李 寧 管道祥 謝佳桓 王長(zhǎng)壽 李青松 馮興征
中建八局第二建設(shè)有限公司 重慶 401120
近年來(lái)各大城市相繼建設(shè)城市軌道交通項(xiàng)目,軌道交通較多涉及暗挖隧道施工。液壓模板臺(tái)車(chē)由行走機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、模板部分、門(mén)架部分及其他部件組成,在隧道二次襯砌施工中廣泛應(yīng)用?,F(xiàn)行模板臺(tái)車(chē)經(jīng)過(guò)多年的施工改進(jìn)已很成熟,但仍存在端頭封堵困難、模板開(kāi)裂、模板側(cè)向壓力大等問(wèn)題[1-4]。為從根本上解決問(wèn)題,對(duì)液壓模板臺(tái)車(chē)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的改制和部件的創(chuàng)新,并在現(xiàn)場(chǎng)施工中實(shí)施應(yīng)用,有效地解決了這些問(wèn)題,效果顯著。
重慶市軌道交通9號(hào)線一期工程土建七標(biāo)施工內(nèi)容包含鯉魚(yú)池站和觀音橋站這2個(gè)暗挖車(chē)站,均為暗挖換乘站。
鯉魚(yú)池站位于建新東路與長(zhǎng)興路交叉口南側(cè),沿長(zhǎng)興路呈東南向布置,為暗挖換乘站,主體起訖里程DK14+104.346~DK14+321.046,長(zhǎng)216.7 m,為暗挖車(chē)站,單拱雙層結(jié)構(gòu),采用長(zhǎng)14 m島式站臺(tái),復(fù)合式襯砌。開(kāi)挖凈寬25.04 m,開(kāi)挖高度21.05 m,開(kāi)挖斷面445 m2,為特大斷面暗挖隧道,采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進(jìn)行開(kāi)挖支護(hù)施工。隧道二次襯砌采用厚800 mm的C40P12鋼筋混凝土,隧道橫斷面如圖1所示。
圖1 隧道橫斷面示意
統(tǒng)計(jì)分析近幾年隧道襯砌臺(tái)車(chē)在現(xiàn)場(chǎng)施工中存在的問(wèn)題,主要有以下情況:
1)隧道二次襯砌的端頭模板一般使用木模板,難以采取有效措施加固牢靠,對(duì)側(cè)向產(chǎn)生的混凝土壓力抵抗力較差;使用鋼筋卡固定止水帶時(shí),因鋼筋卡強(qiáng)度較低,容易發(fā)生彎折,影響止水帶定位精度及安裝質(zhì)量,直接影響防水效果及運(yùn)營(yíng)安全;端頭模板封堵困難,易爆模變形,導(dǎo)致施工中斷。
2)在襯砌施工過(guò)程中,頂部模板注漿時(shí)由于誤操作易引起局部塌陷;拱頂混凝土施工易出現(xiàn)空洞;注漿孔易留下凹坑或凸臺(tái),傳統(tǒng)注漿口還需填充或打磨等工序,后期修補(bǔ)困難。
3)車(chē)站涉及雙層牛腿結(jié)構(gòu),混凝土澆筑難度大,脫模困難,易出現(xiàn)局部錯(cuò)臺(tái)、表面起氣泡、漏振、掉塊、色澤不均勻等質(zhì)量問(wèn)題。
4)隧道斷面尺寸大,混凝土施工過(guò)程中的模板側(cè)向壓力較大,臺(tái)車(chē)兩側(cè)模板易發(fā)生位移。
5)凈空尺寸過(guò)大,襯砌厚度偏厚,混凝土振搗困難,一般的窗口布置難以滿足混凝土澆筑要求,需根據(jù)實(shí)際情況對(duì)窗口進(jìn)行設(shè)計(jì)排布。
臺(tái)車(chē)車(chē)身由厚鋼板組成,質(zhì)量較大,行走機(jī)構(gòu)的電機(jī)需要較大功率,故選定為30 kW,行走速度為8~10 m/min。行走機(jī)構(gòu)的洞內(nèi)工作環(huán)境較差,故采用鏈條鏈輪傳動(dòng)。鏈條鏈輪采用諸暨鏈條廠生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品,節(jié)距為44.45 mm。使用蝸輪蝸桿減速機(jī),型號(hào)為FC250-60-Ⅰ/Ⅱ。該型號(hào)減速機(jī)具有減速比大、體積小、自鎖等功能??紤]到車(chē)站臺(tái)車(chē)自身質(zhì)量很大,臺(tái)車(chē)8個(gè)行走輪子采用鍛壓成形,材質(zhì)密實(shí),不易變形磨損。每個(gè)輪子兩邊各裝配一盤(pán)NJ2314E型號(hào)的圓柱滾子軸承,中間裝配一盤(pán)N314E型號(hào)的圓柱滾子軸承,單個(gè)輪子承重500 kN,避免頻繁更換軸承及輪子。
液壓系統(tǒng)的最大壓力可達(dá)到16 MPa。臺(tái)車(chē)上裝配有頂升油缸、側(cè)向油缸、平移油缸、牛腿脫模油缸各4根,3臺(tái)電機(jī)功率為16.5 kW的液壓站以及管道和閥組若干。在系統(tǒng)壓力12 MPa的情況下,單根頂升油缸的舉升力可達(dá)到800 kN,單根側(cè)向油缸或者平移油缸的推拉力可達(dá)到300 kN,滿足臺(tái)車(chē)正常工作的需要。
依據(jù)施工組織總設(shè)計(jì)要求,對(duì)工作窗進(jìn)行了合理布置,以便于振搗和涂刷脫模劑。兩工作窗的相對(duì)高度差小于3 m,且呈梅花形布局,使模板兩側(cè)的受力差值較小。當(dāng)遇到因斷面巖層變化需先綁扎鋼筋網(wǎng)后澆筑混凝土,導(dǎo)致不便于搗固時(shí),可根據(jù)具體要求將工作窗數(shù)量適當(dāng)增多。工作窗開(kāi)關(guān)靈活,縫隙較小,窗門(mén)面板弧度與整體模板保持一致,二襯澆筑成形后無(wú)窗門(mén)印跡。在頂部模板內(nèi)部縱向增設(shè)2排20#工字鋼,同時(shí)在每一注漿口附近區(qū)域加固牢實(shí),從而有效地解決頂部模板容易塌陷的問(wèn)題。
臺(tái)車(chē)側(cè)模板的支護(hù)受力既受門(mén)架自身強(qiáng)度影響,又與臺(tái)車(chē)模板的結(jié)構(gòu)形式緊密關(guān)聯(lián)。臺(tái)車(chē)模板承受側(cè)壓力較大,為防止模板移位,采用反傳統(tǒng)的新型結(jié)構(gòu)。門(mén)架采用雙層橫梁雙層立柱,4只頂升油缸放在臺(tái)車(chē)大梁底部,同時(shí)增加安裝了4件縱向防滑裝置,在下縱梁的合理部位加裝牛腿千斤頂。這種結(jié)構(gòu)的明顯優(yōu)點(diǎn)為:在縱向上將整套模板與門(mén)架連接成整體,通過(guò)固定在門(mén)架橫梁上的縱向防滑限位裝置,將頂部模板限制在門(mén)架橫梁范圍內(nèi)左右平移,避免前后移動(dòng),從根本上解決施工過(guò)程中模板開(kāi)脫的難題。門(mén)架的縱向長(zhǎng)度與模板總長(zhǎng)相同,保證了模板2個(gè)端頭的強(qiáng)度,從而避免了模板在使用時(shí)出現(xiàn)喇叭口(圖2)。
圖2 模板臺(tái)車(chē)方案
改進(jìn)前,木料三角塊必須通過(guò)鋼筋網(wǎng)上的墊樁將其放置在相應(yīng)高度,定位困難,混凝土澆筑后位置易發(fā)生變化,導(dǎo)致成形后的牛腿外形尺寸及相對(duì)位置不準(zhǔn),嚴(yán)重時(shí)可能漏漿,且成形面需要修復(fù)。同時(shí),木料三角塊的周轉(zhuǎn)次數(shù)較少,浪費(fèi)大,且其放置和取下等操作必須依靠事先安裝好的腳手架輔助作業(yè)。
改進(jìn)后,牛腿采用定位準(zhǔn)確的一次性成形鋼模板,成形后不需要修補(bǔ),在臺(tái)車(chē)作業(yè)平臺(tái)上可對(duì)其靈活裝拆,質(zhì)量穩(wěn)定并可反復(fù)利用,免除了另外搭設(shè)腳手架的繁瑣工作。同時(shí),采用液壓自動(dòng)脫模,減少了操作工人,也減輕了工作強(qiáng)度(圖3)。
圖3 牛腿改進(jìn)前后對(duì)比
改進(jìn)前,絲桿由于自身強(qiáng)度不夠,且通過(guò)銷(xiāo)軸與下縱梁連接,支撐角度易發(fā)生變化,致使下縱梁上浮,加速了臺(tái)車(chē)兩側(cè)模板隨門(mén)架一起向隧道中線方向發(fā)生位移,最終導(dǎo)致成形后的隧道尺寸存在誤差。
改進(jìn)后的下縱梁強(qiáng)力支撐強(qiáng)度高,通過(guò)螺栓與下縱梁連接牢固后,支撐角度不會(huì)改變,下縱梁不易上浮,從而保證臺(tái)車(chē)兩側(cè)模板不會(huì)隨門(mén)架向隧道中線方向位移,使臺(tái)車(chē)工作質(zhì)量更加穩(wěn)定(圖4)。
圖4 下縱梁改進(jìn)前后對(duì)比
改進(jìn)前注漿口附近區(qū)域的混凝土成形表面存在凹坑或凸臺(tái)等現(xiàn)象,不符合施工規(guī)范要求,必須對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)或打磨。但此位置位于隧道頂部,修復(fù)工作相當(dāng)煩瑣,且修復(fù)后的混凝土成形表面亦不美觀。
改進(jìn)后的新型注漿口附近區(qū)域的混凝土成形表面光滑平整,減少了施工工序,提高了混凝土的表面成形質(zhì)量(圖5)。
圖5 頂部注漿口改進(jìn)前后對(duì)比
改進(jìn)前的防滑支座僅依靠絲桿端部將模板體系直接支撐到門(mén)架體系上,一旦絲桿頂緊之后,模板體系便不能進(jìn)行升降和平移動(dòng)作。只有松開(kāi)絲桿之后方能完成此動(dòng)作,完成之后還必須頂緊絲桿。因模板臺(tái)車(chē)的工作狀態(tài)不同,需要對(duì)絲桿不停地進(jìn)行頂緊和松開(kāi)工作,對(duì)操作工人要求極高。
改進(jìn)后,在原有絲桿端部加裝了一個(gè)萬(wàn)向球體系,即使在絲桿頂緊狀態(tài)下也不會(huì)影響模板體系,這樣可以讓絲桿一直處于頂緊狀態(tài),減少了操作次數(shù),避免誤操作對(duì)設(shè)備造成的影響(圖6)。
通過(guò)模板臺(tái)車(chē)的優(yōu)化,規(guī)避了二次襯砌施工中常見(jiàn)的安全質(zhì)量問(wèn)題。端頭模采用新型方式固定后,施工過(guò)程中未出現(xiàn)爆模變形,拆模后混凝土面光滑平順。拱頂混凝土未出現(xiàn)空洞、露筋情況,牛腿澆筑順利、成形平順。采用新型底縱梁支撐后,澆筑過(guò)程安全穩(wěn)定,未出現(xiàn)兩側(cè)模板向臺(tái)車(chē)中線位移的現(xiàn)象。澆筑窗口分布合理,澆筑過(guò)程中振搗便利,窗口封閉嚴(yán)密,未出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象,且脫模后無(wú)明顯錯(cuò)臺(tái)。
圖6 防滑支座改進(jìn)后方案
使用改進(jìn)的模板臺(tái)車(chē)后,項(xiàng)目單模拱墻襯砌混凝土施工進(jìn)度大幅提高,大大減小了現(xiàn)場(chǎng)工期壓力,不僅解決了以往施工過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題,而且大大提高了施工效率,降低了施工風(fēng)險(xiǎn)。