40秒之間；振動第二層的時候，可以根據上面進行，但是不能重復振動；（8）砼攪拌和運輸時間要嚴格控制，和易性要好，坍落度應適當；（9）在進行變頻器啟動時，不能夠進行16A插頭的拔插，變頻器啟動的時候，若是將振動器直接通電，會出現嚴重扭矩，對振動器造成破壞，瞬時沖擊電流過大也易擊穿變頻器整流橋而產生爆炸。

6 效果評價

6.1 砼送料優化組成及材料

6.1.1 襯砌臺車送料系統由分別伸向臺車左右側12個進料窗口的溜槽和溜槽分流口料斗、溜槽內的擋板組成，見圖1襯砌臺車溜槽組成示意圖。

6.1.2 料斗設置分料器和分料擋板，分料器是混凝土基本均勻往臺車兩側送料，當不均勻時，插上分料擋板，使混凝土往少的一側送料。

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，從現場施工來看，剛度能滿足要求。

6.2 砼送料系統的優點

6.2.1 與來回倒管相比，可同時向臺車兩側送料，避免臺車偏壓，大大減少了襯砌錯臺現象。

6.2.2 與原來的送料方式相比，較大地節約了時間，大大減少了冷縫現象。

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

6.2.4 避免來回倒管（只需要倒一次管，即封頂是倒一次），較大地節約了時間，提高了襯砌進度，同時降低了工人的勞動強度。

6.2.5 與原來的送料方式相比，減少了倒管造成的停頓時間，較大地減少了堵管現象。

7 結語

從施工過程整體來看，新送料系統節約了襯砌混凝土施工時間，較大地改善了襯砌外觀，降低了工人勞動強度。但由于機械加工水平有限，還有待完善的地方，在加工臺車之前，應與臺車生產廠家溝通，利用它們完善的技術體系，進一步改進臺車送料系統，使之更好地發揮功效。

（責任編輯：黃銀芳）