李 彬

(廣東省長大公路工程有限公司，廣州 510620)

0 概述

隨著我國高速公路建設(shè)的迅猛發(fā)展和隧道施工技術(shù)的日益提升，特長隧道的建設(shè)越來越多。隧道混凝土二次襯砌作為隧道洞內(nèi)最后一道防水結(jié)構(gòu)兼有防水、美觀等作用，而隧道模板臺車是隧道混凝土二次襯砌一次成型設(shè)備，根據(jù)設(shè)計的隧道斷面設(shè)計制造，是隧道施工中必備的主要施工設(shè)備之一，因此在隧道施工中有著廣泛的應(yīng)用。近年來，隨著隧道施工機械化、開挖爆破技術(shù)等隧道快速掘進施工技術(shù)的不斷成熟和提高，隧道的開挖速度越來越快，如何實現(xiàn)隧道二次襯砌的施工速度與掌子面開挖掘進的施工速度相匹配，滿足現(xiàn)行的《隧道施工技術(shù)規(guī)范》和《廣東省高速公路工程施工安全標準化指南》關(guān)于二襯距掌子面的距離的要求，同時提高二次襯砌施工外觀質(zhì)量，減少洞內(nèi)狹窄作業(yè)環(huán)境的安全隱患，改善施工作業(yè)環(huán)境，成為必須面對的技術(shù)難題之一。

實踐經(jīng)驗表明，傳統(tǒng)的二次襯砌臺車容易出現(xiàn)以下問題：一是通常采用Q235的普通鋼板作為鋼模臺車的面板，特別是在潮濕的環(huán)境下普通鋼板表面容易產(chǎn)生浮銹，需要經(jīng)常進行打磨除銹；二是砼送料系統(tǒng)較為落后，經(jīng)常造成堵管，轉(zhuǎn)管次數(shù)多，勞動強度大，且容易出現(xiàn)二襯外觀質(zhì)量問題；三是臺車與通風(fēng)管道立體交叉，容易和來往車輛相互干擾，造成通風(fēng)管道損壞，影響行車安全；四是采用木板作為堵頭模板，造成止水帶安裝不順直，影響防水效果。以上種種問題，綜合產(chǎn)生的結(jié)果是提高施工成本，施工效率下降，產(chǎn)生質(zhì)量通病，影響施工進度，增大安全風(fēng)險，不利于作業(yè)人員的職業(yè)健康和安全施工作業(yè)環(huán)境，特別是在長大隧道施工時，情況更為突出。隨著“工匠精神”、“品質(zhì)工程”等理念不斷深入人心，對隧道襯砌鋼模臺車進行微改進是長大隧道模板臺車設(shè)計與應(yīng)用的趨勢。

大豐華高速公路鴻圖嶂隧道位于梅州市豐順縣與五華縣交界地段，為雙向四車道分離式隧道，隧道最大埋深739.9m，長6 337m，需單頭掘進超3km，隧道地質(zhì)條件復(fù)雜，主要受區(qū)域性斷裂蓮花山(五華-深圳)斷裂帶及其伴生構(gòu)造的影響較大，穿越多處斷層破碎帶，同時可能存在地?zé)帷⑼荒嘤克?、巖爆、契型掉塊等不良地質(zhì)情況。本文結(jié)合大豐華高速公路鴻圖嶂隧道施工實踐，對襯砌臺車進行微改進，總結(jié)了二次襯砌快速施工綜合技術(shù)，在實踐中取得了良好的施工效果。

1 二襯鋼模臺車面板的選擇

鴻圖嶂隧道長6 337m，采用雙向掘進施工，每臺襯砌鋼模臺車需施工超3km,臺車有效長度為12m，面板厚度要求為≥12mm，設(shè)計二襯厚度為30～60cm，每臺襯砌鋼模臺車需要襯砌250次以上。比選的臺車面板方案有Q235普通鋼板、不銹鋼復(fù)合鋼板(2mm不銹鋼+10mm普通鋼板)、不銹鋼板(12mm)。

1.1 Q235普通鋼板

Q235普通鋼板由于表面硬度低于不銹鋼，在同等的面板厚度條件下，作為二次襯砌臺車面板在長大隧道施工中容易發(fā)生表面變形，如果要增大表面硬度和剛度就勢必要增加面板厚度，從而增加二襯臺車的重量和成本。另外Q235普通鋼板容易在洞內(nèi)潮濕的環(huán)境下產(chǎn)生浮銹，需經(jīng)常打磨除銹，耗時耗力。

1.2 不銹鋼復(fù)合鋼板(2mm不銹鋼+10mm普通鋼板)

不銹鋼復(fù)合鋼板(2mm不銹鋼+10mm普通鋼板)的優(yōu)點為有效地解決了普通鋼模臺車容易生銹、生產(chǎn)效率低下、外觀質(zhì)量差等問題，同時提高了面板的整體強度和耐腐蝕性。但在施工特殊斷面如削竹式洞門和日常的打磨清理中，容易對臺車表面造成損傷，造成2mm不銹鋼磨損殆盡，同時受焊接工藝的影響，后期容易產(chǎn)生返修，尤其在長大隧道施工后期，不利于臺車面板優(yōu)勢的保持和后期維修保養(yǎng)。

1.3 不銹鋼板(12mm)

采用不銹鋼板(12mm)作為鋼模臺車的面板可以很好地解決以上各種問題，并可以長期保持高質(zhì)量、高效率的施工，減少清理打磨的時間。價格雖稍高于不銹鋼復(fù)合鋼板(2mm不銹鋼+10mm普通鋼板)，但可以通過增加鋼模臺車周轉(zhuǎn)次數(shù)和使用壽命以及減少脫模機的用量來攤銷成本。

通過查閱相關(guān)規(guī)范可知，304不銹鋼板(硬度HB為187)力學(xué)性能明顯優(yōu)于Q235的普通鋼板(硬度HB為76.0～80.7)，作為二次襯砌模板臺車的模板面板，耐磨性和耐腐蝕性更好，可有效增加鋼模臺車的周轉(zhuǎn)次數(shù)，延長臺車使用壽命。綜合上述3種臺車面板，經(jīng)對比分析采用不銹鋼板(12mm)作為二襯臺車的面板。

2 臺車砼分料系統(tǒng)對比

2.1 傳統(tǒng)方法

傳統(tǒng)的二襯模板臺車混凝土送料系統(tǒng)比較落后，經(jīng)常造成堵管，轉(zhuǎn)管次數(shù)多，拆、接管時間長，下料高度大，容易造成混凝土離析，且需要靠振搗將中部的混凝土引致兩側(cè)，澆筑時間長，勞動強度大，襯砌施工進度慢且外觀存在局部蜂窩麻面、氣泡、冷縫等。

2.2 改進方法

為了實現(xiàn)混凝土逐窗入模分層澆筑，通過對傳統(tǒng)的襯砌臺車進行改進，加裝料斗與滑槽，將砼通過主料斗、主溜槽，“三通”分流槽、分流串筒和入窗溜槽結(jié)合的方式，通過各級插板閥門，使砼流向各工作窗口，實現(xiàn)二襯拱墻砼的逐窗進料，做到均勻布料，并縮短了整體澆筑時間。

2.3 施工工藝流程

模板定位、輸送泵接管→關(guān)閉第二、三層分流槽插板閥門→泵送混凝土→第一層混凝土澆筑振搗→關(guān)閉第一層分流槽插板閥門、窗口→開啟第二層分流槽插板閥門→泵送混凝土→第二層混凝土澆筑振搗→關(guān)閉第二層分流槽插板閥門、窗口→開啟第三層分流槽插板閥門→泵送混凝土→第三層混凝土澆筑振搗→關(guān)閉第三層分流槽插板閥門進行拱頂澆筑封頂。

圖1 襯砌臺車溜槽(一側(cè))

3 預(yù)留通風(fēng)管道孔

傳統(tǒng)的襯砌鋼模臺車沒有預(yù)留通風(fēng)管道的位置，通風(fēng)管需從二襯臺車軌道旁穿過。通常兩車道二襯臺車軌距為6.3～6.5m，通風(fēng)管道直徑按1.5m計算，再扣除門架支撐桿的距離和考慮作業(yè)人員、輔助材料等因素的影響，二襯臺車下的通行寬度不足3m，這將較大地影響洞內(nèi)運輸車輛的通行效率和周邊環(huán)境的安全，且容易對通風(fēng)管道造成損害，影響隧道內(nèi)通風(fēng)效果，延長通風(fēng)時間，增加用電成本。

通過對臺車門架進行微改進，在隧道襯砌鋼模臺車門架上預(yù)留孔道，可固定通風(fēng)管道，避免通風(fēng)管道受通行車輛的剮蹭導(dǎo)致破損，解決以上各種問題，改善洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境(圖3)。

圖2 傳統(tǒng)的模板臺車門架結(jié)構(gòu)

圖3 增加通風(fēng)管道后的門架結(jié)構(gòu)

4 定型鋼端模對比

4.1 傳統(tǒng)的木板端頭模

隧道二襯端頭模板一般采用木板，由于木板不易加固定位，不僅浪費木材，堵塞效果較差，容易破壞防水板，出現(xiàn)端頭跑模、漏漿，導(dǎo)致端頭混凝土不密實、防水效果差，止水帶、預(yù)埋件跑位等通病，也嚴重影響二襯施工的質(zhì)量和進度。

4.2 新型的定型鋼端模

通過二襯模板定型鋼端模技術(shù)，可快速安裝和精確定位止水帶，既降低了工人的勞動強度，提高了工作效率，又保證了止水帶安裝質(zhì)量和端頭混凝土的施工質(zhì)量，從而提高了施工縫的防水效果。

新型二襯臺車定型鋼端模主要由內(nèi)側(cè)鋼板(L型)、外側(cè)鋼板(L型)、支撐絲桿組成。內(nèi)側(cè)鋼板通過可活動螺栓與臺車模板主體連接，寬度25cm，可橫向移動0～20cm，適用于不同厚度的二襯施工。外側(cè)鋼板采用可以翻動的活頁鋼板，寬度15cm，與內(nèi)側(cè)通過螺栓連接，環(huán)形止水帶安裝在內(nèi)、外側(cè)環(huán)形鋼板之間，通過活動螺栓精確定位和螺栓夾緊固定，再用側(cè)向絲桿進行支撐(圖4～圖5)。內(nèi)側(cè)鋼板與防水板之間的空隙可用短木板堵塞，固定在定型鋼模預(yù)留的卡套中。

圖4 新型的二襯臺車鋼端模

圖5 端頭模施工效果

5 微改進二襯臺車工程應(yīng)用及效果

在鴻圖嶂隧道進口段左、右洞施工過程中，2臺微改進隧道鋼模臺車各完成了1.8km和1.6km的襯砌任務(wù)，總共襯砌284次，臺車無變形，二襯外觀質(zhì)量良好，通風(fēng)管道穿越二襯臺車段完好無損，止水帶安裝順直，在使用過程中得到了有效驗證。

5.1 施工質(zhì)量對比分析

根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》JTG F80/1-2017中10.14.2條墻面平整度和10.16.2條止水帶實測項目允許偏差要求，通過對4臺臺車(2臺傳統(tǒng)臺車，2臺微改進隧道鋼模臺車)的數(shù)據(jù)分析比較，微改進隧道鋼模臺車較傳統(tǒng)的臺車質(zhì)量大幅度提高。實測項目允許偏差如表1所示。

表1 二襯驗收允許偏差

5.2 二襯施工進度對比分析

以Ⅱ級圍巖為例，二襯厚度為30cm，無預(yù)埋鋼筋，每次澆筑方量為86.4m3，對比結(jié)果如表2所示。

表2 二襯施工進度對比

由表2可知，微改進隧道鋼模臺車較傳統(tǒng)的模板臺車每次施工可節(jié)約3h，按平均2d施工一次計算，在具備工作面的條件下，每個月微改進隧道鋼模臺車較傳統(tǒng)的模板臺車可多施工2次二襯。尤其是在隧道進入Ⅱ、Ⅲ級圍巖后，由于機械化施工和爆破效率的提升，隧道開挖掘進速度較快，而二襯臺車受到預(yù)埋件安裝繁瑣、機械維修、變斷面加固端頭模、打磨除銹、低溫拆模時間延長等情況影響，經(jīng)常出現(xiàn)二襯施工速度趕不上開挖掘進速度，導(dǎo)致二襯距掌子面的距離越來越大，超過規(guī)范和安全標準化的要求。因此，通過對傳統(tǒng)的模板臺車進行微改進，可達到提高二襯施工效率，縮短二襯距掌子面的距離，減少工人勞動強度的目的，提高了社會效益及經(jīng)濟效益。

5.3 其他效益分析

在隧道工程尤其是長大隧道施工中，持續(xù)不斷地反復(fù)清理和打磨二襯鋼模臺車，不但過程繁瑣、費工費時、增加管理難度，而且需要消耗大量的脫模劑，造成了較大的施工成本，嚴重時將影響二襯外觀質(zhì)量。從全壽命周期的角度考慮，采用不銹鋼作為隧道鋼模臺車的面板可以提高鋼模臺車的耐磨性、耐腐蝕性，有效延長鋼模臺車的使用壽命。通過對在臺車門架預(yù)留通風(fēng)管道，減少了對運渣車輛的干擾，加快了出渣效率，降低了安全風(fēng)險，提高了掌子面掘進的速度，同時減少了通風(fēng)管道的破損，減少了爆破后的通風(fēng)時間和用電量，改善了工人的作業(yè)環(huán)境，由此也提高了社會效益及經(jīng)濟效益。

6 結(jié)語

(1)微改進隧道襯砌鋼模臺車較傳統(tǒng)的二襯鋼模臺車，在施工效率、作業(yè)環(huán)境、施工成本、二襯外觀質(zhì)量以及耐久性等方面都有著突出的優(yōu)勢。但它仍存在以下問題：①不銹鋼面板在新建高速公路上較少使用，其真正的壽命周期有多長還需待時間的檢驗；②受不銹鋼材料價格影響，不銹鋼鋼模臺車一次性投入較大，不太適用于較短隧道的施工；③定型鋼端模安裝止水帶時受二襯厚度的調(diào)整與初期支護表面平整度的影響，對堵頭模板的長度有一定的影響，導(dǎo)致不能完全避免漏漿。

針對以上問題，一是在長隧道，尤其是特長隧道中推廣使用，積累實踐數(shù)據(jù)；二是在中短隧道中可采用不銹鋼復(fù)合鋼板技術(shù)，降低臺車造價；三是積極與臺車生產(chǎn)廠家聯(lián)系，加工可替換的外側(cè)鋼板配件，根據(jù)不同的二襯厚度更換配件。另外隨著二襯臺車改造技術(shù)的推廣應(yīng)用，設(shè)備攤銷成本也會隨之降低。相信只要持續(xù)改進臺車的各個環(huán)節(jié)，成本逐步降低，新型改造升級的臺車應(yīng)用市場將更加廣闊。

(2)在長大隧道施工過程中，隨著開挖鑿巖臺車和濕噴機等設(shè)備的出現(xiàn)，機械化施工是發(fā)展趨勢，微改進隧道襯砌鋼模臺車在傳統(tǒng)的模板臺車的基礎(chǔ)上進行改造升級：一是采用不銹鋼面板，增大模板剛度、耐腐蝕性和耐磨性，同時減少施工工序和脫模劑的消耗，減少變形，提高二襯施工質(zhì)量，降低施工成本；二是通過砼分料系統(tǒng)和端頭模的改進，提高施工效率，減少質(zhì)量通?。蝗窃谂_車門架上預(yù)留通風(fēng)管道口，改善洞內(nèi)施工環(huán)境，降低用電施工成本，具有較好的社會經(jīng)濟效益，為今后臺車的不斷改進和完善提供了參考。