分體式臺車在城際鐵路明挖隧道中的應用

曾 見

(中鐵二十二局集團有限公司 北京 100043)

1 引言

目前國內隧道襯砌模板常用的類型有:整體移動式模板臺車、拼裝式拱架模板、分體固定式模板臺車。整體移動式襯砌臺車，主要在全斷面一次開挖成型、大斷面開挖成型的隧道襯砌中應用[1－2]，但其尺寸大小較固定，可調整范圍小，影響適用性。拼裝式拱架模板適用于隧道襯砌順作或逆作，但拼裝和拆模工序消耗大量工時。分體固定式模板臺車既提高了走行機構的利用率，又可以多段初砌同時施行。

2 工程概況

新建城際鐵路聯絡線一期工程站前3標項目經理部第二作業隊承擔著本標段榆安1號隧道的施工任務。榆安1號隧道(DK35＋770～DK37＋250)，全長1 480 m。均采用基坑明挖施作，放坡＋鉆孔灌注樁圍護＋鋼支撐支護型式。采用拱形明洞襯砌結構，拱形明洞襯砌結構采用分體式臺車施工，下錨段、洞室采用現澆模板支架法施工。隧道沿線地下水埋深變化較大，水位埋深11.8～22.1 m(高程0.32～9.53 m)，水位季節性變幅3～5 m。管段內有4.2 m、4.4 m、4.6 m三種線間距隧道形式。其中DK35＋770～DK36＋180為4.2 m線間距范圍，DK36＋180～DK36＋547為4.4 m線間距范圍，DK36＋547～DK37＋250為4.6 m線間距范圍。根據不同線間距形式及施工距離要求，采用4套分體式臺車進行施工，其中鋼筋防水板臺車4臺，側墻臺車4臺(見圖1)、拱頂臺車4臺(見圖2)，以達到施工安全、質量及進度要求。

圖1 側墻臺車示意

圖2 拱頂臺車示意

3 主要施工工序

3.1 臺車組裝

臺車安裝主要流程:按臺車設計圖要求，檢查地面平整度、坡度(2%)是否滿足規范要求，并按要求鋪好枕木[3]→鋼軌選用P43 kg/m型，高140 mm，支承枕木選用200 mm型，軌道用道釘固定→根椐臺車長度反行走輪放置于鋼軌上→設置底縱梁，同時拉好對角線，并固定平穩→將門架橫梁與立柱、斜撐連接之后固定在底縱梁上，然后安裝縱向連接梁、角鋼拉桿→安裝平移裝置及升降油缸，安裝上縱梁與上部模梁(上部臺架安裝完畢，應檢查對角線，再安裝小立柱)。

以拱頂臺車模板為例:按模板編號，從中間往兩邊裝，注意為防止臺車傾斜，左右頂模同步進行，然后調平模板(邊模:根據模板上的編號與頂模連接好，調平上緊螺栓，再安裝邊模連接梁)→將泵站放置上部臺架上，按油缸位置將相應長度油泵與油缸連接→安裝工作平臺、樓梯→調平升降油缸，根據臺車半徑，將邊模撐開直至圖紙要求的寬度，然后找到臺車模板中線，根據使用要求，檢查半徑是否符合使用要求，若有所差異，安裝人員應作相應調整，再將邊模與頂模連接地方處理平整，合格后方可使用→襯砌施工前對鋼模板表面進行全面打磨，清除銹跡污漬，并涂防銹油。

3.2 側墻施工

側墻防水板、仰拱施工縫鑿毛施工并驗收完成后，綁扎側墻鋼筋，待鋼筋、止水帶等檢查項目驗收合格后，走行側墻臺車(見圖3)，采用五點定位法進行臺車模板測量定位，五點具體如下:隧道中心點、頂模和側模的兩個連接點、側模兩個底腳點。曲線隧道通過調整左右側模板搭接長度，來實現隧道內外弧長差變化，使弧線圓順，并減少接縫錯臺。確認測量放樣無誤后，方可安裝襯砌端頭模板。因模板高度可能會影響振搗質量，特在側墻頂部設置預留通道，振搗工人可以進入模板內部進行振搗，進而保證混凝土澆筑質量。強度達到規范要求拆除端頭模板，施作施工縫或變形縫防水，松動臺車模板，覆蓋灑水養護，混凝土強度達到10 MPa后采用機械鑿毛，鑿毛面積不小于75%。下一板依次循環推進。

圖3 側墻臺車

3.3 拱頂施工

拱頂臺車(見圖4)模板與側墻臺車模板施工步驟相反，拱頂臺車模板先行定位，定位方式仍為五點定位法。定位完成后安裝預埋槽道，預埋槽道與臺車模板上預留口采用T型螺栓連接。依照設計圖紙綁扎鋼筋，安裝拱頂蓋模，拱頂蓋模拱腰位置設置振搗窗。澆筑完成后及時覆蓋塑料薄膜保濕養護。待拱頂混凝土強度達到設計規范要求后，松動拱頂臺車模板，向下一板走行，打磨、涂刷脫模劑[4－5]。下一板依次循環推進。

圖4 拱頂臺車

3.4 防水施工

由于分體式臺車較整體臺車施工增多了2道縱向施工縫，增加了滲漏風險，因此防水措施亦更加嚴格。施工縫采用噴涂水泥基滲透結晶＋鋼板止水帶＋可維護注漿盲管＋遇水膨脹止水條＋雙面自粘ECB防水板加強層＋單面自粘ECB防水板，多層防水措施，保證施工縫不滲漏。本工程在施工過程中為確保襯砌混凝土防水質量，對防水板粘貼和止水帶安裝進行了工藝改進。一是改進防水板鋪掛工藝，原設計為在鋪設土工布和單面自粘防水板后打設水泥釘固定防水板，之后在單面自粘防水板打設水泥釘位置設置自粘防水板補強，如補強自粘防水板施工質量不良，可能造成滲漏水[6]；優化后在土工布上打設水泥釘，固定之后粘貼雙面自粘防水板，最后粘貼單面自粘防水板，減少了水泥釘穿刺防水板工序，進一步減少了滲漏風險。二是在鋼邊止水帶位置設置U型異形拉筋，固定鍍鋅鋼板和止水帶，使止水帶居中布置，防止因為澆筑混凝土、振搗等施工造成止水帶位移、變形、松動，有效保證了止水帶施工質量。如圖5～圖7所示。

圖5 原設計防水板固定措施

圖6 優化后防水板固定措施

圖7 異形拉筋固定止水鋼板和止水帶

4 操作控制要點

4.1 施工前準備

4.1.1 內業方面

施工前工程技術負責人詳細了解整個施工方法和步驟，根據施工內容編制施工方案并報送業主及監理單位審批，方案審批通過后，項目總工程師、工程部長及安質部長根據施工方案內容和相關規范對施工人員進行交底和培訓。并針對三級交底做出指導訂正。

4.1.2 人員方面

根據不同的施工作業面提前規劃布局，合理安排勞務人員及施工管理人員。

4.1.3 機械方面

根據不同施工任務合理安排施工機械，提前規劃、提前安排，保證施工過程中機械的功效最高。

4.2 施工過程操作控制要點

4.2.1 臺車及混凝土施工控制要點

臺車定位后的穩定是保證隧道結構尺寸及外觀質量的控制要點之一。首先對臺車軌道進行固定，道釘、壓板等措施保證軌道不會受外力而變形。其次在臺車走行輪兩側安裝防滑鐵鞋，使臺車不會產生溜車現象。最后對千斤頂、絲杠進行檢查，保證混凝土澆筑過程中形變不超限。

側墻混凝土澆筑時，針對臺車模板高度較高，振搗不易操作問題，在側墻鋼筋頂端設置預留通道，振搗工可下到模板內進行混凝土振搗。振搗棒的作業間距不得超過作用半徑的1.5倍[7－8]，插入下層混凝土深度控制在5～10 cm，混凝土振搗采用快插慢拔法，確保振搗密實，不漏振、欠振、過振，振點應在作業范圍內均勻布置，振搗時加強管理不應觸碰模板、鋼筋、各類預埋件等部位。頂板混凝土在終凝前，應對表面進行抹平、壓光，防止混凝土表面開裂。

4.2.2 防水工程施作

隧道施工最重要的環節就是防水板、止水帶、施工縫、變形縫等細節的施作，施作質量直接影響后續通車之后的行車安全。防水板鋪設，對搭接位置、搭接長度、焊接質量等可能影響防水板施工質量的因素進行嚴格控制。基面要求無尖銳、突出及錯臺，保證防水板不被刺破、撕裂等漏水情況的產生。接縫位置采用爬焊機焊接及熱熔焊接的處理方式，從源頭堵住水的滲漏。

4.3 物資設備配備

分體式臺車模板施工物資設備見表1。

表1 物資設備使用情況

5 質量、安全及環水保保證措施

5.1 質量保證措施

在工程施工過程中，嚴格執行質量控制“三檢”制度(自檢、互檢、交接檢)，編制高于現行施工檢驗評定標準的質量控制手冊，對照控制手冊對工程質量進行全面自檢，對自檢發現的質量問題、隱患，及時進行整改，班組間進行互相檢查，上下道工序間進行交接檢查。對隧道分體式臺車施工工序編制作業指導書，加大管理力度，切實按照作業指導書開展施工作業。同時襯砌施工中所有質量控制要點進行技術員和質檢員旁站監督[9]。

5.2 安全保證措施

臺車臨邊施工人員必須佩戴安全帽，系安全繩。對所有襯砌班組進行安全教育培訓，掌握臺車操作規程，并做好記錄。做好安全技術交底工作，班前教育講話工作，定崗、定責，明確責任人。

針對北京季節性氣候安全風險，根據地方政府及安全操作規程要求，在保證安全生產的前提下，組織進行安全吊裝起重等工作。

對臺車上的電路、油路進行定期排查，由專業人員持證上崗，做到非專業人員禁止操作。

做好臺車臨邊防護措施，最大程度地降低風險，配齊消防器材。

5.3 環水保措施

固體廢棄物的管理措施如下:

(1)合理選定堆放場位置，對臺車施工產生的建筑垃圾分類處理，覆蓋降塵。

(2)對臺車使用的液壓油、齒輪油、黃油等油料廢棄物集中回收處理，避免污染土壤水源。

(3)混凝土養護、臺車沖洗用水設置臨時供水排水措施，避免造成水體污染[10]。

6 實施效果

本工程自采用分體式襯砌臺車以來，在工期、質量、安全、成本方面均取得較好效果。

6.1 工期方面

采用分體臺車施工隧道襯砌，拱頂臺車為承重模板，拆模強度要求高，邊墻為非承重模板，拆模強度要求低，分開澆筑，有效提高了臺車利用率。將邊墻與拱頂襯砌分開澆筑形成流水作業，加快施工進度，極大地縮短工期，本工程累積節省工期約180 d。

6.2 質量方面

采用分體式臺車施工襯砌主體，有效地保證了混凝土澆筑過程中的振搗，以及防水施工的操作，保證隧道襯砌混凝土質量和防水施工質量，目前隧道主體已施工完畢，經多次檢測，本隧道混凝土無不密實及滲漏水現象。

6.3 安全方面

在本工程深基坑開挖后，采用分體式臺車澆筑隧道襯砌主體，形成施工流水作業，提高了隧道封閉成環的速度，減少了基坑暴露時間，有效保證了深基坑安全[11－12]。目前隧道主體已完成，洞頂已回填完畢，未發生任何生產安全事故。

6.4 成本方面

采用分體式臺車施工襯砌主體，有效縮短施工工期約180 d，節約人工成本費用約167萬元；而且有效提高了襯砌混凝土施工質量，節約了后期隧道質量缺陷整治費用。

7 結束語

分體式臺車施工逐步在明挖隧道施工中展現優勢，隨著近幾年城市用地緊張，越來越多的建設方采用性價比更高的明挖隧道進行城市軌道施工。雖然該工藝仍存在臺車數量較多，體型較大，費用較高等缺點，但臺車很好地滿足了分次拆除基坑支撐的設計要求，利用拱頂臺車自帶倒撐，側墻施工完畢后能有效對基坑側壁起到支撐作用，保證了拆撐后的基坑安全；分體式臺車可多段襯砌同時施工，形成流水作業，保證了工期進度；同時節省了工程成本，提高了工程施工質量。本施工工藝在明挖工程施工中具有一定的指導意義。