黃 興， 王新強， 霍永鵬， 雷元亮， 徐 策

(1.西南交通大學土木工程學院, 四川成都 610000; 2. 中國鐵建大橋工程局集團有限公司, 四川成都 610000)

模板臺車最初的研制始于20世紀50年代，20世紀80年代以來在美國、英國、日本等國開始廣泛應用于公路、鐵路、地鐵隧道和水工隧洞中[1]。我國的模板臺車的引進始于1978年，并在京廣線大瑤山隧道中開展了初步應用[2]。模板臺車具有施工便捷、施工工期短、施工質量高、施工環(huán)境友好和便于維護保養(yǎng)等優(yōu)點，因而在我國山嶺隧道中廣泛使用。

然而，目前地鐵車站主體襯砌主要的施工方法仍為傳統(tǒng)的支架模板法和鋼模板加三角支撐法，車站襯砌模板臺車應用相對較少，仍處于推廣階段。有鑒于此，本文擬詳細闡述和對比目前車站主體襯砌的主要施工方法，介紹車站襯砌模板臺車的主要組成，總結目前車站襯砌模板臺車的研究現狀和未來發(fā)展的方向。

1 車站主體襯砌的主要施工方法

目前，車站主體襯砌的施工方法包括：支架模板法、鋼模板加三角支撐法和模板臺車法[3]。

傳統(tǒng)的車站主體結構施工，常采用滿堂支架與木模板結合的施工方法，如圖1和圖2所示。該方法主要采用滿堂鋼管支架搭設支撐體系，用方木作為模板的龍骨，外部采用膠合板或竹膠板作混凝土面板組成模板支架體系。該工藝需要在基坑內搭建與基坑同寬的鋼管支架，然后再逐塊拼裝木模板。目前大部分地鐵車站主體襯砌施工仍采用此方法，因其具有如下優(yōu)點：不需要大型的吊裝設備；周轉次數多、周轉時間短，使用輔助設備少；可釆用人海戰(zhàn)術施工來搶工期。

圖1 地鐵車站側墻支架模板法施工示意

圖2 地鐵車站中板和頂板支架模板法施工效果

支架模板法雖然機動靈活，但其應用的局限性也是顯而易見的：鋼管支架搭接工程量大，搭接速度慢，木模板安裝時，操作空間狹窄，作業(yè)環(huán)境差，模板拼裝速度慢；模板、鋼管支架搭接質量難以保證，可靠性差，混凝土澆筑時，易導致側墻變形或混凝土漏漿；木模板拼裝次數多，混凝土表面平整度差，易存在接縫錯臺；對工人技術要求較高，效率低，人工成本高。

鋼模板加三角支撐是采用整體鋼模做面板，用萬能桿件或三角鋼支撐作為支撐體系組合施工，主要用于側墻襯砌施工(圖3)。鋼模板加三角支撐法具有如下優(yōu)點：安全性較滿堂腳手架支撐體系大大增加，施工時因側向不受力，極大提高了架體的水平穩(wěn)定性，減少了架體水平桿的搭設密度；保證混凝土外觀質量，表面平整、光滑、無錯臺；側墻施工時間縮短，施工縫處理較為徹底，結構滲漏水減少；由于墻板分次澆筑，中板及頂板采用碗扣式腳手架作為支撐體系，方便快捷，加快了工程進度。

圖3 車站側墻襯砌鋼模板加三角支撐施工

但鋼模板加三角支撐法仍有諸多不足：單側墻體模板支架全部是大模板體系，單靠人工無法安裝，支模時模板及支架必須占用垂直運輸設備；側墻與板分開澆筑，每層増加了一道水平施工縫，給防水工作帶來麻煩。

模板臺車施工法是使支架體系形成整體，加入行走裝置，與鋼模板通過可調液壓油缸相連，提高自動化能力的一種襯砌施工方法(圖4)。施工過程中不需要頻繁使用大型起吊設備，模板定位容易，提高了混凝土面板的平整度，且能重復多次使用，澆筑的側墻混凝土能及時養(yǎng)護，混凝土質量得到了保證。減少了頂板支架體系設計時應考慮的混凝土側向壓力，從而減少鋼管的投入和人力。該方法特別適用于長條形地下工程。模板臺車主要有以下優(yōu)點：節(jié)約大量勞動力，大幅提高施工效率，降低工程成本；澆筑完成的結構邊墻外觀質量好，養(yǎng)護及時且效果好，降低了收縮裂縫的產生率，平整度髙，無蜂窩麻面、氣泡及孔洞等現象；操作快捷，便于維修及保養(yǎng)；施工環(huán)境良好。

圖4 車站側墻襯砌模板臺車效果

2 車站襯砌模板臺車的基本組成

車站襯砌臺車型式多樣，但其結構基本相似，主要由幾大部分組成：模板系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、門架系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和附屬機構(圖5)。

圖5 模板臺車的基本組成

2.1 模板系統(tǒng)

臺車的模板系統(tǒng)主要由面板、邊裙和加強筋三部分組成，模板之間常用螺栓連接，利于模板的安裝、拆卸和調整。頂模板下托架主要承受模板的自重和澆注時上部混凝土的重量，它上承模板，下部通過支撐千斤頂和液壓油缸將力傳導于門架體。邊模板以槽鋼對焊的邊模板通梁和側模板絲杠來與門架相連接，從而確保邊模板的整體剛度。

2.2 支撐系統(tǒng)

支撐系統(tǒng)主要用于承受灌注混凝土時產生的壓力同時可起到調節(jié)模板的位置和起支撐模板的作用，安裝于門架和模板之間的側向螺旋絲桿。它能夠確保在襯砌時模板的整體剛度。托架支承千斤保證托架的可靠和穩(wěn)定,改善灌注混凝土時托梁縱梁的受力條件。門架的支承千斤在在門架縱梁的下面，襯砌臺車在工作的時后，它就頂在軌道面上，承受混凝土和整個臺車的重量，用以改善門架縱梁的受力條件。

2.3 門架系統(tǒng)

臺車車架主要包括車架縱梁、橫梁、立柱、斜撐、立柱側部斜拉連桿、立柱頂部縱拉連桿及行走部分。在滿足強度、剛度要求的情況下，車架常采用型鋼設計，結構合理，加工簡便迅速。各部件的連接均采用螺栓結點板連接，容易拆裝，運輸方便。

2.4 行走系統(tǒng)

行走機構是安裝在襯砌臺車門架的底縱梁下部，采取電機減速器得直連驅動系統(tǒng)，確保臺車整個軌跡行走的平穩(wěn)和可靠。

2.5 液壓系統(tǒng)

泵站和液壓缸構成了臺車的液壓系統(tǒng)。液壓缸分為平移缸、升缸和側模缸，鋼模板臺車的立模、定位和收模通過所有油缸的動作來實現。液壓泵站可設計為立式密閉結構，液壓泵設置在油箱中，多路換向閥置于油箱上方，便于操作，外觀整潔。

2.6 附屬機構

附屬機構主要包括工作平臺和梯子等。工作平臺是放置施工機具和工人開展相關操作的地方。梯子連接地面和工作平臺，使操作人員能夠攀爬至工作平臺。

3 車站襯砌模板臺車的現狀及展望

車站襯砌模板臺車具有施工便捷、施工工期短、施工質量高、施工環(huán)境友好和便于維護保養(yǎng)等優(yōu)點。車站襯砌模板臺車目前仍處于初步應用和市場推廣階段[4-11]，存在如下不足：墻模板臺車僅適用于直線段，遇到有轉角或弧線設計時不適用；車站襯砌施工質量比傳統(tǒng)方法高，但仍不完美；模板臺車通用性不強，針對不同地鐵車站工程需配置不同的模板臺車，一次性購買造成施工成本增加。

針對以上車站襯砌模板臺車存在的問題，提出以下發(fā)展方向，供未來模板臺車的改進與發(fā)展作參考。

(1)模板臺車功能的通用化。突破目前模板臺車僅適用于地鐵車站標準段施工的局限，使其能夠滿足曲線側墻、折線側墻等非標準段的施工。模板臺車功能的通用化的實現，能提高其在不同地鐵車站工程中的適應性，降低單次使用模板臺車的費用，節(jié)省工程造價。

(2)混凝土澆筑過程的可視化。改進目前模板臺車的剛模板，采用透明的模板系統(tǒng)，可清晰觀察混凝土澆筑過程，及時調整澆筑過程中存在的缺陷，進一步提高襯砌質量。

(3)模板臺車施工操作的智能化。安裝相關監(jiān)控系統(tǒng)，結合計算機人工智能系統(tǒng)，對施工進行智能化和無人化操作，減少施工人員對車站襯砌施工質量的影響，提高施工效率和質量。