明挖隧道模板臺車的現(xiàn)狀、發(fā)展及展望

梁博博

（中鐵廣州局三公司新白廣城際鐵路項目部，廣東 肇慶526020）

1 引言

在澆筑隧道襯砌混凝土中，模板臺車是必不可少的施工設(shè)備，加上其他機械的輔助作用，能極大地減少勞動力的投入，進(jìn)行隧道襯砌施工時還能提高機械化效率，縮短施工工期。模板臺車不僅操作方便且成本低，而且其機構(gòu)還可靠、隧道成型面好等。因此，模板臺車在國防軍工、市政、水利水電以及鐵路、公路等施工中被廣泛應(yīng)用。

根據(jù)不同的隧道工程，襯砌臺車又劃分成全圓穿行式、全圓針梁式、漸變面式、直墻變截面邊頂拱式、邊頂拱式等。根據(jù)不同的用戶需求，能夠進(jìn)行機動選擇形式,如簡易式組合模板、機械式鋼模板、全液壓拖動式、全液壓自行式等，根據(jù)隧道的長短以及施工的工期，臺車長度可選擇12m、10.5m、9m、7.5m、6m 等長度。

2 隧道模板臺車現(xiàn)狀

國外大型隧道施工基本上采用模板臺車完成。非常著名的案例是曼格拉隧道工程，采用兩套9m 隧道臺車，最高月完成170.4m。另外，蘇聯(lián)的英古里電站引水隧道工程采用模板臺車，底部反拱砼澆筑月完成300m。

改革開發(fā)后，中國才陸續(xù)將模板臺車引進(jìn)國內(nèi)。日本是在1983年的大瑤山隧道工程中引入的模板臺車，臺車模板斷面達(dá)105 平方米。另外，魯布格水電工程首次使用了針梁臺車，這種臺車在當(dāng)時是首次使用。之后，針梁臺車得到了極大推廣。北京地鐵復(fù)八線采用了穿行式分體模板臺車，使得澆筑質(zhì)量大大提高?？梢哉f模板臺車是隧道工程不可或缺的組成部分。模板臺車廣泛應(yīng)用于水利隧道，鐵路隧道，公路隧道等暗挖隧道。而地鐵車站，地鐵區(qū)間等明挖隧道施工主要使用盤口腳手架和竹膠板、三角模板施工，三公司新白廣項目現(xiàn)根據(jù)施工的實際需要,首次將一種全液壓自行式、電液驅(qū)動的模板臺車應(yīng)用于明挖隧道工程。

3 明挖隧道施工工法

先全部挖除車站主體，再對車站主體進(jìn)行施工的一種方法稱為明挖車站施工法，該種方法能有效縮短工期，還能加快速度，且作業(yè)面極廣。相比暗挖法，明挖施工技術(shù)的優(yōu)點更多，在保證地鐵工程質(zhì)量的提前下，還能有效節(jié)約造價成本，加快施工進(jìn)程，在服務(wù)上也更全面，能配備地下商場、休息場所、換乘站以及娛樂場所等設(shè)施。不僅如此，明挖施工技術(shù)法操作也比暗挖法更簡單，可見，修建地鐵工程的第一選擇方法應(yīng)為明挖施工技術(shù)法。明挖車站施工法雖然優(yōu)點眾多，但也依舊存在著一些制約因素，例如，其必須在足夠大的施工場地中進(jìn)行施工，可見，建設(shè)城市車站時選擇明挖車站施工法也會有諸多困難。

在地鐵明挖車站施工方法中有如下幾種：懸臂支護(hù)法開挖，放坡開挖法，圍護(hù)結(jié)構(gòu)加支撐明挖法，其中圍護(hù)結(jié)構(gòu)加支撐明挖法使用最為普遍。圍護(hù)結(jié)構(gòu)加支撐明挖法主要是應(yīng)用于當(dāng)基坑深度較大時，會受到較大的土體側(cè)壓力，為了保證土體的穩(wěn)定性，通常采用地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)圍護(hù)，然后再通過加強支撐圍護(hù)的方式提高其穩(wěn)定性。在使用模板臺車時，可達(dá)到整體澆筑的效果，對需要進(jìn)行鋼支撐倒撐的區(qū)間、車站采用分節(jié)式臺車模板的方案，先澆筑側(cè)墻至臺撐位置，等側(cè)墻凝固形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)后拆除臺撐再澆筑上半部分。

4 明挖隧道模板臺車構(gòu)成及使用

4.1 明挖隧道模板臺車構(gòu)成

圖1為澆筑地鐵區(qū)間側(cè)墻的地鐵臺車結(jié)構(gòu)示意簡圖。

圖1 臺車結(jié)構(gòu)示意圖

①模板總成。模板由側(cè)模構(gòu)成臺車側(cè)墻橫斷面，模板總長為12m，每塊1.5m，共8 塊。由面板、法蘭、加強筋板等組成。側(cè)?？v長方向的側(cè)模通梁由槽鋼對焊而成，要維持側(cè)模整體剛度，需要通過連接絲桿和門架進(jìn)行；另外，側(cè)模下方的對地絲桿對小動模底部有防止跑模的作用。

FA16-T支持作為AG使用，可以通過IP承載網(wǎng)絡(luò)，以SIP協(xié)議接入IMS或NGN網(wǎng)絡(luò)，或者以H.248協(xié)議與媒體網(wǎng)關(guān)控制器MGC對接。在這兩種情況下AG分別稱之為SIPAG和H.248AG。

②門架總成。在整個臺車中，門架為主要的承重構(gòu)件，通過銷軸或螺栓將縱梁、立柱以及橫梁進(jìn)行連接而成。

③主行走機構(gòu)。臺車行走機構(gòu)是各由兩個主動和從動行走機構(gòu)組成。門架的縱梁是和行走機構(gòu)相連，電動機的功率2×7.5kW，電機轉(zhuǎn)速為970r/min。

④絲桿支撐系統(tǒng)。絲桿支撐系統(tǒng)共有以下幾種，側(cè)模絲桿、對地絲桿、對軌絲桿、縱梁連接絲桿。絲桿支撐系統(tǒng)的作用主要是支撐模板與門架，保持整個臺車的穩(wěn)定性。

⑤電氣液壓系統(tǒng)。電氣系統(tǒng)的主要功能是控制行走電機的正反方向、啟動和停止運行，能夠給液壓系統(tǒng)帶來動力，行走機構(gòu)功能具有控制正反方向和保護(hù)過載的作用。

4.2 明挖隧道模板臺車使用

臺車的使用主要分成四個階段，即行走、立模、澆注以及脫模。

4.2.1 臺車行走與就位

安裝臺車完畢后，需對各部結(jié)構(gòu)的到位情況進(jìn)行檢測，然后進(jìn)行初步調(diào)試，要求各螺旋千斤頂動作可靠，各基本尺寸達(dá)到要求。

確定臺車工作位置的軌面標(biāo)高正確后，保證軌道相對隧道中心線對稱，軌面平整。

準(zhǔn)備工作完成后，啟動液壓系統(tǒng)，操作多路換向閥，讓側(cè)向油缸收回，使下模總成收回。

收回豎向油缸，使上模總成下降，在油缸動作前，要縮回相應(yīng)托架支撐千斤。

操作臺車行走電器按鈕，使臺車在電機牽引下自動行走到工作位置。

臺車就位后，鎖定行走輪，旋出基腳千斤撐緊鋼軌，防止臺車移動。

4.2.2 臺車立模

在臺車立模工作過程中，合上模板臺車的電源開關(guān)，按下油泵電機啟動按鈕，讓液壓站工作，配合測量人員，操作多路換向閥手柄，通過調(diào)整，使模板外形達(dá)到施工要求。

操作多路換向閥手柄，使平移油缸工作，左右調(diào)節(jié)，使模板外形中心線與隧道中線調(diào)節(jié)重合。

操作多路換向閥手柄，讓豎向油缸工作，升降調(diào)節(jié)，使上?？偝赏庑芜_(dá)到施工要求。

操作多路換向閥手柄，讓側(cè)向油缸工作，伸縮調(diào)節(jié)，使下?？偝赏庑芜_(dá)到施工要求。

臺車模板外形達(dá)到混凝土施工要求后，應(yīng)將托架支撐千斤撐緊托架縱梁，將側(cè)向千斤旋出，撐緊千斤縱連撐管，此時上下模板總成結(jié)合密貼。

4.2.3 臺車的澆筑與脫模

在臺車脫模工作過程中，要充分注意混凝土達(dá)到所規(guī)定的時間方可脫模。先撤除臺車前后周邊有關(guān)的模板，然后啟動液壓站工作。收回側(cè)向千斤頂，操作換向閥手柄，縮回側(cè)向油缸，收回下模板總成，使其離開混凝土。控制豎向油缸，使鋼模板臺車側(cè)模板離開襯砌面。脫下上模板總成，使其離開混凝土。在油泵電機停止后，清洗臺車，除掉模板表面上粘接的混凝土。反復(fù)循環(huán)立模、澆筑、脫模、行走這四個工作過程，就形成了鋼模板臺車的整個作業(yè)。

5 明挖隧道模板臺車現(xiàn)狀及發(fā)展

目前，國內(nèi)大部分明挖隧道施工主要使用盤口腳手架和竹膠板、三角模板，因為腳手架搭設(shè)可以任意調(diào)整模板的角度和位置，適應(yīng)性強[1]。但是采用上述方法的弊端也是非常明顯的，竹膠板使用次數(shù)少，澆筑幾次砼后就需要重新制作，并且每一砼都需要重新搭設(shè)腳手架，對工期要求緊的工程，這種方法是無法滿足使用要求的，因此，明挖隧道模板臺車在慢慢地占據(jù)市場。

近幾年，修建地鐵成為大城市的旋律，特別是沿海城市。這些地鐵隧道工程也催生了大量模板臺車的應(yīng)用。廣州地鐵，廣佛環(huán)城際鐵路，廣南鐵路等項目都陸續(xù)使用模板臺車?？梢哉f，以后的明挖隧道會越來越多地使用模板臺車。

6 明挖隧道模板臺車展望

第一，明挖隧道模板臺車通用化。制定臺車的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)臺車絕大部分部件的標(biāo)準(zhǔn)化，通用化。這樣一個工程結(jié)束后，就可以稍加改造或者不需改造就可以直接到下一個工地繼續(xù)使用。

第二，計算機輔助，實現(xiàn)澆筑過程智能化。在澆筑過程中通過技術(shù)手段時時監(jiān)控混凝土澆筑質(zhì)量，當(dāng)發(fā)現(xiàn)澆筑質(zhì)量不符合要求時，可以通過計算機輔助技術(shù)匹配相應(yīng)的措施進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到工程實際要求。

第三，無人化操作。通過視頻監(jiān)控技術(shù)及無線遙控技術(shù)，實現(xiàn)臺車澆筑過程無人化操作，人員遠(yuǎn)離隧道澆筑現(xiàn)場，減少人員傷亡事故。

7 結(jié)語

明挖隧道使用模板臺車可以大大節(jié)省時間、人力、物力，加快施工進(jìn)度，整體性好，穩(wěn)定性強，但明挖隧道模板臺車整體式模需要研制一種結(jié)構(gòu)簡單,性能可靠,操作快捷,重量輕,成本低,適用于各種斷面的多功能模板臺車，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。在模板臺車占據(jù)明挖隧道市場份額越來越大的背景下，市場的需求也會不斷推動模板臺車朝著通用化，智能化，無人化等方向發(fā)展。