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        隧洞邊頂拱混凝土變徑臺車設(shè)計及應(yīng)用

        2017-11-24 01:05:23焦吉坤左立富李光前
        科技資訊 2017年27期
        關(guān)鍵詞:混凝土施工設(shè)計

        焦吉坤+++左立富+++李光前

        摘 要:本文詳細介紹了某引水工程TBM開挖段邊頂拱二襯混凝土所用變徑鋼模臺車的研究背景、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及施工方法,并以某一TBM施工段的邊頂拱襯砌施工進行具體研究說明,論證出采用變徑鋼模臺車較定型鋼模臺車在施工投入、施工方法等方面顯現(xiàn)出的優(yōu)越性,確定了變徑鋼模臺車的實用性、經(jīng)濟性,可供類似同一隧洞段、不同成洞洞徑的邊頂拱混凝土施工借鑒。

        關(guān)鍵詞: 隧洞 邊頂拱 混凝土 變徑臺車 設(shè)計 施工

        中圖分類號:TV554 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2017)09(c)-0084-02

        1 工程簡介

        某引水工程總長約600多千米,其中引水隧洞長約260km,隧洞采用TBM和鉆爆法施工,工程同時采用了8臺TBM設(shè)備進行洞體開挖施工,TBM直徑為8.0~8.5m。本文所述相關(guān)內(nèi)容隧洞長約8.8km,利用1臺直徑為8.5m的TBM施工,此隧洞段以下簡稱“T3-1段”。T3-1段于2016年4月5日掘進貫通,實際揭露圍巖類別為:Ⅱ類和Ⅲa類圍巖長度約8km、Ⅲb類圍巖長度720m、Ⅳ類圍巖長度80m,Ⅴ類圍巖未揭露。開挖貫通后,采用先仰拱、后邊頂拱的施工方法進行混凝土二次襯砌。

        2 研究背景

        本工程設(shè)計要求邊頂拱混凝土襯砌在Ⅱ類和Ⅲa類圍巖地段不設(shè)置,在Ⅲb、Ⅳ、Ⅴ類圍巖地段設(shè)置,且襯砌厚度、成洞洞徑不同。Ⅲb類圍巖襯砌厚度30cm,成洞洞徑7.7m; Ⅳ、Ⅴ類圍巖襯砌厚度45cm,成洞洞徑7.3m,斷面形式見圖1、圖2。T3-1段邊頂拱襯砌長度為800m,其中成洞洞徑7.7m襯砌段長720m、成洞洞徑7.3m襯砌段長80m,由此可見,洞徑7.3m襯砌段長占T3-1段總襯砌段長不足1/10,按照2個洞徑做2臺鋼模臺車,無形中7.3m臺車產(chǎn)生較大的閑置浪費,而且T3-1段圍巖變化頻繁,增加臺車的行走時間,致使施工不連續(xù)、交叉作業(yè)嚴重,從而影響施工進度。

        3 結(jié)構(gòu)設(shè)計

        3.1 設(shè)計思路

        1臺模板臺車在不變換模板的情況下滿足R3650和R3850兩個斷面的二次襯砌。

        3.2 總體方案

        按標準制作1臺洞徑7.7m邊頂拱臺車,模板環(huán)向分為7塊,其中頂模由3塊組成,單側(cè)邊模由2塊組成,在臺車兩側(cè)底口弧長約45cm位置做成活動鉸接樣式,可拆卸。當使用洞徑7.3m時,拆掉底口活動節(jié),并將拱板斷開模板收縮,絲杠支撐,使用時頂板和邊模的鉸接處擬合誤差不大于10mm,變換處面板不斷開,以保證模板襯砌成型混凝土的平順性;變換調(diào)節(jié)處采用快速銷接,降低頻繁變換斷面的勞動強度、提高施工效率,保證邊頂拱混凝土襯砌的連續(xù)性。

        3.3 變徑程序

        以Φ7.7m變Φ7.3m變斷面說明,Φ7.3m變Φ7.7m雷同,在此不再敘述。

        (1)Φ7.7m斷面隧道襯砌完成后,將臺車行走至Φ7.3m斷面工位,此時臺車處于脫模狀態(tài)。

        (2)頂部模板變換:將頂模板一側(cè)變斷面處的夾板卸掉,夾板尺寸見圖3,然后取掉斷面調(diào)節(jié)絲桿;收縮上部第一排支撐絲杠,過程中注意觀察、量測變斷面處的耳板孔間距;當孔間距接近L1時,裝上斷面調(diào)節(jié)絲桿,通過調(diào)節(jié)絲杠微調(diào)耳板孔間距至L1;安裝變斷面處的夾板并緊固螺栓。頂模兩側(cè)可同時操作,也可單獨操作。

        (3)邊部模板變換:①安裝上部第二、三排絲杠,將邊模板上部變斷面處的夾板卸掉,然后取掉斷面調(diào)節(jié)絲桿;收縮上部第三排支撐絲杠,過程中注意觀察、量測變斷面處的耳板孔間距;當孔間距接近L2時,裝上斷面調(diào)節(jié)絲桿,通過調(diào)節(jié)絲杠微調(diào)耳板孔間距至L2;安裝變斷面處的夾板并緊固螺栓。兩側(cè)邊??赏瑫r操作,也可單獨操作。②安裝上部第四、五排絲杠,將邊模板下部變斷面處的夾板卸掉,然后取掉斷面調(diào)節(jié)絲桿;收縮上部第五排支撐絲杠,過程中注意觀察、量測變斷面處的耳板孔間距;當孔間距接近L3時,裝上斷面調(diào)節(jié)絲桿,通過調(diào)節(jié)絲杠微調(diào)耳板孔間距至L3;安裝變斷面處的夾板并緊固螺栓。兩側(cè)邊??赏瑫r操作,也可單獨操作。

        (4)底部模板變換:將兩側(cè)底模拆掉,更換成7.3m洞徑底模即可。

        (5)完成臺車由Φ7.7m斷面至Φ7.3m斷面變換工作,臺車可進行正常就位襯砌工作,鋼模臺車整體圖見圖4。

        3.4 施工方法

        (1)鋼模臺車布置及運行。

        T3-1段邊頂拱襯砌采用1臺鋼模臺車由下游起始段逐倉向上游進行襯砌混凝土澆筑。混凝土由洞內(nèi)拌和站供應(yīng),采用無軌運輸至施工面,鋼模臺車跟隨1臺HBT60混凝土泵,泵送混凝土入倉。鋼模臺車前面設(shè)置1部鋼筋臺車,鋼筋施工不占鋼模臺車襯砌工期。襯砌鋼模臺車軌距和鋼筋臺車所使用的軌道都是重復(fù)利用,不采用通長布設(shè)形式。

        (2)混凝土澆筑。

        混凝土采用平鋪法澆筑,鋪料層厚度50cm。澆筑邊頂拱混凝土時,從臺車側(cè)面進料口接泵管進料,混凝土下料時在倉內(nèi)用橡膠軟管接泵管,人工拖動橡膠軟管向左右方向調(diào)整,以避免出現(xiàn)下料集中。澆筑頂部混凝土時,從頂部預(yù)設(shè)的進料口進料,混凝土澆筑方向由里向外(即向堵頭模板)進行,澆筑至頂拱堵頭模板處時,采用退管法進行下料澆筑施工,并且通過堵頭模板上開設(shè)的監(jiān)視窗口實時監(jiān)視混凝土的入倉情況,既要保證最大限度地澆滿倉號,又要防止泵送壓力過大而“爆倉”。

        鋼模臺車側(cè)面進料口隨混凝土上升逐層關(guān)閉,澆筑時左右兩側(cè)需同步均衡上升,混凝土上升速度一般控制在50cm/h,澆筑程中,兩側(cè)墻混凝土面高差不超過0.5m。

        混凝土振搗以附著式振搗器振搗為主,局部采用Φ50mm軟軸振搗棒輔助,振搗時注意振搗質(zhì)量,防止出現(xiàn)漏振。在混凝土澆筑過程中派專人加強模板的變形觀測,防止鋼模發(fā)生上浮及側(cè)移,并隨時注意堵頭模板的情況,在堵頭模板與巖面間出現(xiàn)砂漿漏失時及時封堵,以保證施工質(zhì)量。endprint

        4 T3-1段施工成本和工期分析

        4.1 工期分析

        2臺鋼模臺車:根據(jù)合同工期要求,T3-1施工段邊頂拱混凝土襯砌月強度是128m,本段襯砌總長度為800m,7.3m臺車襯砌長度80m,施工工期按20天考慮,由于圍巖變化頻繁,此臺車空走的時段很長,臺車行走的速度每天為50m,那么800m走下來需要工期20天,那么此臺車的施工工期為40天;7.7m臺車襯砌長度720m,施工工期為170天,考慮空走80m的時間1.5天。那么當采用2臺鋼模臺車進行邊頂拱襯砌的總工期約211.5天。

        1臺鋼模臺車:當采用改造后的臺車進行邊頂拱襯砌時,由于臺車可以變化斷面,因此不需考慮臺車的行走時間,只考慮臺車襯砌時間,依然按照128m/月進行計算,共需工期187.5天。

        綜上所述,通過此項目的改造,僅T3-1施工段邊頂拱混凝土襯砌工期就可提前24天完成。

        4.2 經(jīng)濟分析

        (1)人工節(jié)省費用。

        根據(jù)工期對比分析,縮短工期24天,每臺臺車的人員配置是每天約20人,人工工資按照每天150元計算,那么可節(jié)省人工費用為20×24×150=7.2萬元。

        (2)設(shè)備節(jié)省費用。

        首先是減少1部臺車的投入,其次就是臺車的相關(guān)配套設(shè)備混凝土泵車、變壓器,設(shè)備節(jié)省費用如下。

        鋼模臺車1臺,根據(jù)廠家提供價格費用是75萬元;250kVA變壓器3萬元;混凝土泵50萬元。設(shè)備費用總計128萬元,由于設(shè)備可以再次利用,所以在此只考慮30%的折舊費,那么設(shè)備節(jié)省費用128×0.3=38.4萬元。

        T3-1段節(jié)省費用共計38.4+7.2=45.6萬元。

        5 結(jié)語

        運用變徑鋼模臺車進行不同成洞洞徑的隧洞邊頂拱施工,在本工程T3-1段已經(jīng)得到實際運用,并取得了較好的經(jīng)濟效益,同時也得到了本工程業(yè)主、設(shè)計以及監(jiān)理單位的一致好評。工程施工期間,技術(shù)管理人員根據(jù)現(xiàn)場施工情況,對變徑臺車結(jié)構(gòu)逐步進行了優(yōu)化,其他段的邊頂拱施工中,將會大大節(jié)省工期和降低工程成本,對類似隧洞邊頂拱混凝土襯砌施工有重要的參考價值。

        參考文獻

        [1] 覃仁輝,王成.隧道工程[M].3版.重慶:重慶大學(xué)出版社,2011.

        [2] 李小青.隧道工程技術(shù)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2011.endprint

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