楚烽隧道12m防水板鋼筋自動化安裝一體臺車施工技術

李雙將

摘 要：結合鄭萬高鐵施工實踐通過采用12m防水板鋼筋自動化安裝一體臺車施工技術有效解決了高鐵大斷面隧道施工期間多工序作業相互干擾，一機多用，增大了作業空間，更好地減小了人員勞動強度和工作效率，提高了施工的安全質量等問題。同時一次性鋪設6m寬幅防水板減少搭接，更好地保證了防水系統整體效果，充分地提高了大斷面隧道施工質量、安全可控程度。可為類似工程提供參考和借鑒。

關鍵詞：防水板 二襯鋼筋 自動 一體臺車

中圖分類號：U451.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）01（a）-00-03

隧道施工既要保障各工序有效銜接，減少干擾，又要保障機械設備作業空間。鄭萬高鐵楚烽隧道采用12m防水板鋼筋自動化安裝一體臺車施工技術，有效地進行一機多用，可以施工土工布、6m寬幅防水板、二襯鋼筋安裝等工序，節省作業空間，減少干擾，減少工序時間，減少工人勞動強度，提高了防排水質量，減少損耗，極大地提高了隧道施工質量與速度。

1 工程概況

鄭萬高鐵湖北段楚烽隧道位于湖北省保康縣，全長8708m，為單洞雙線隧道。洞身主要通過志留系頁巖夾砂巖，奧陶系炭質頁巖、硅質頁巖、前震旦系編制砂巖夾礫巖、頁巖，斷層角礫巖、斷層壓碎巖等底層，隧址區巖溶中等～強烈發育。

開挖斷面大，III～V級圍巖面積是139.9～155.05m2。隧道土工布單幅寬3m、單卷長60m，重72kg；防水板采用6m寬幅防水板。單卷長30m，重360kg；襯砌主筋主要為HRB400φ25、HRB400φ22，設計間距20cm，全環單根長26.5～27m，重100～110kg。

2 施工原理

防水板鋼筋自動化安裝一體臺車如圖1所示，施工效果如圖2所示。

2.1 臺車結構組成

臺車主要參數：有效長度12m，行走限速3.4m/min，總重量28t，限高6.2m，限寬5.1m。正、側面圖如圖2、圖3所示。

2.2 臺車主體

臺車主體由鋼結構框架焊接和螺栓連接等方式，結構簡易，受力安全。受力桿件是由鋼結構栓接而成，主要用于安裝防水板鋪設系統和鋼筋提升系統等，其上設有可伸縮的工作平臺。

2.3 行走系統

臺車采用輪軌式行走裝置。兩側各有4臺2.2kw帶有滾輪的電機，2臺用于行走，剩余2臺用于頂升。軌道兩端設置有雙向液壓鎖，當臺車到位后自動鎖牢，防止臺架在外力下自由移動，避免溜車事故。

2.4 鋪設系統

鋪設裝置與臺車長度一致，由2臺2.2kW的電機系統控制可裝鋪設卷材的滑座在弧形軌道走梁上自由移動，滑座可控制鋪設方向，保證鋪設面平整、到位。

（1）在臺車一側的底層平臺上沿臺車縱向設置土工布防水板盛具，在夾具夾持通過傳動鏈拉展時能滾動出布，起減小摩擦，防止磨損，同時起限位作用。

（2）在盛具上一層平臺下方適當位置設置卷揚機。

（3）在盛具另一側臺車底層平臺設置一組往復式鏈式傳動裝置，其多股傳動鏈沿隧道縱向均布且與隧道環向平行，傳動鏈外側穿行于臺車組合式頂出裝置與洞壁間間隙，內側從組合式頂出裝置頂出桿內或下穿行，從而形成閉合式傳動鏈。

（4）在臺車環向適當位置設置若干組二襯環向鋼筋組合式頂出裝置。

（5）夾具將土工布（防水板）出布端夾持，拉展時，避免布與組合式頂出裝置及臺車臺架刮蹭。

2.5 提升系統

提升系統在臺車兩端，由4根管桁架剛性連接而成，為凹槽形式，是鋪設二襯鋼筋的吊升作業平臺，平臺可沿隧道縱向旋轉90°，可一次性容納提升15根二襯環向鋼筋。其結構如圖4所示。

（1）在臺車環向設置同二襯弧形軌道（半徑小于二襯半徑），并可沿臺車縱向移動。（2）設置驅動弧形軌道沿臺車行走的往復式裝置。（3）設置環向鋼筋拉拽裝置。（4）設置鋼筋由地面到入軌點的拉拽裝置。（5）弧形軌道的適當位置設置鋼筋的入軌點高度適當，太靠地面，鋼筋入軌后會變形。（6）入軌點設可調導向輪使鋼筋入軌，沿途在適當位置設置一定數量的限位輪。鋼筋拉曳端到位后，將末端歸置至所需處位置。

2.6 頂升系統

鋼筋頂升裝置由二襯鋼筋縱向卡具和環向支撐組成。鋼筋頂升定位，豎向3排卡距，橫向4排（左右各2排）。頂升裝置如圖5所示。

3 施工方案、方法

3.1 施工方案

現場施工采用防水板鋼筋自動化安裝一體臺車之后仰拱填充，考與到仰拱棧橋引橋的作業空間，同時下方可以滿足其他工序設備和人員正常通過。當臺車就位后，就可以進行土工布、防水板、二襯鋼筋安裝等流水工序作業。當下一板12m區段，監控量測數據已穩定，仰拱填充強度已達到≥70%后，就可以進行下一個12m的循環施工。

3.2 施工方法

3.2.1 土工布（防水板）鋪設

（1）將待鋪設的土工布（防水板）運送至臺車旁，放置到盛具所在平臺，用卷揚機將其吊入盛具中。

（2）用夾具將土工布（防水板）卷外漏端夾住，同時將夾具多點固定到往復式鏈式傳動裝置的傳動鏈上。

（3）啟動往復式鏈式傳動裝置，土工布（防水板）被閉合式傳動鏈內側托住，同時外側將其沿隧道洞壁拖拽至臺車另一端，將整個臺車外部覆蓋，土工布（防水板）出布長度適中。

（4）啟動組合式頂出裝置，將鋪展開的土工布（防水板）沿洞壁頂升到位

（5）人工將土工布（防水板）與已鋪覆好部分邊沿對齊，并留足搭接寬度進行固定。

3.2.2 二襯鋼筋安裝

（1）將加工好的多節鋼筋采用套筒連接成環向鋼筋交底長度。

（2）二襯環向鋼筋鋪設準備：將弧形軌道停靠在臺車主體前進一端，通過人工或鋼筋入軌輔助裝置將待鋪設的至少一支二襯環向鋼筋的前端拉拽至入軌導向裝置處；一次可裝入15根鋼筋。

（3）二襯環向鋼筋拉拽就位：將一端已拉拽至鋼筋入軌導向裝置處；通過牽引驅動裝置和柔性牽引構件拉拽該待鋪設的環向鋼筋，以使其在弧形軌道上彎曲成弧拱形；

（4）裝好環向鋼筋的弧形盛具，在旋轉驅動機構中的動力裝置——電動轆轤和鋼絲繩的牽引下圍繞其轉軸90°旋轉由地面轉至臺車前端立面。

（5）鋼筋末端限位：通過端部限位裝置對鋼筋的兩個端部進行限位，并解除二襯環向鋼筋與拉拽小車的固定連接狀態。

（6）鋼筋排布及一端固定：將弧形軌道從臺車主體一端向另一端移動；在前行的連續移動或間斷停頓過程中，按縱向分布位置和數量從弧形軌道上將環向鋼筋取下，并將取下的鋼筋一端與對應側隧道矮邊墻中伸出的預留鋼筋焊接固定。

4 綜合效果

（1）降低工人勞動強度，該臺車與簡易臺車相比能顯著減少勞動強度。防水板自動鋪設裝置無需輔助工具可輕松實現鋪裝，安裝二襯鋼筋時，利用定位桿上的鋼筋卡槽可將數根長達26m的環向鋼筋一次性提升至拱頂，一次性安裝。

（2）提高了施工質量。相比傳統工法，防水板和土工布鋪設過程中能及時調整鋪設位置，土工布的固定和防水板的焊接方便，杜絕出現防水板局部焊穿、漏焊的現象，保證了焊接質量，利用提升裝置能輕松將整環二襯鋼筋提升至相應位置，保證了鋼筋間距的要求。

（3）提高了施工效率，每個班次作業人數減少。與傳統工效對比，臺車鋪敷行走驅動裝置實現了自動上料，該臺車安裝一板土工布、6m寬幅防水板從4人減少至2人，從24h減少至12h；二襯鋼筋安裝從12人減少至8人，從18h減少至13h。

（4）工作安全系數高。臺車有規范和完整的液壓和電路系統。臺車的固定平臺設有護欄、護梯，保證了施工人員安全。

（5）作業平臺豐富。臺車上設有兩層推拉式工作平臺，不影響臺車移動。

5 結語

防水板鋼筋自動化安裝一體臺車是在大斷面隧道施工中具有自動行走，自動鋪設土工布、防水板，自動提升并安裝鋼筋的一種新型臺車，實現隧道施工“以工裝保證工藝，以工藝保證質量”的目標。操控簡便，行走靈活，結構穩定，安全可控。更好地加快工序銜接，加快施工進度，保證施工質量，減少勞動強度，降低安全風險，提高了隧道施工的綜合工效，進一步提升了高速鐵路大斷面隧道機械化配套施工水平，提高了隧道施工的綜合能力。

參考文獻

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