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        整體自行式外模臺(tái)車在明洞施工中的應(yīng)用

        2020-07-20 12:03:14茜小兵
        四川建筑 2020年2期
        關(guān)鍵詞:外模明洞內(nèi)模

        茜小兵

        (中鐵一局集團(tuán)有限公司第三工程分公司, 新疆庫(kù)爾勒 841000)

        1 明洞襯砌施工

        隨著國(guó)內(nèi)鐵路和高速公路建設(shè)增多,隧道施工作為工程的主要基礎(chǔ)設(shè)施,施工質(zhì)量要求越來(lái)越高,尤其是在高鐵和高速公路投入運(yùn)營(yíng)以后,在隧道襯砌環(huán)節(jié)暴露出的質(zhì)量問(wèn)題愈加突出。襯砌混凝土出現(xiàn)滲水、掉塊、裂縫問(wèn)題比較普遍,嚴(yán)重影響行車安全[1]。為解決目前的襯砌混凝土的澆筑質(zhì)量問(wèn)題,明洞襯砌施工需要一種全新的澆筑裝備和澆筑工藝。

        目前國(guó)內(nèi)施工單位在明洞襯砌施工中所使用的傳統(tǒng)外模主要采用木?;蛘邩?biāo)準(zhǔn)鋼模板拼接而成,存在以下技術(shù)弊端,影響到施工內(nèi)在質(zhì)量和澆筑效果[2][3]:

        (1)加固復(fù)雜繁瑣,由小塊模板拼接而成,不便于安裝和維護(hù)。

        (2)無(wú)作業(yè)空間,作業(yè)環(huán)境擁擠,施工作業(yè)存在安全風(fēng)險(xiǎn)。

        (3)整體穩(wěn)定性較差,易導(dǎo)致錯(cuò)臺(tái)、跑模和模板變形。

        (4)混凝土一孔灌到底,容易產(chǎn)生人字坡冷縫和混凝土離析狀況,影響到襯砌內(nèi)在質(zhì)量,容易造成后期混凝土的裂縫和掉塊現(xiàn)象。

        (5)每個(gè)澆筑段模板均需重復(fù)拼接安裝和拆除,無(wú)法整體重復(fù)投入使用,而且必須要吊車配合作業(yè),所需作業(yè)人員較多,耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng),導(dǎo)致操作工人不愿意頻繁操作,施工效率低。

        (6)模板間拼縫多,從而造成混凝土澆筑外觀質(zhì)量的下降。

        為了解決以上問(wèn)題,在庫(kù)爾勒隧道的施工現(xiàn)場(chǎng),明洞襯砌施工采用了一種新型整體自行式外模臺(tái)車,其施工效率高、混凝土整體輪廓清晰、規(guī)則,施工質(zhì)量好,為現(xiàn)場(chǎng)施工做出了較大貢獻(xiàn)。

        2 工程概況

        庫(kù)爾勒隧道位于庫(kù)爾勒火車站東側(cè)庫(kù)爾勒市開發(fā)區(qū)境內(nèi),為單線隧道。地形地貌屬庫(kù)魯塔格山前沖洪積傾斜平原區(qū),地形稍有起伏,隧道通過(guò)區(qū)地勢(shì)呈中間高,兩邊低,海拔高程990~1 015m。

        起訖里程為DYK1211+700~DYK1216+250,全長(zhǎng)4 550m,其中明挖段長(zhǎng)2 340m,暗挖段長(zhǎng)度2 210m。除洞身1 294m位于R=800m的曲線上外,明洞段均位于直線上,襯砌厚度70cm。明挖段施工采用了整體自行式外模臺(tái)車(圖1)。

        圖1 外模臺(tái)車

        3 整體自行式外模臺(tái)車結(jié)構(gòu)

        此外模臺(tái)車長(zhǎng)度與內(nèi)模臺(tái)車相匹配為12.2m,采用60kg/m標(biāo)準(zhǔn)軌作為走行軌,電動(dòng)自行式行走,大塊鋼模板焊接成型,面板厚度8mm,液壓式調(diào)整就位,外模板上面總共設(shè)置觀察窗18個(gè)(單側(cè)3排,尺寸450mm×450mm)用于混凝土澆筑施工,外模板方案圖見(jiàn)圖2。

        圖2 外摸板方案

        模板臺(tái)車共分為五大結(jié)構(gòu)組成,分別為行走總成系統(tǒng)、門架總成系統(tǒng)、模板總成系統(tǒng)、工作梯總成系統(tǒng)、電、液控總成系統(tǒng)。

        3.1 行走總成系統(tǒng)

        由四組行走小車組成,自行臺(tái)車為兩組主動(dòng)輪組和兩組被動(dòng)輪組。各輪組由兩套輪軸與箱體裝配成小車箱體總成,其參數(shù)見(jiàn)表1。主動(dòng)輪組由電機(jī)作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)和減速機(jī)變速,實(shí)現(xiàn)臺(tái)車的位移。行走小車箱體上部鉸接耳板與門架行走梁下部鉸接耳板由軸定位聯(lián)接,形成整體,分別為端兩側(cè)。電控操縱系統(tǒng)與液控系統(tǒng)為箱式,并由專業(yè)人員掌控操作。

        表1 行走機(jī)構(gòu)技術(shù)參數(shù)

        3.2 門架總成系統(tǒng)

        行走梁、立柱、橫梁組成,行走梁、立柱、橫梁、由Q235-12~14mm鋼板焊接制作,均為雙腹板,具有較好的抗變強(qiáng)度。兩端上橫梁的上平面為兩組平移系統(tǒng),平移小車與頂伸油缸聯(lián)接,油缸上法蘭聯(lián)接上縱梁,使左右與上下得到運(yùn)動(dòng)。

        3.3 模板總成系統(tǒng)

        每個(gè)單元環(huán)向由一塊拱頂模板、兩塊側(cè)模板組成,縱向每塊模板寬度與門架等寬為2m,模板法蘭相互聯(lián)接,由6個(gè)單元形成縱向臺(tái)車長(zhǎng)度12.2m。側(cè)縱聯(lián)與模板法蘭聯(lián)接,以可調(diào)雙頭絲杠與縱聯(lián)、立柱以鉸耳銷軸聯(lián)接,實(shí)現(xiàn)剛性支撐。拱頂模板與側(cè)模板以鉸接耳板銷軸聯(lián)接, 側(cè)模板與仰拱模板以鉸接耳板銷軸聯(lián)接,具有較好的可靠性。

        3.4 工作梯總成系統(tǒng)

        主要由爬梯和工作平臺(tái),便于工作人員上下作業(yè)和安全操作。工作臺(tái)和爬梯主要由型鋼與矩型鋼制作而成,有較好的強(qiáng)度和可靠性。

        3.5 電、液控總成系統(tǒng)

        由液壓操縱柜與油箱組合成一體,其參數(shù)見(jiàn)表2。下部為油箱,上部為電控電器與液壓原件,箱面為電原總開關(guān)、臺(tái)車驅(qū)動(dòng)按扭、調(diào)壓閥、油壓表、組合閥操縱桿。組合閥操縱桿分單路操縱:左右平移兩端前后單操縱和聯(lián)動(dòng)操縱;側(cè)模板單側(cè)縱向端頭前后操縱和單側(cè)聯(lián)動(dòng)操縱;頂伸縮單點(diǎn)、單端綜合操縱。

        表2 液壓系統(tǒng)參數(shù)

        4 隧道采用整體自行式外模臺(tái)車施工工藝

        隧道明洞施工采取先仰拱施工,完成后仰拱填充,最后拱墻襯砌整體澆注的施工順序。明洞施工工藝見(jiàn)圖3。

        圖3 明洞施工工藝流程

        明洞開挖采用墻底開挖,開挖方式采用分段橫向全寬開挖方式,分段長(zhǎng)度100 ~120m,設(shè)馬道從DYK1215+010處向小里程方向開挖,首先挖至邊墻底標(biāo)高,再根據(jù)施工進(jìn)度進(jìn)行仰拱開挖。開挖棄土用自卸汽車運(yùn)至棄土場(chǎng)。

        邊坡開挖前在開挖線5m外設(shè)置擋水埝和排水溝,邊坡開挖時(shí)邊開挖邊進(jìn)行錨噴防護(hù)。錨桿打設(shè)采用YT28風(fēng)鉆,混凝土采用濕噴。

        4.1 仰拱混凝土的澆筑

        仰拱開挖完成后,首先進(jìn)行墊層施工,仰拱施工緊跟,明洞段仰拱及填充施工由小里程端向大里程端依次進(jìn)行,仰拱混凝土運(yùn)輸線路由馬道沿開挖端運(yùn)至澆注地點(diǎn),采用汽車泵澆筑。仰拱混凝土澆注采用弧形鋼模板,模板長(zhǎng)度12.2m,每循環(huán)施工長(zhǎng)度為12m(模板搭接0.2m)。

        4.2 模板臺(tái)車的拼裝

        當(dāng)滿足明洞襯砌施工條件(一般仰拱及填充超前60m),進(jìn)行模板臺(tái)車組裝。根據(jù)人員及機(jī)械配置情況內(nèi)模、外模臺(tái)車可依次進(jìn)行組裝,也可以同時(shí)進(jìn)行。整體式自行式外模板臺(tái)車各系統(tǒng)安裝順序依次為行走總成系統(tǒng)、門架總成系統(tǒng)、模板總成系統(tǒng)、工作梯總成系統(tǒng)、電、液控總成系統(tǒng)。臺(tái)車組裝完畢后進(jìn)行尺寸及安裝效果檢查(表3)。

        表3 模板臺(tái)車檢查尺寸標(biāo)準(zhǔn)

        4.3 鋼筋綁扎

        明洞拱墻襯砌鋼筋綁扎采用鋼筋作業(yè)臺(tái)架,作業(yè)臺(tái)架長(zhǎng)度14m,鋼筋綁扎時(shí)作業(yè)臺(tái)架既是工人施工作業(yè)平臺(tái),同時(shí)作為鋼筋骨架的內(nèi)支撐,等鋼筋綁扎完成、固定后,作業(yè)臺(tái)架移至下一循環(huán),每循環(huán)長(zhǎng)度12m。鋼筋綁扎臺(tái)架的使用可以使襯砌施工進(jìn)行流水作業(yè),加快施工進(jìn)度。

        4.4 內(nèi)模液壓臺(tái)車就位

        考慮鋼筋骨架的穩(wěn)定性,內(nèi)模臺(tái)車就位時(shí)隨鋼筋臺(tái)架的推出同時(shí)進(jìn)行,根據(jù)測(cè)量組放樣的中樁點(diǎn)位為基準(zhǔn),根據(jù)中線位置鋪設(shè)行走軌道,行走至澆注斷面里程中樁位置后,在臺(tái)車拱頂處(臺(tái)車正中心)采用掛錘球的方法進(jìn)行對(duì)中;高程采用拱頂掛鋼卷尺進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量控制,同時(shí)測(cè)量臺(tái)車環(huán)向分模鉸接位置橫向半寬及標(biāo)高,利用臺(tái)車自帶油缸進(jìn)行微調(diào),從而使臺(tái)車準(zhǔn)確就位。

        4.5 整體自行式外模臺(tái)車就位

        整體式自行式外模臺(tái)車就位在內(nèi)模液壓臺(tái)車就位后進(jìn)行,按照中線位置對(duì)稱鋪設(shè)外模臺(tái)車走行軌道,在鋼筋骨架靠近外模臺(tái)車側(cè)設(shè)置鋼筋保護(hù)層墊塊,外模臺(tái)車就位位置與內(nèi)模臺(tái)車重合,高程和橫向尺寸以已就位的內(nèi)模臺(tái)車作為基準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量,保證襯砌設(shè)計(jì)厚度。臺(tái)車微調(diào)和加固方法同內(nèi)模液壓臺(tái)車。

        4.6 襯砌混凝土澆筑

        拱墻混凝土采用內(nèi)模液壓臺(tái)車、整體自行式外模臺(tái)車配套使用,一次澆注成型,臺(tái)車長(zhǎng)度均為12m,M24mm精軋螺紋對(duì)拉桿進(jìn)行固定[4]。

        混凝土澆筑采用地泵或者汽車泵,通過(guò)整體自行式外模臺(tái)車上的作業(yè)窗口,由下而上、逐層澆筑,振搗方式采用附著式振搗器配合插入式振搗器。拆模后外部養(yǎng)護(hù)采用覆蓋灑水的方法,洞內(nèi)采用輪式可移動(dòng)自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)臺(tái)架進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

        4.7 脫模移動(dòng)臺(tái)車

        襯砌混凝土到達(dá)拆模強(qiáng)度后,拆去擋頭模板,拆除精軋螺紋對(duì)拉桿,內(nèi)模液壓臺(tái)車拆除邊模側(cè)向支撐絲桿千斤(一般去掉模板千斤銷子即可),并將側(cè)向油缸收回到一定的脫模距離,收縮油缸,使臺(tái)車下降到一定的位置后,向前推出脫模完成。整體自行外模臺(tái)車脫模原理同內(nèi)模液壓臺(tái)車,唯一區(qū)別之處是需要提升油缸,使臺(tái)車和已澆筑襯砌具有脫??臻g,為保證臺(tái)車順利推出一般不小于5cm(圖4)。

        圖4 臺(tái)車就位及脫模流程

        4.8 防水層及排水管道施作

        襯砌混凝土到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后及時(shí)施做外部找平層及防水層施工,具備回填條件后進(jìn)行回填,回填過(guò)程中準(zhǔn)確安裝排水管,回填采用片石混凝土,回填分層、兩側(cè)對(duì)稱進(jìn)行,防止洞體偏壓[5]。頂部設(shè)置50cm黏土隔水層,頂面設(shè)人字形排水坡,坡度3 %。混凝土由拌和站集中拌制,混凝土輸送泵泵送入模。

        5 應(yīng)用效果

        庫(kù)爾勒隧道的明洞施工使用了整體自行式外模臺(tái)車,對(duì)比傳統(tǒng)外模模板,其特點(diǎn)有:

        (1)外模臺(tái)車采用整體模板,拼縫無(wú)錯(cuò)臺(tái),混凝土平整度好,不會(huì)有跑?,F(xiàn)象。

        (2)襯砌結(jié)構(gòu)尺寸符合設(shè)計(jì)要求,與傳統(tǒng)鋼模板或木模板相比,曲線平順,整體輪廓清晰。

        (3)模板環(huán)向共分為五塊,拱頂模板分模角度為較大角度.因此拱頂平臺(tái),有寬敞的作業(yè)空間,使作業(yè)更安全和更快捷。

        (4)模板安裝效率高,省時(shí)、省力。較傳統(tǒng)鋼模板或者木模作為外模,每個(gè)澆筑段以12m為例可節(jié)約工期1.5d。

        6 結(jié)束語(yǔ)

        針對(duì)傳統(tǒng)明洞襯砌外模采用木模或者小塊鋼模板拼裝而成具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、作業(yè)空間狹小、易跑模變形、工序繁瑣等缺點(diǎn),庫(kù)爾勒隧道采用了整體自行式外模臺(tái)車,經(jīng)過(guò)工程應(yīng)用表明,此外模臺(tái)車能有效保證施工質(zhì)量,提高施工效率。因此,在類似施工作業(yè)中,明洞長(zhǎng)度大于300m時(shí)施工管理人員可優(yōu)先選擇整體自行式外模臺(tái)車作為明洞襯砌施工主要施工工藝,以保證隧洞混凝土施工效果及工期要求。

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