黄莲坡隧道全断面液压衬砌台车施工.doc

黄莲坡隧道全断面液压衬砌台车施工蒋岿松 张延二分公司内昆指 中铁二局内昆指摘要 黄莲坡隧道全长5306m，是内昆铁一长隧道。本文介绍了全断面液压衬砌台车在黄莲坡隧道中的施工情况，对全断面液压衬砌台车在长隧道衬砌施工中的施工工艺、技术参数等均作了比较详细的描述，并进行了经济效益分析，可供同类工程施工参考。关键词 隧道 液压衬砌台车 施工工艺 1.概述黄莲坡隧道为内昆铁路最长的隧道，全长5306米。隧道洞身岩层80%为砂岩夹页岩，属类围岩。黄莲坡隧道进口工区类围岩2085米，占97%。由于衬砌类型的单一，黄莲坡隧道进口工区采用全断面液压衬砌台车（见图一，以下简称衬砌台车）施工。1.1机型匹配 根据施工实际情况，我们选用以下机械设备：12米边顶拱全液压台车,HB30液压砼泵(2台,一台备用),JCGY-6型砼搅拌运输车(2辆),JS500砼搅拌机(2台)。在选择以上机械设备时，充分考虑了施工机械的匹配问题，并留有一定的安全储备，确保衬砌台车在灌注一组砼时能连续施工。1.2隧道内施工机械布置12米边顶拱液压台车行走于带垫板的钢轨上，带垫板钢轨直接置于铺底上。砼输送车通过岔道给输送泵受料，砼输送泵把砼依次压入台车各灌注窗口，完成洞身砼衬砌。砼泵与输送管采用L型连接。由于单线隧道断面较小，拱部作业安全性差，采用直封拱方式（见图二）。2.全断面液压衬砌台车的构造和使用 2.1全断面液压衬砌台车的构造 全断面液压衬砌钢模板台车是为不同隧道、涵洞等断面尺寸的混凝土衬砌而专门设计制造的非标产品。具有全液压立模、拔模功能，衬砌表面光洁度高，衬砌速度快的特点。衬砌台车技术参数见表一。2.2全断面液压衬砌台车的使用 全断面液压衬砌台车的工作过程按以下几步进行：1、立模 钢模板台车行走至衬砌位置后便可立模，立模前钢模板台车处于脱模状态。立模按以下几步进行：调整台车至衬砌位置后，将所有卡轨器，基础千斤顶撑于钢轨上并旋紧。 （1）调节水平千斤顶调整平移小车的位置，使钢模板台车模板中心线与衬砌中心线对齐。表（一） 全断面液压衬砌台车技术参数表序号项目单位参数备注1台车每模衬砌长度mmL=120002净空尺寸mBH=2.92.53台车行走速度m/min8124单边脱模量mm60局部最小5水平调整量mm50单边6系统压力Kg/cm2P=1607液压泵流量L/min14.68油缸最大行程 竖向行程mm 300 侧向行程Mm300（2）操作手动换向阀手柄，使竖向油缸上升。调整钢模板台车模板使其达到预定高度后，旋紧竖向千斤顶。 （3）操作手动换向阀手柄，使侧向油缸撑出。粗调钢模板台车侧模板至预定位置。 （4）装好侧向千斤顶。 （5）关闭电机，来回摇动手动换向阀手柄 ，使侧向油缸卸压。调节侧向千斤顶，使钢模板台车侧模板达到灌注状态。 （6）启动电机。保持油缸压力。 （7）装好撑地千斤顶、堵头板。 2、灌注混凝土 立模完成之后即可进行灌注混凝土。灌注混凝土之前，钢模板台车外表面需涂抹脱模剂，以减少脱模时的表面粘力。灌注混凝土输送口包括工作窗口和冲天刹尖口。灌注混凝土时，先从钢模板台车模板最下排工作窗口进行灌注混凝土，灌注混凝土至混凝土快要平齐工作窗口时，关闭工作窗，然后从第二排工作窗口进行灌注混凝土，以此类推，最后通过灌注混凝土冲天口封顶刹尖。 在灌注混凝土工作过程中要注意以下几点：(1)灌注混凝土时，混凝土最大下落高度不能超过3000mm。 (2)灌注混凝土时，钢模板台车前后混凝土高差要求不超过600mm；左右混凝土高度差要求不超过500mm。(3)灌注混凝土到最后通过灌注混凝土口封顶的后期，必须使用低速档进行灌注混凝土，并时刻注意灌注混凝土口压力的变化，避免因混凝土注满后仍强行注入而导致压力过大使模板变形。 3、脱模 灌注混凝土完成之后，必须让混凝土凝固一定时间后才能进行脱模。脱模按以下几步进行： （1）拆掉侧向千斤顶、撑地千斤顶和堵头板。 （2）操作手动换向阀手柄 ，控制侧向油自由式。使钢模板台车侧模板掊离衬砌面。油自由式帐缩行程为150mm200mm。 （3）收起竖向千斤顶，检查平移小车是否固定好。 （4）操作手动换向阀手柄，控制竖向油缸。使钢模板台车顶模板脱离衬砌面。油缸自由式收缩时，必须分次收缩，切忌一次性强制脱模。油缸收缩选为150mm200mm。 （5）收起基础千斤顶。4、行走: 钢模板台车脱模之后，松开卡轨器，启动行走电机，即可行走。钢模板台车行走时要注意以下几点： （1）电机的行走速度不能超过12m/min，并要求保证两个电机的同步。 （2）钢模板台车必须完全静止后，才能让行走电机换向行驶。 反复循环立模、灌注混凝土、脱模、行走这四个工作过程，就形成了钢模板台车的整个作业。其作业流程图如下图（三）： 图（三）全断面液压衬砌台车施工流程图5、模板与加宽块的使用 本钢模板台车特设计了五套模板加宽块、四套上部台架加宽块、两套边模板和多种侧向千斤顶以实现W=0+10、W=20+10、W=30+10、40+10、W=50+10五种不同断面及直墙和曲墙两种不同断面开头的衬砌。在使用过程中，不同衬砌状态下使用的加宽块、下模板和侧向千斤顶将有所不同：（1）加宽块的使用A、 A、 W=0+10时，模板加宽块宽为350mm、上部台架不加加宽块。B、 B、 B、W=20+10时，模板加宽块宽为550mm、上部台架不加加宽块为200mm。 C、W=30+10时，模板加宽块宽为650mm、上部台架不加加宽块为300mm。 D、W=40+10时，模板加宽块宽为750mm、上部台架不加加宽块为400mm。 E、W=40+10时，模板加宽块宽为850mm、上部台架不加加宽块为500mm。（2）边模板的使用 直墙断面均用直墙模板；曲墙断面均用曲墙模板。（3）侧向千斤顶的使用A、 A、 下部千斤顶1（零行程时长为390mm）仅用于W=0+10曲墙断面下部；下部千斤顶2（擒行程时长为490mm）用于除W=0+10曲墙断面外的所有断面下部。B、 B、 中部千斤顶1（零行程时长为460mm，两丝杆长度均为165mm）用于W=0+10、W=20+10和W=30+10三种断面的中部；中部千斤顶29只是把中部千斤顶1原长165mm的正丝丝杆用长305mm的正丝丝杆替代）用于W=40+10和W=50+10两种断面的中部。C、 C、 上部千斤顶1（零行程时长为500mm，两丝杆长度均为185mm）用于W=0+10、W=20+10和W=30+10三种断面的中部；上部千斤顶2（只是把部千斤顶1原长185mm的正丝丝杆用长310mm的正丝丝替代）用于W=40+10和W=50+10两种断面的上部。由于不同衬砌状态下使用的加宽块、下模板和侧向千斤顶有所不同故必须进行置换。加宽块、下模板和侧向千斤顶的置换方法分述如下：（4）加宽块的置换 钢模板台车在脱模状态下，还将有紧卡轨器，便 可进行加宽块的置换：用两个手拉葫芦在上部台架的上横梁处拉紧上部台架的中立柱，同时紧固水平调整千斤顶；松开模板加宽块处、上部台架上横梁加宽块处和上部台架下横梁加宽块处的螺栓联接；调节水平调整千斤顶，同进调节手拉葫芦，使钢模板台车整个模板和上部台架从加宽块处向两边分离或往中间收缩；根据实际要求控制水平调整千斤顶和手拉葫芦的伸缩量，并置换加宽块；装好并紧固加宽块处的所有螺栓联接。 在加宽块的置换过程中，要求水平调整千斤顶和手拉葫芦的调节同步。为安全起见，建议用多手拉葫芦紧上部台架的中立柱。（5）下模板的置换 下模板的置换要求对称拆卸，对称安装，确保钢模板台车的稳定。（6）侧向千斤顶的置换 侧向千斤顶的上、中部千斤顶在安装时要先检测正丝丝杆的长度。3.混凝土的拌合、运输及泵送灌注 3.1混凝土的拌合 3.1.1原材料选择 粗集料：粗集料的粒径和粒形都对砼可泵性有较大的影响. 制作泵送混凝土的粗集料应选用符合普通砼用碎石及卵石质量标准及检验方法要求的连续级配集料，其空隙率应尽可能小。泵送砼的粗集料最大粒径与输送管径之比：一般小于1：3。针片状颗粒含量不宜大于10%，存放时，应保持清洁，不要混入塑料，布片及其它纤维状物。宜选用最大料径小于40mm的连续级配机制砂岩碎石。 3.1.2细集料：砼拌合物所以能在泵管中顺利流动，其主要原因在于浆体润滑管壁并且在整个泵送过程中集料颗粒能悬浮于灰浆中，因此细集料中能组成稳定浆体的细小颗粒的含量要丰富一点。我国砼泵送施工技术规程规定泵送砼所用的砂应符合普通砼用砂质量标准及试验方法的要求，宜采用中砂，其通过0.315mm筛孔的颗粒含量不少于15%。 3.1.3外加剂及矿物掺合料 合理选用外加剂和矿物掺合料对砼可泵性有良好作用。如减水剂能使水泥浆的凝聚结构变成分散结构，从而提高砼流动性；矿物掺合料粉煤灰能提高砼拌合物的稳定性，并且其中的微粒在泵送过程中起着“滚珠”作用，能减少砼拌合物对管壁的摩阻力。 3.2配合比设计： 泵送砼配合比设计的原则是根据工程对砼性能的要求（强度、耐久性），选用工程能够达到的原材料，设计出经济指标合理，性能优良且能满足泵送要求的砼。 对泵送砼，除满足强度及施工要求的坍落度外，砼尝应具有必要的可泵性，即在压力泌水试验中，其10秒的相对压力泌水率S10不应大于50%，为了达到上述可泵性的要求，砼配合比设计应遵守以下规定：严格选用和控制原材料； 控制水泥用量最少不低于300kg/m3； 适当提高砂率，一般应控制在4050%： 泵送砼的水灰比最大不宜超过0.6； 有条件时可采用有利于泵送的矿物掺合料。 例如可选用540mm、连续级配的机制砂岩碎石、石灰岩机制砂，允许坍落度80180mm，水泥：细骨料：粗骨料：粉煤灰：缓凝减水剂=1：3.23：3.33：0.3：8.8%，水灰比0.51，经实践证明，在可泵性结构强度上均满足了要求，收到了较好效益。3.3混凝土的运输 在与全断面液压衬砌台车配套使用的砼运输工具必须是使用电瓶车牵引混凝土运输罐车运输洞外拌合好的成品混凝土，才能提高灌注效率，保证混凝土灌注过程不间断进行。对于运距较远的工作面，可以使用缓凝剂以防止混凝土在罐内凝固和保证混凝土的质量。3.3.1混凝土的泵送 泵送施工前，首先要根据混凝土工程特点，浇筑计划，要求的运送距离，输出量等来选择混凝土泵的型号，或对已有的砼泵进行验算。 砼泵的主要技术参数是其压送能力，它是以单位时间内最大排量和最大泵送距离来表示。这些均可在混凝土泵的泵的说明书中查得。在施工中所能达至的实际输出量应根据具体条件按下式计算得出： QA=Qmax 式中：QA砼的实际平均输出量（m3/h） Qmax混凝土的最大输出量（m3/h） 配管条件系数，可根据水平换算的泵送距离 查得 ，变化范围0.41.0。 作业系数，根据混凝土运输车向砼泵供料间 断时间,拆装输送管和布料停歇等情况，可 取0.50.7。 实际工程中砼输送配管不可能全部是水平直管。在对实际输送长度和泵的最大输送距离作对比验算时，必须把它们都换算成水平管长度，计算得出的水平换算长度应不超过砼泵能达到的最大泵送距离。 结合隧道线条型结构，考虑到砼泵效率高，选用了12m边顶拱式全液压砼衬砌模板台车，一般一组砼衬砌需砼100m3，一罐砼从搅拌站至砼泵处御完料需45分钟，搅动运输量6 m3，配套机械主要技术参数见附录。 3.3.2输送管路布置： 输送管路布置的一般原则； （1）管线尽可能短，弯头尽可能少。 （2）管道经过的路线应比较安全，人员和管道都不会受到伤害。 （3）要便于管道的支承、固定、吹洗及拆装维修，便于浇注施工。在隧道砼衬砌施工中，问题较多的是隧道拱顶衬砌。拱顶衬砌的最后阶段是封拱。因此，在拱顶浇注的输送管道布置时，必须考虑封拱的方法。单线隧道断面较小，衬砌厚度较薄，且拱部作业安全性差，故采用垂直封拱方式。在定制12m边顶拱台车时，拱顶有冲天杀尖管，输送管未端接上冲天杀尖管封拱。3.3.3泵送砼施工的工艺流程，如下图（四）：配合比计算原材料的计量外加剂配制砼搅拌坍落度测定试块制作砼运输坍落度测定试块制作砼泵受料两次搅拌泵送布料砼浇注振捣泵和输送管的清洗、拆除 图（四）泵送砼施工的工艺流程图4.施工安排及注意事项 4.1为最大限度发挥既有机械的效能，结合隧道为线条型结构施工的特点。隧道衬砌施工时采用矮边墙先行，铺底先行施工方案。一般矮边墙先行于台车距离不小于40m；铺底先行于台车距离不小于80m。这样，施工干挠小，且能保证砼铺底在台车及施工荷载作用下不压坏。 4.2 12m边拱式液压台车行走于带垫板的钢轨上，带垫板钢轨直接置于铺底上。砼输送车通过铺设专用岔道给砼输送泵受料，砼输送泵把砼依次压入台车各灌注窗口，完成衬砌。砼泵与输送管采用L型连接。 4.3施工注意事项 砼泵使用注意事项，可参考砼泵使用手册。 当台车前端挡头切割洞室时，使台车后移，确保挡头不切割洞室。 灌注洞室砼时，应保证洞室前后、左右砼面等高上升，严防洞室模型在偏压下走动、变形。 12m台车为整体钢模台车，灌注窗口400mm400mm，故对欠挖及超挖不易处理。结合隧道施工实际情况，宜采用欠挖预处理及边墙部分超挖预回填措施。5.劳动力组织 本施工方法所需劳动力情况见表（二）表（二）全断面液压衬砌台车施工劳动力配置表序号工种人数工作内容1砼 工8矮边墙、铺底、安设专用轨道2台车