特大斷面液壓模板臺車的改制和創新應用

李 寧 管道祥 謝佳桓 王長壽 李青松 馮興征

中建八局第二建設有限公司 重慶 401120

近年來各大城市相繼建設城市軌道交通項目，軌道交通較多涉及暗挖隧道施工。液壓模板臺車由行走機構、液壓系統、模板部分、門架部分及其他部件組成，在隧道二次襯砌施工中廣泛應用。現行模板臺車經過多年的施工改進已很成熟，但仍存在端頭封堵困難、模板開裂、模板側向壓力大等問題[1-4]。為從根本上解決問題，對液壓模板臺車進行了結構的改制和部件的創新，并在現場施工中實施應用，有效地解決了這些問題，效果顯著。

1 工程概況

重慶市軌道交通9號線一期工程土建七標施工內容包含鯉魚池站和觀音橋站這2個暗挖車站，均為暗挖換乘站。

鯉魚池站位于建新東路與長興路交叉口南側，沿長興路呈東南向布置，為暗挖換乘站，主體起訖里程DK14＋104.346～DK14＋321.046，長216.7 m，為暗挖車站，單拱雙層結構，采用長14 m島式站臺，復合式襯砌。開挖凈寬25.04 m，開挖高度21.05 m，開挖斷面445 m2，為特大斷面暗挖隧道，采用雙側壁導坑法進行開挖支護施工。隧道二次襯砌采用厚800 mm的C40P12鋼筋混凝土，隧道橫斷面如圖1所示。

圖1 隧道橫斷面示意

2 傳統模板臺車施工中存在的問題

統計分析近幾年隧道襯砌臺車在現場施工中存在的問題，主要有以下情況：

1）隧道二次襯砌的端頭模板一般使用木模板，難以采取有效措施加固牢靠，對側向產生的混凝土壓力抵抗力較差；使用鋼筋卡固定止水帶時，因鋼筋卡強度較低，容易發生彎折，影響止水帶定位精度及安裝質量，直接影響防水效果及運營安全；端頭模板封堵困難，易爆模變形，導致施工中斷。

2）在襯砌施工過程中，頂部模板注漿時由于誤操作易引起局部塌陷；拱頂混凝土施工易出現空洞；注漿孔易留下凹坑或凸臺，傳統注漿口還需填充或打磨等工序，后期修補困難。

3）車站涉及雙層牛腿結構，混凝土澆筑難度大，脫模困難，易出現局部錯臺、表面起氣泡、漏振、掉塊、色澤不均勻等質量問題。

4）隧道斷面尺寸大，混凝土施工過程中的模板側向壓力較大，臺車兩側模板易發生位移。

5）凈空尺寸過大，襯砌厚度偏厚，混凝土振搗困難，一般的窗口布置難以滿足混凝土澆筑要求，需根據實際情況對窗口進行設計排布。

3 臺車系統設計、制作關鍵技術

3.1 行走機構

臺車車身由厚鋼板組成，質量較大，行走機構的電機需要較大功率，故選定為30 kW，行走速度為8～10 m/min。行走機構的洞內工作環境較差，故采用鏈條鏈輪傳動。鏈條鏈輪采用諸暨鏈條廠生產的優質產品，節距為44.45 mm。使用蝸輪蝸桿減速機，型號為FC250-60-Ⅰ/Ⅱ。該型號減速機具有減速比大、體積小、自鎖等功能。考慮到車站臺車自身質量很大，臺車8個行走輪子采用鍛壓成形，材質密實，不易變形磨損。每個輪子兩邊各裝配一盤NJ2314E型號的圓柱滾子軸承，中間裝配一盤N314E型號的圓柱滾子軸承，單個輪子承重500 kN，避免頻繁更換軸承及輪子。

3.2 液壓系統

液壓系統的最大壓力可達到16 MPa。臺車上裝配有頂升油缸、側向油缸、平移油缸、牛腿脫模油缸各4根，3臺電機功率為16.5 kW的液壓站以及管道和閥組若干。在系統壓力12 MPa的情況下，單根頂升油缸的舉升力可達到800 kN，單根側向油缸或者平移油缸的推拉力可達到300 kN，滿足臺車正常工作的需要。

3.3 模板部分

依據施工組織總設計要求，對工作窗進行了合理布置，以便于振搗和涂刷脫模劑。兩工作窗的相對高度差小于3 m，且呈梅花形布局，使模板兩側的受力差值較小。當遇到因斷面巖層變化需先綁扎鋼筋網后澆筑混凝土，導致不便于搗固時，可根據具體要求將工作窗數量適當增多。工作窗開關靈活，縫隙較小，窗門面板弧度與整體模板保持一致，二襯澆筑成形后無窗門印跡。在頂部模板內部縱向增設2排20#工字鋼，同時在每一注漿口附近區域加固牢實，從而有效地解決頂部模板容易塌陷的問題。

3.4 門架部分

臺車側模板的支護受力既受門架自身強度影響，又與臺車模板的結構形式緊密關聯。臺車模板承受側壓力較大，為防止模板移位，采用反傳統的新型結構。門架采用雙層橫梁雙層立柱，4只頂升油缸放在臺車大梁底部，同時增加安裝了4件縱向防滑裝置，在下縱梁的合理部位加裝牛腿千斤頂。這種結構的明顯優點為：在縱向上將整套模板與門架連接成整體，通過固定在門架橫梁上的縱向防滑限位裝置，將頂部模板限制在門架橫梁范圍內左右平移，避免前后移動，從根本上解決施工過程中模板開脫的難題。門架的縱向長度與模板總長相同，保證了模板2個端頭的強度，從而避免了模板在使用時出現喇叭口（圖2）。

圖2 模板臺車方案

4 臺車系統設計、制作創新技術

4.1 牛腿一次自動成形

改進前，木料三角塊必須通過鋼筋網上的墊樁將其放置在相應高度，定位困難，混凝土澆筑后位置易發生變化，導致成形后的牛腿外形尺寸及相對位置不準，嚴重時可能漏漿，且成形面需要修復。同時，木料三角塊的周轉次數較少，浪費大，且其放置和取下等操作必須依靠事先安裝好的腳手架輔助作業。

改進后，牛腿采用定位準確的一次性成形鋼模板，成形后不需要修補，在臺車作業平臺上可對其靈活裝拆，質量穩定并可反復利用，免除了另外搭設腳手架的繁瑣工作。同時，采用液壓自動脫模，減少了操作工人，也減輕了工作強度（圖3）。

圖3 牛腿改進前后對比

4.2 下縱梁強力支撐

改進前，絲桿由于自身強度不夠，且通過銷軸與下縱梁連接，支撐角度易發生變化，致使下縱梁上浮，加速了臺車兩側模板隨門架一起向隧道中線方向發生位移，最終導致成形后的隧道尺寸存在誤差。

改進后的下縱梁強力支撐強度高，通過螺栓與下縱梁連接牢固后，支撐角度不會改變，下縱梁不易上浮，從而保證臺車兩側模板不會隨門架向隧道中線方向位移，使臺車工作質量更加穩定（圖4）。

圖4 下縱梁改進前后對比

4.3 頂部完全平整的注漿口

改進前注漿口附近區域的混凝土成形表面存在凹坑或凸臺等現象，不符合施工規范要求，必須對其進行修補或打磨。但此位置位于隧道頂部，修復工作相當煩瑣，且修復后的混凝土成形表面亦不美觀。

改進后的新型注漿口附近區域的混凝土成形表面光滑平整，減少了施工工序，提高了混凝土的表面成形質量（圖5）。

圖5 頂部注漿口改進前后對比

4.4 側部及頂部防滑支座

改進前的防滑支座僅依靠絲桿端部將模板體系直接支撐到門架體系上，一旦絲桿頂緊之后，模板體系便不能進行升降和平移動作。只有松開絲桿之后方能完成此動作，完成之后還必須頂緊絲桿。因模板臺車的工作狀態不同，需要對絲桿不停地進行頂緊和松開工作，對操作工人要求極高。

改進后，在原有絲桿端部加裝了一個萬向球體系，即使在絲桿頂緊狀態下也不會影響模板體系，這樣可以讓絲桿一直處于頂緊狀態，減少了操作次數，避免誤操作對設備造成的影響（圖6）。

5 結語

通過模板臺車的優化，規避了二次襯砌施工中常見的安全質量問題。端頭模采用新型方式固定后，施工過程中未出現爆模變形，拆模后混凝土面光滑平順。拱頂混凝土未出現空洞、露筋情況，牛腿澆筑順利、成形平順。采用新型底縱梁支撐后，澆筑過程安全穩定，未出現兩側模板向臺車中線位移的現象。澆筑窗口分布合理，澆筑過程中振搗便利，窗口封閉嚴密，未出現漏漿現象，且脫模后無明顯錯臺。

圖6 防滑支座改進后方案

使用改進的模板臺車后，項目單模拱墻襯砌混凝土施工進度大幅提高，大大減小了現場工期壓力，不僅解決了以往施工過程中經常出現的質量問題，而且大大提高了施工效率，降低了施工風險。