明挖隧道模板臺車的現狀、發展及展望

梁博博

【摘 要】澆筑隧道襯砌混凝土需要模板臺車進行施工，它不僅操作方便且成本低，而且其機構可靠、隧道成型面好。論文綜述了國內外隧道模板臺車的現狀，以明挖隧道模板臺車為例，簡述了明挖隧道施工工法，結構組成，使用現狀和發展趨勢，并對明挖隧道模板臺車的未來進行了展望。

【Abstract】 Casting tunnel lining concrete requires template trolley for construction. It is not only easy to operate but also low in cost， and its mechanism is reliable， and the tunnel forming surface is good. In this paper， the present situation of the tunnel template tray at home and abroad is summarized. Taking the open cut tunnel template tray as a special case， the construction method， structure composition， application status and development trend of the open cut tunnel construction are briefly described， and the future of the open cut tunnel template tray is prospected.

【關鍵詞】模板臺車；現狀；發展；展望

【Keywords】 template tray； status； development； prospect

【中圖分類號】U455 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2019）02-0135-03

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用。

根據不同的隧道工程，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。根據不同的用戶需求，能夠進行機動選擇形式，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 隧道模板臺車現狀

最早的模板臺車研制于20世紀50年代，一般大型的水電水利隧道、公路隧道、鐵路隧道等都采用模板臺車。20世紀80年代以后，一些小型的隧道也相繼采用了模板臺車進行澆筑作業。

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。

改革開發后，中國才陸續將模板臺車引進國內。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，這種臺車在當時是首次使用。之后，針梁臺車得到了極大推廣。北京地鐵復八線采用了穿行式分體模板臺車，使得澆筑質量大大提高?？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根據施工的實際需要，首次將一種全液壓自行式、電液驅動的模板臺車應用于明挖隧道工程。

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，且作業面極廣。相比暗挖法，明挖施工技術的優點更多，在保證地鐵工程質量的提前下，還能有效節約造價成本，加快施工進程，在服務上也更全面，能配備地下商場、休息場所、換乘站以及娛樂場所等設施。不僅如此，明挖施工技術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為明挖施工技術法。明挖車站施工法雖然優點眾多，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行施工，可見，建設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：懸臂支護法開挖，放坡開挖法，圍護結構加支撐明挖法，其中圍護結構加支撐明挖法使用最為普遍。圍護結構加支撐明挖法主要是應用于當基坑深度較大時，會受到較大的土體側壓力，為了保證土體的穩定性，通常采用地下連續墻結構圍護，然后再通過加強支撐圍護的方式提高其穩定性。在使用模板臺車時，可達到整體澆筑的效果，對需要進行鋼支撐倒撐的區間、車站采用分節式臺車模板的方案，先澆筑側墻至臺撐位置，等側墻凝固形成穩定結構后拆除臺撐再澆筑上半部分。

4 明挖隧道模板臺車構成及使用

4.1 明挖隧道模板臺車構成

圖 1 為澆筑地鐵區間側墻的地鐵臺車結構示意簡圖。

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圖1 臺車結構示意圖

注：1——模板總成；2——門架系統； 3——絲桿支撐系統；4——走行機構； 5——平臺輔助系統；6——電氣液壓系統。

①模板總成。模板由側模構成臺車側墻橫斷面，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?？v長方向的側模通梁由槽鋼對焊而成，要維持側模整體剛度，需要通過連接絲桿和門架進行；另外，側模下方的對地絲桿對小動模底部有防止跑模的作用。

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

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

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

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

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，需對各部結構的到位情況進行檢測，然后進行初步調試，要求各螺旋千斤頂動作可靠，各基本尺寸達到要求。

確定臺車工作位置的軌面標高正確后，保證軌道相對隧道中心線對稱，軌面平整。

準備工作完成后，啟動液壓系統，操作多路換向閥，讓側向油缸收回，使下模總成收回。

收回豎向油缸，使上?？偝上陆?，在油缸動作前，要縮回相應托架支撐千斤。

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，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，通過調整，使模板外形達到施工要求。

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

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

操作多路換向閥手柄，讓側向油缸工作，伸縮調節，使下模總成外形達到施工要求。

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

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到所規定的時間方可脫模。先撤除臺車前后周邊有關的模板，然后啟動液壓站工作。收回側向千斤頂，操作換向閥手柄，縮回側向油缸，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。反復循環立模、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。

5 明挖隧道模板臺車現狀及發展

目前，國內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，因為腳手架搭設可以任意調整模板的角度和位置，適應性強[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用。廣州地鐵，廣佛環城際鐵路，廣南鐵路等項目都陸續使用模板臺車。可以說，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。制定臺車的設計標準，實現臺車絕大部分部件的標準化，通用化。這樣一個工程結束后，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使用。

第二，計算機輔助，實現澆筑過程智能化。在澆筑過程中通過技術手段時時監控混凝土澆筑質量，當發現澆筑質量不符合要求時，可以通過計算機輔助技術匹配相應的措施進行調整，從而達到工程實際要求。

第三，無人化操作。通過視頻監控技術及無線遙控技術，實現臺車澆筑過程無人化操作，人員遠離隧道澆筑現場，減少人員傷亡事故。

7 結語

明挖隧道使用模板臺車可以大大節省時間、人力、物力，加快施工進度，整體性好，穩定性強，但明挖隧道模板臺車整體式模需要研制一種結構簡單，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，提高經濟效益和社會效益。在模板臺車占據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，無人化等方向發展。

【參考文獻】

【1】薛該金.大跨度框架模板臺車設計與施工[J].福建建材，2012（01）：34-35.