盧小剛

(中鐵十八局集團(tuán)公司，天津 300222)

長大隧道TBM同步襯砌端頭模板的改進(jìn)

盧小剛

(中鐵十八局集團(tuán)公司，天津 300222)

近年來TBM在我國的應(yīng)用呈直線上升趨勢(shì),推廣力度不斷加大,與開敞式TBM掘進(jìn)配套的現(xiàn)澆混凝土邊頂拱同步襯砌施工技術(shù)也不斷得到應(yīng)用,原本獨(dú)立的兩個(gè)工序同步施工,必然存在著諸多干擾和影響,如何提高開敞式TBM掘進(jìn)與現(xiàn)澆混凝土邊頂拱同步襯砌施工的綜合效率,擺在了廣大TBM從業(yè)人員的面前。在現(xiàn)有隧洞二次襯砌施工過程中，大型液壓鋼模板臺(tái)車得到廣泛應(yīng)用，但是端頭模板還是采用小片木板拼裝而成，端頭模板拼裝效果的好壞對(duì)襯砌施工質(zhì)量有著很大影響。通過對(duì)端頭模板改進(jìn)，采用一種雙鉸接分片可翻轉(zhuǎn)式組裝鋼端模，使得襯砌施工中端頭模板的拼裝模塊化、機(jī)械化、簡(jiǎn)便化，拼裝效果更加可靠，拼裝效率得到更大提高。

鋼端模；TBM；同步襯砌

0 引 言

某工程TBM施工段全長16690m，主要采用一臺(tái)Φ8.02m敞開式硬巖掘進(jìn)機(jī)施工，支洞固定皮帶機(jī)+主洞連續(xù)皮帶機(jī)出渣。仰拱襯砌采用預(yù)制塊形式，在洞外廠房預(yù)制生產(chǎn)，洞內(nèi)跟隨TBM同步鋪裝。拱墻襯砌采用穿行式模板臺(tái)車TBM同步混凝土現(xiàn)澆襯砌技術(shù)，襯砌設(shè)計(jì)厚度為30cm，隧洞預(yù)留變形量為5cm。有軌運(yùn)輸工況下TBM同步襯砌臺(tái)車橫斷面布置見圖1。

1-隧洞圍巖；2-隧洞初期支護(hù)；3-仰拱預(yù)制塊；4-現(xiàn)澆拱墻襯砌；5-襯砌臺(tái)車；6-通風(fēng)軟管；7-有軌運(yùn)輸車行走限界。

1 模板方案比選

1.1 方案背景

隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)步伐的加快，鐵路、公路、水利及城市軌道交通等基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目增多，在這些工程建設(shè)中都離不開隧洞的建設(shè)。目前隧洞工程建設(shè)過程主要有四個(gè)步驟：開挖→初期支護(hù)→仰拱襯砌施工→拱墻襯砌施工。其中襯砌的施工質(zhì)量關(guān)系到工程最終驗(yàn)收質(zhì)量，其施工進(jìn)度也關(guān)系到整個(gè)隧洞工程建設(shè)的周期。

1.2 傳統(tǒng)襯砌端頭模板施工方法

傳統(tǒng)襯砌施工方法主要如下：利用整體液壓襯砌臺(tái)車，在襯砌施工時(shí)，將臺(tái)車后端壓在上一板已澆筑完畢的混凝土襯砌上，利用已澆筑混凝土做封頭端模板，襯砌臺(tái)車前端為敞開式的，在臺(tái)車就位后，由人工利用小片木板條拼裝封閉端頭開口，形成襯砌模板前端模，檢查無誤后，通過襯砌臺(tái)車上設(shè)置的投料口將混凝土澆筑到模板內(nèi)，待現(xiàn)澆混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，拆除木板端模，收臺(tái)車模板，將臺(tái)車模板與混凝土襯砌分離，襯砌臺(tái)車前移，進(jìn)行下一板襯砌施工[1]。

這種施工方法存在明顯的弊端：前端頭模板需要人工利用小片木板逐塊拼裝嚴(yán)密，現(xiàn)場(chǎng)拼裝麻煩，效率低下，耗時(shí)嚴(yán)重。前端頭模板拼裝效果關(guān)系到襯砌混凝土施工質(zhì)量，現(xiàn)場(chǎng)施工中經(jīng)常由于端頭模板拼裝不嚴(yán)密或是固定不牢靠，致使施工過程中漏漿嚴(yán)重，造成襯砌混凝土端面出現(xiàn)蜂窩麻面、孔洞、漏筋、爛根等質(zhì)量缺陷，嚴(yán)重的情況下由于端頭模板跑模，造成施工的襯砌尺寸偏差超過規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，不得不進(jìn)行報(bào)廢處理，造成巨大浪費(fèi)。出現(xiàn)的襯砌質(zhì)量問題后期處理既占用時(shí)間還造成施工成本加大，致使襯砌施工進(jìn)度受到一定影響，同時(shí)還對(duì)前方TBM正常掘進(jìn)造成嚴(yán)重干擾，工程整體工期得不到保障。

1.3 雙鉸接分片可翻轉(zhuǎn)式組裝鋼端模施工方法

經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有施工方法的改進(jìn)，發(fā)明了一種帶有雙鉸接分片可翻轉(zhuǎn)式組裝鋼端模。在隧洞襯砌施工中，襯砌臺(tái)車上裝備雙鉸接分片可翻轉(zhuǎn)式組裝鋼端模，使襯砌端模板拼裝模塊化、機(jī)械化、簡(jiǎn)便化、可靠化，提高襯砌臺(tái)車模板的整體性，嚴(yán)密性，從而保證現(xiàn)澆襯砌質(zhì)量。

1.3.1 雙鉸接分片可翻轉(zhuǎn)式組裝鋼端模設(shè)計(jì)

帶有雙鉸接分片可翻轉(zhuǎn)式組裝鋼端模的隧洞襯砌臺(tái)車主要有兩大部分組成，包括襯砌臺(tái)車和鋼端模，其中鋼端模主要有鉸接骨架受力裝置、鋼端模面板、鋼端模面板與鉸接骨架連接裝置、鋼端模面板伸縮調(diào)節(jié)裝置和分片拼裝木模裝置組成。

由于襯砌臺(tái)車在拆模移動(dòng)時(shí)需要將模板收縮，所以襯砌臺(tái)車面板均為分片式設(shè)計(jì)，鋼端模也依據(jù)襯砌臺(tái)車面板分區(qū)情況設(shè)計(jì)為分片式，在襯砌臺(tái)車面板較大時(shí)，將對(duì)應(yīng)的鋼端模分為兩片，方便鋼端模拼裝，鋼端模之間采用楔形木模板進(jìn)行封堵，保證模板整體的嚴(yán)密性。安裝了雙鉸接分片可翻轉(zhuǎn)式組裝鋼端模的襯砌臺(tái)車橫斷面布置見圖2左圖。安裝了雙鉸接分片可翻轉(zhuǎn)式組裝鋼端模的襯砌臺(tái)車側(cè)視圖見圖2右圖。單片鋼端模平面布置見圖3上圖。單片鋼端模立面布置見圖3下圖。

1-仰拱預(yù)制塊；2-襯砌臺(tái)車；3-通風(fēng)軟管；4-隧洞初期支護(hù)；5-分片鋼端模；6-分片木模板。

1-鉸接骨架受力裝置；2-鋼端模面板伸縮調(diào)節(jié)裝置；3-鋼端模面板與鉸接骨架連接裝置；4-鋼端模面板限位鋼條；5-鋼端模面板；6-鋼端模巖體側(cè)可伸縮固定桿；7-木模板固定板；8-橡膠密封條。

(1)鉸接骨架受力裝置

鋼端模受力傳遞路線如下：鋼端模面板→次受力骨架→受力骨架槽鋼→鋼端模側(cè)骨架底托板→鋼端模側(cè)連接板→鉸接連接銷→襯砌臺(tái)車側(cè)連接板→襯砌臺(tái)車。

雙鉸接分片可翻轉(zhuǎn)式鋼端模與襯砌臺(tái)車采用鉸接連接，襯砌臺(tái)車側(cè)連接板焊接在襯砌臺(tái)車上，為加強(qiáng)襯砌臺(tái)車側(cè)連接板受力狀況，在連接板兩側(cè)焊接加強(qiáng)肋板。鋼端模上連接板通過鉸接連接銷與襯砌臺(tái)車側(cè)連接板鉸接連接。鋼端模側(cè)骨架底托板與鋼端模上連接板焊接連接，為加強(qiáng)連接板受力狀況，在連接板外側(cè)焊接加強(qiáng)肋板。受力骨架槽鋼臺(tái)車側(cè)端頭焊接在骨架底托板上，次受力骨架槽鋼與次受力骨架角鋼相互焊接在一起，受力骨架槽鋼、次受力骨架槽鋼和次受力骨架角鋼接觸處相互焊接在一起，形成整體受力骨架[2]。鉸接骨架受力裝置見圖4。

1-襯砌臺(tái)車側(cè)連接板；2-連接銷；3-鋼端模側(cè)連接板；4-鋼端模側(cè)骨架底托板；5-受力骨架槽鋼；6-次受力骨架槽鋼；7-鋼端模巖體側(cè)可伸縮固定桿；8-鋼端模面板；9-鋼端模面板防滑條；10-橡膠密封條。

(2)鋼端模面板與鉸接骨架連接裝置

鋼端模面板與鋼端模受力裝置為分離式設(shè)計(jì)，鋼端模面板通過連接板和連接銷懸掛于次受力骨架角鋼上，為了加強(qiáng)鋼端模面板連接板受力狀況，在連接板兩側(cè)焊接加強(qiáng)小肋板。次受力骨架角鋼上設(shè)置連接銷活動(dòng)孔，在遇到襯砌厚度不同或是隧洞圍巖收斂不一致的情況下，可以通過調(diào)節(jié)鋼端模面板的伸縮以提高鋼端模在不同襯砌狀態(tài)下的適應(yīng)性。

由于襯砌臺(tái)車側(cè)面鋼端模面板處于豎向懸掛狀態(tài)，致使鋼端模面板連接板受力過大，容易造成連接板變形，為了解決這一問題，在鋼端模面板上焊接限位鋼條，為了加強(qiáng)鋼端模面板限位鋼條受力狀況，在限位鋼條兩側(cè)焊接加強(qiáng)小肋板。在次受力骨架槽鋼上限位鋼條通過處設(shè)置限位鋼條活動(dòng)開孔，使鋼端模面板自重均勻的分布在骨架受力裝置上。鋼端模面板與鉸接骨架連接裝置見圖5。

1-次受力骨架槽鋼；2-次受力骨架角鋼；3-連接銷；4-活動(dòng)孔；5-鋼端模側(cè)連接板；6-鋼端模面板；7-橡膠密封條。

(3)鋼端模面板伸縮調(diào)節(jié)裝置

在襯砌厚度不同的情況下，為了提高鋼端模的適應(yīng)性，設(shè)置鋼端模面板伸縮調(diào)節(jié)裝置。鋼端模面板與伸縮調(diào)節(jié)裝置為分離式設(shè)計(jì)。在鋼端模面板上焊接伸縮調(diào)節(jié)連接板，伸縮調(diào)節(jié)連接板兩側(cè)焊接螺帽，螺桿限位板與次受力骨架角鋼焊接在一起，鋼端模面板與次受力骨架角鋼通過螺桿連接在一起，在需要調(diào)節(jié)鋼端模面板時(shí)，通過旋轉(zhuǎn)焊接在螺桿外端頭的螺帽，轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿，旋在螺桿上的螺帽帶動(dòng)鋼端模面板進(jìn)行伸縮調(diào)節(jié)。

在模板就位后，還可以通過旋轉(zhuǎn)螺桿調(diào)節(jié)鋼端模面板外沿與初期支護(hù)之間的距離，通過擠壓鋼端模面板巖壁側(cè)的橡膠密封條實(shí)現(xiàn)鋼端模四周密閉，保證襯砌混凝土澆筑過程不漏漿。鋼端模面板伸縮調(diào)節(jié)裝置見圖6。

1-次受力骨架槽鋼；2-螺桿限位板；3-次受力骨架角鋼；4-鋼端模面板側(cè)連接板；5-調(diào)節(jié)螺桿；6-調(diào)節(jié)螺桿外端頭螺帽；7-焊接在連側(cè)板上的螺帽；8-鋼端模面板；9-橡膠密封條。

(4)分片拼裝木模裝置

在每片鋼端模兩側(cè)次受力骨架槽鋼上焊接木模板固定板，木模板固定板中部設(shè)置木模板固定桿穿行孔，利用木模板固定桿固定分片拼裝的木模板，保證襯砌端模板拼裝的整體性。

鋼端模封閉由下至上依次進(jìn)行，兩側(cè)鋼端模就位后，將分片拼裝木模板插入兩片鋼端模之間的空隙，再將木模板固定桿穿入木模板固定板上，插上固定桿插銷，防止固定桿滑脫，固定桿通過鐵鏈連接在鋼端模上。最后插入木楔子，調(diào)整分片拼裝木模板與鋼端模面板表面平齊。襯砌臺(tái)車頂部分片拼裝木模板不封死，預(yù)留觀察孔，兼做排氣孔。

鋼端模就位后，調(diào)節(jié)安裝在受力骨架槽鋼內(nèi)的可活動(dòng)固定桿和橫桿，通過嵌入巖壁內(nèi)的鋼筋，將鋼端模固定牢靠，分片拼裝木模裝置見圖7。

1-受力骨架槽鋼；2-次受力骨架槽鋼；3-連接板；4-木模板固定桿；5-木楔子；6-分片木模板；7-鋼端模面板；8-橡膠密封條。

1.3.2 雙鉸接分片可翻轉(zhuǎn)式組裝鋼端模優(yōu)點(diǎn)

由于鋼端模面板為活動(dòng)式設(shè)計(jì)，使鋼端模對(duì)襯砌厚度變化適應(yīng)性得到很大的提高。鋼端模分片式設(shè)計(jì)，使拼裝模塊化，拼裝起來更加方便，拼裝效率更高，模板密閉性更好，避免了施工過程中由于模板松動(dòng)，造成襯砌施工質(zhì)量事故的發(fā)生，使得襯砌施工進(jìn)度得到很大的提高，加快了隧洞整體建設(shè)工期。

1.4 帶雙鉸接分片可翻轉(zhuǎn)式組裝鋼端模襯砌臺(tái)車襯砌施工技術(shù)

1.4.1 施工工藝流程

巖面清理→測(cè)量放樣→鋼筋安裝→預(yù)埋件安裝→臺(tái)車就位→測(cè)量復(fù)核→鋼端模拼裝→混凝土澆筑→脫模養(yǎng)生→進(jìn)入下一板襯砌施工。

1.4.2 襯砌混凝土施工具體步驟

對(duì)初期支護(hù)表面進(jìn)行清理，驗(yàn)收合格后，測(cè)量放樣，進(jìn)行鋼筋及預(yù)埋件安裝，鋼筋驗(yàn)收合格后襯砌臺(tái)車就位，復(fù)測(cè)臺(tái)車就位情況，復(fù)核無誤后進(jìn)行鋼端模的拼裝，鋼端模拼裝由下至上依次進(jìn)行。鋼端模就位后，通過旋轉(zhuǎn)螺桿調(diào)節(jié)鋼端模面板與初期支護(hù)之間的距離，擠壓鋼端模面板巖壁側(cè)的橡膠密封條實(shí)現(xiàn)鋼端模四周密閉。再將分片拼裝木模板插入兩片鋼端模之間的空隙，將木模板固定桿穿入木模板固定板上，插上固定桿插銷，防止固定桿滑脫。最后插入木楔子，調(diào)整分片拼裝木模板與鋼端模面板表面平齊。襯砌臺(tái)車頂部拼裝木模板不封死，預(yù)留觀察孔，兼做排氣孔。鋼端模就位后，調(diào)節(jié)安裝在受力骨架槽鋼內(nèi)的可活動(dòng)固定桿和橫桿，通過嵌入巖壁內(nèi)的鋼筋，將鋼端模固定牢靠。再次檢查鋼端模四周密閉情況，將個(gè)別小縫隙用麻絲等材料塞死，形成完全封閉的襯砌混凝土澆筑空間，最后通過襯砌臺(tái)車上設(shè)置的投料口澆筑混凝土形成隧洞二次襯砌。

待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，開始拆模，拆模順序與安裝順序相反，由上至下依次拆除。首先切除嵌在巖壁內(nèi)的鋼筋，解除鋼端模巖壁側(cè)約束，再拔下固定分片拼裝木模板的木楔子，拆除木模板固定桿插銷，最后將鋼端模打開，襯砌臺(tái)車模板收縮脫模，檢查清理所有模板。進(jìn)入下一板隧洞襯砌的施工。

2 結(jié) 語

在文中使用了配備有雙鉸接分片可翻轉(zhuǎn)式組裝鋼端模的襯砌臺(tái)車后，使得襯砌施工中端模板的拼裝模塊化、機(jī)械化、簡(jiǎn)便化，拼裝效果更加可靠，效率得到提高,減少了同步襯砌端模拼裝工序?qū)BM施工造成的干擾，間接節(jié)約了大量施工成本，加快了項(xiàng)目整體建設(shè)進(jìn)度，提高了項(xiàng)目整體效益，具有積極推廣的價(jià)值。

[1]郭惠川. 長大隧道敞開式掘進(jìn)機(jī)施工中的同步襯砌研究[J]. 鐵道建筑技術(shù)，2012,(9)：61-64.

[2]齊夢(mèng)學(xué). 西秦嶺特長隧道TBM同步襯砌臺(tái)車[J]. 建筑機(jī)械, 2011,(5)：112-114.

Improvement of TBM Synchronous Lining End Template in Chongda Tunnel

LU Xiao-gang

(China Railway Eighteen Bureau Group, Tianjin 300222,China)

In recent years the TBM application in our country is on the rise in a straight line, promotion efforts continue to increase, and open type TBM tunneling and supporting cast-in-situ concrete side arch lining synchronous construction technology has also been applied, independently of the original two processes simultaneously construction, there must be a many interference and influence, how to improve the open type TBM boring cast-in-place concrete side and roof arch lining synchronous construction of comprehensive efficiency, placed in the front of the majority of TBM practitioners. In the process of the two lining construction of the existing tunnel, the large hydraulic steel formwork trolley is widely used, but the end of the template or the use of small pieces of board assembly, the end of the template assembly effect is good or bad for lining construction quality has a great impact. Through the improvement of the end head template, using a double hinged split chip can flip the assembled steel end, making the construction of the lining of the end of the template assembly modular, mechanical, simple, more reliable assembly effect, assembly efficiency is greater. In the existing process of secondary lining of tunnel, some large hydraulic steel template trolleys have been widely used.But the end template is still assembled from small pieces of wood. Whether the end template is assembled good or bad has a great impact on the quality of lining construction.We use a kind of flipped, double-hinged, sliced and assembled steel template to improve the end template,making the assembly of end template in lining construction modularized, mechanized and simplified.What's more, the assembly effect has become more reliable and the assembly efficiency has been greatly improved.

steel template; TBM; synchronous lining

2015-08-13

盧小剛(1981—)，男，甘肅平?jīng)鋈?，工程師，Email: 1440896501@qq.com。

U455.44

A

10.3969/j.issn.1671-234X.2015.04.003

1671-234X(2015)04-0009-05