公路隧道液压台车衬砌施工工艺工法

1、公路隧道液压台车衬砌施工工艺工法1 前言1.1 工艺工法概况液压台车是铁路、公路隧道混凝土衬砌一次成型设备，根据用户提供的隧道断面设计制造，能保证边开挖、边衬砌，其门架净空高度和宽度能保证有轨或无轨运输车辆通行；整机行走采用电机机械驱动；模板采用全液压操纵；在台车架上部和模板之间留有空间供安装隧道通风管道用。液压台车衬砌模板台车是一项对工程建筑的发展产生巨大推动作用的技术，广泛应用于公路、铁路、地铁工程等领域。1.2 工艺原理液压台车为不同隧道断面尺寸的混凝土衬砌而专门设计制造的非标产品,台车由行走机构、台车架、钢模板、液压系统、模板垂直升降和侧向伸缩机构、电气控制系统部分组成。二次衬砌台车主

2、要是反复循环就位、灌注、脱模、行走这四个工作过程，就完成了液压台车的整个作业。具体见图1：液压衬砌台车示意图（一），图2：液压衬砌台车示意图（二）图1 液压衬砌台车设计图（一）图2 液压衬砌台车设计图（二）2 工艺工法特点2.1 衬砌台车的主要作用是满足隧道二次衬砌，提高隧道施工质量，减轻工人劳动强度，达到迅速安全，可靠，方便，省力的目标。2.2 混凝土注入采用机械化，衬砌效率是传统施工方法的数十倍，可节省大量的人力物力，改善了工人的工作条件2.3 广泛适用于长短隧道的衬砌施工，同时衬砌、开挖时车辆通行互不干扰，可同时作业。2.4 能保证砼衬砌施工质量，操作方便。衬砌表面光洁度高,衬砌速度快等

3、特点。3 适用范围公路、铁路、地铁等隧道二次衬砌的施工。4 主要引用标准钢结构设计规范GB50017、钢结构工程施工质量验收规范GB50205、铁路隧道施工规范TB102、混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204。5 施工方法隧道衬砌遵循“仰拱超前、拱墙整体衬砌”的原则，二次衬砌前提是：初期支护稳定、仰拱及填施作完成、衬砌背防水板铺装完成、衬砌内钢筋钢筋绑扎完成，以上各项检查合格后，进行衬砌台车就位、固定，并安装档头板及中埋式止水滞，二次衬砌采用泵送混凝土一次灌注施工完成，在混凝土强度达到规范要求后方可脱模，进行下一循环施工。6 工艺流程及操作要点6.1 施工工艺流程平 移养 护拆 模调整

4、前后位置立 模调整模板横向及高差安装挡头模板灌注砼轨道铺设组装台车进 洞测量放样模板准备维修挂防水板铺设盲沟矮边墙砼施工调整配合比设计 不合格 合格 合格 不合格 合格 合格 图3 液压台车衬砌施工工艺流程图6.2 操作要点6.2.1 液压模板台车加工要求1 二次衬砌施工采用全液压自动行走的整体模板衬砌台车，衬砌台车结构尺寸应准确，各种伸缩构件、液压系统、电气控制系统运行良好，应合理设置各支承机构；满足自动行走要求，并有闭锁装置，保证定位准确。2 二次衬砌模板台车必须在隧道进洞前进场。3 台车整体模板板块由面板、支撑骨架、铰接接头、作业窗等组成，当衬砌断面较大，所承受荷载较大时，支撑骨架应制成

5、桁架结构，并尽量减少板块接缝数量。模板及支架应具有足够的强度、刚度、稳定性和抗上浮能力，能安全的承受所浇筑混凝土的重力、侧压力以及在施工中可能产生的各项荷载。模板应达到不凹凸、支架不偏移、不扭曲，满足多次重复使用不变形要求。台车设计应便于整体移动、准确就位。4 台车模板支撑桁架门下净空应满足隧道衬砌前方施工所需大型设备通行要求；桁架各层平台的高度要满足砼施工要求，利于工人进行安管、砼捣固等施工作业，必须要有上下行的爬梯。5 两车道二衬台车面板钢板厚应不小于10mm；三车道隧道二衬台车面板钢板厚应不小于12mm；四车道的二衬台车必须经过计算，邀请有关专家研究审查后定制。为减少二衬模板间痕迹，外弧

6、模板每块钢板宽度推荐采用2m，但不应小于1.5m，板间接缝按齿口搭接或焊接打磨。6 应按照一定间距设置作业窗口，作业窗口设置应满足混凝土浇筑、振捣规范要求，作业窗口间距纵向不宜大于3m，横向不宜大于2.5m，窗口尺寸一般为50cm×50cm，且应整齐划一；作业窗周边应加强，防止周边变形，窗门应平整、严密、不漏浆。7 二衬台车的长度应根据隧道的平面曲线半径、纵坡合理选择，长度一般为1012m，对曲线半径小于1200米的台车长度不应大于9m。8 衬砌台车应工厂制造、现场拼装，现场拼装时应检查其中线、断面和净空尺寸等；衬砌前对模板表面进行彻底打磨，清除锈斑，涂油防锈；对模板板块拼缝进行焊联

7、并将焊缝打磨平整，防止使用过程中模板翘曲变形而影响砼表面质量，避免板块间拼缝处错台。衬砌台车加工见下表。表1 衬砌台车有关要求内 容要 求衬砌台车长度一般为1012m；小于1200m半径隧道，二衬台车不大于9m。模板外观尺寸满足设计要求两端的结构尺寸相对偏差不大于3mm模板厚度两车道不小于10mm，三车道不小于12mm。每块模板宽度不小于1.5m，推荐为2m。台车每延米重量一般两车道不小于6.8吨，三车道不小于8.5吨。行走机构行动自如、制动良好。带有液压推杆制动器。台车架、液压、支撑系统足够的刚度和强度；液压缸采用液压锁锁定，同时采用支承丝杠进行机械锁定。工作窗口布局合理，易于捣固，封闭平整

8、 6.2.2 液压台车组装、验收项目及标准表2 模板台车整体尺寸标准误差 序号项目标准1轮廓半径±3mm2模板平整度3mm/2m3模板错台2mm4模板间隙1.5mm5表面粗糙度抛光处理6模板台车外轮廓表面纵向直线度误差2mm7自模板顶点，按高度2m的间距划分，该处弦长与设计误差±2mm8模板台车轮廓前后误差3mm6.2.3 矮边墙的施工仰拱及仰拱填充施作完毕后进行矮边墙施工，模板采用定型钢模板洞内组装，矮边墙施工要求：1 模板安装后线型必须圆顺，上口必须平顺，严格按测量定位放线控制施工。2 安装矮边墙堵头板时，必须将纵向盲管从堵头板引出，并留有足够长度，以便下循环连接施工。

9、模板加固必须牢固，尽量减小施工误差，如发现高低不平，中线不顺，立即通知现场作业人员，处理后进行施工。3 混凝土浇筑前须将施工面清理、冲洗干净。4 按照要求在防水板、环向盲管以及纵向盲管安装完毕并经检查合格后方可进行矮边墙施工。同时对施工段进行测量交底，确保中线位置准确。6.2.4 液压台车就位1 台车就位固定1）测量定位：采用全站仪和水准仪准确测放隧道中线和两侧高程，铺设台车行走部位枕木和钢轨(60kg/m)。2）台车试车合格后，在确保台车上下、左右无障碍物的情况下，启动行走电机，操作台车前行至待衬砌位置，关闭行走电机，并在行走轮处打好木楔或使用阻车器，防止溜车或衬砌中骨架受偏力产生位移，引起

10、跑、爆模。3）旋紧底梁下的螺旋支腿，应确保底板落在坚实的基础上。4）在拆掉所有侧模支承丝杠一端铰销的情况下，启动液压油泵，操纵升降油缸上升至设计拱顶标高，锁紧举升油缸上的机械锁紧螺母，旋下台梁下支腿并拧紧；操纵调心油缸，使台车中线对正隧道中线；操纵边模油缸使侧模伸出至设计尺寸。若油缸动作不同步，可采用锁紧靠近一个油缸的丝杠，继续动作操作阀使同排其他油缸继续伸出。微量调节时可用丝杠。边模达到设计尺寸后，上好所有侧模丝杠并确保旋紧。5）使用丝杠将底模伸出到设计尺寸后，旋紧所有丝杠。6）台车就位结束后，必须关掉液压油泵电源，以免误动阀组操作手柄，使台车结构变形或损坏液压缸。7）在模型板外表面涂脱模剂

11、。8）安装堵头板和接缝模板。堵头板可根据开挖情况架设，堵头板一定贴紧台车端头面，中埋式止水带可通过端头模板固定。为防止U形螺栓受力过大，堵头板的悬臂端要用斜撑顶紧。2 就位调整1)前后调整:通过台车走行机构来完成；2)左右横向调整：150mm以内用水平油缸调整，超过150mm需先调整轨道位置；3)模板高度调整：单独调整垂直油缸。6.2.5灌注混凝土混凝土由拌和站集中供给，混凝土输送车运送，泵送砼入模，插入式捣固棒振捣。隧道砼衬砌施工时，问题较多的是拱顶衬砌，拱顶衬砌的最后阶段是封拱，在拱顶浇注的输送管道布置时，必须考虑封拱的方法。1 边墙基础顶面在二衬前应进行如下处理：顶面凿毛，清除浮渣，洒水

12、湿润砼表面，安装纵向止水带，顺直接茬钢筋，并用水冲洗干净接茬面。2 拱顶预埋压浆管、排气孔，衬砌后拱顶作注浆处理，确保拱顶砼密实。3 台车移动时，钢模必须收拢到要求位置，所有作业窗口关闭，移动中必须有专人掌握刹车器，防止台车溜放和冲撞。4 边墙和拱脚部分的混凝土振捣作业利用作业窗口采用插入式振动器捣固。拱顶可使用附着式振动器捣固。5 检查接缝模板、堵头板是否安装牢固。6 检查灌注部位的作业窗是否关闭。7 检查输送管接头是否牢靠。8 混凝土材料的选用、配合、搅拌、运输、灌注等要求按混凝土施工技术规则进行。9 浇注起始，应从距离基础上约1.52m处的作业窗开始浇注，并注意倒换浇注位置，混凝土入模要

13、求两侧对称作业施工，以免偏压导致跑模，严禁由拱顶的浇注口直接浇注。10 混凝土的浇注速度要均匀、连续进行，不大于模板设计浇注速度。11 当浇注至拱肩处时，应设专人在拱部端头处观察排气口，以防灌满后过度泵送压坏模板。12 混凝土振捣采用以插入式振捣为主、附着式振捣为辅方式进行，振捣时间要严格控制，防止过振、漏振。13 混凝土浇注过程中的注意事项：1)在砼浇筑过程中，派专人观察模板、支架、预埋件和预留空洞的情况，当发现变形位移时，及时采取措施进行处理，确保混凝土连续灌注。2)浇注时，钢模板台车前后混凝土高度差要求不超过600mm；左右混凝土高度差要求不超过500mm。3)浇注到最后通过浇注口封顶的

14、后期，必须使用低速档进行浇注，并时刻注意浇注口压力的变化，避免因混凝土注满后强行注入而导致压力过大使模板变形。4)混凝土浇筑后及时养护，养护时间不小于7d；参有外加剂的砼养护时间不小于14天。14 衬砌混凝土防脱空保证技术措施1）浇注混凝土前要严格的检查台车的加固系统，底部支撑要坚实，防止拱部模板下沉量过大，导致拱部混凝土下沉脱空。2）严格按照混凝土配合比施工，把好原材料质量关，控制好混凝土的水灰比。3）防水板挂设松紧度要适中，防止由于防水板局部受力导致衬砌混凝土与初支面之间脱空。4）浇注混凝土时要严格按照规范和操作要求施工，特别是拱顶混凝土，从内模向外模端方向浇注，以利于空气的排出，保证拱顶

15、混凝土灌注密实。6.2.6 脱模浇注结束后，一般脱模时间要求为：不承受外荷载的拱墙，混凝土强度不得低于2.5MPa；承受围岩压力较大的拱墙，封顶或封口混凝土强度应达到设计强度的100%；承受围岩压力压力较小的拱墙，封顶或封口混凝土强度应达到设计强度的70%。在衬砌灌注结束后应进行衬砌混凝土养护，养护时间宜为714天。6.2.7 液压台车行走钢模板台车脱模之后先收起门架下面的支撑千斤顶，然后旋紧顶部台架支撑千斤顶和模板限位装置，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 钢模板台车必须完全静止后，才能换向行驶。2 当轨向坡度过大，而导致台车行驶打滑时，可洒些干细沙到轨面上，以增大摩

16、擦力，而使打滑现象消失。6.2.8 二衬混凝土质量检查和标准1 外观质量1）结构轮廓线条顺直美观，混凝土颜色均匀一致。2）施工缝平顺无错台。3）混凝土表面密实，每延米的隧道面积中，蜂窝、麻面和气泡面积不超过0.5%。深度不超过10mm。4）混凝土无因施工养护不当产生裂缝。2 预留洞室预留洞室尺寸要符合设计，棱角整齐，外观质量好。预留接线盒的位置要准确，其平面线形要与隧道的线形相一致3 由第三方对衬砌混凝土、仰拱混凝土以及钢筋进行雷达实体检测，不满足要求的要进行返工处理。7 劳动力组织表3 液压台车衬砌劳动力配置表序号工 种人数主要作业内容1工班长2指挥操作，安排工班工作2液压台车司机1负责台车

17、作业3防水板工6挂设盲沟，土工布，防水板4模板工7铺设台车轨道，进行立模及台车加固等5钢筋工8钢筋加工、制作6混凝土工7混凝土的浇筑7养护工1砼的养护8 主要机具设备表4 衬砌主要设备配置表 序号设备名称规格型号数量用 途1自动计量拌和站90m3/h2备用1台2装载机ZL501料场上料3输送泵HTB601通过输送泵将砼送入模板内4爬焊机15cm1台焊接防水板5砼运输车8m34台负责砼的运输6附着式振捣器6台砼的捣固9 质量控制9.1 易出现的质量问题9.1.1拱顶空洞9.1.2蜂窝麻面模板漏浆、布料不均、高落差下料、气泡、局部积水和砼浆堆积都容易造成蜂窝麻面。9.1.3 胀模泵送混凝土坍落度大

18、，速度快，模板刚度不够，支撑不牢，模板容易突出鼓肚，甚至变形爆开。9.1.4衬砌混凝土表面裂缝。9.2 保证措施9.2.1模板拼缝应严密；挡头板在浇筑砼前应浇水湿透，加强组织,充分利用窗口，均匀布料；死角区人工二次倒运，严禁用振动棒摊平。9.2.2应进行分层分部浇筑；输送管道严禁靠近支撑，冲击倒坍；侧压力计算，确保安全。9.2.3衬砌施工前必须认真执行技术交底制，使现场领工员及每一位施工人员做到心中有数，严格按技术要求施工，保证设计意图的实现。9.2.4 在施工中，严格实行工序“三检制”自检、互检、交接检，上道工序不合格，不准进入下道工序的施工。每道工序自检合格后，再报请监理工程师检查，监理验

19、收合格后方可进行下道工序的施工。9.2.5 认真设计、严格控制混凝土配合比，做到计量准确，混凝土拌合均匀，坍落度适合。9.2.6 混凝土下料高度超过2m时设串筒或溜槽；浇灌混凝土应分层下料、分层捣固密实，防止漏捣，至排出气泡为止。9.2.7 施工中从原材料的检验和选用、混凝土的配比和拌制、浇筑温度的控制和振捣、养护等各工序严格控制工艺要求，防止衬砌裂缝的产生。10 安全措施10.1 主要安全风险分析1 液压衬砌台车为隧道衬砌一次成型设备，台车的强度和机构必须满足要求。混凝土浇筑要左右对称进行，防止钢模台车偏移。2 高空作业：液压台车顶部两侧和台车两侧应设置作业平台和安全围栏，专用作业检查梯；平

20、台上应铺满木板，木板必须同台车固定牢固；作业人员要佩戴好安全帽、安全绳等安全防护用品，以保证作业人员安全。3 施工用电：液压台车上必须使用低压照明，通过台车的动力线和照明线与模板台车应设绝缘实施，并且电线路应悬挂，防止作业人员触电。10.2 保证措施10.2.1台车就位过程中，根据上一板混凝土强度和模板与上一板混凝土的搭接长度，控制台车上升速度与压力，防止台车模板压坏上一板混凝土。10.2.2模板台车走行轨道的中线和轨面标高误差不应大于±10mm,台车就位后启动微调机构,用仪器校正模板外轮廓与设计相吻合,并锁定台车,后进行加固支撑。10.2.3台车上面工作平台要有护拦，上面工作人员系

21、安全带，安全带挂靠地点牢固。10.2.4电工必须熟悉用电安全规程、规范，认真执行。并建立临电档案，及时记录有关资料。电工负责填写临电记录和维护临电线路及操作开关；通过台车电线要有套管，照明白炽灯应有防护罩。10.2.5施工人员戴好防护用品。施工中发现险情，工班长必须立即在危险地段设立明显标志或派人看守，并迅速报告施工领导人员及时采取处理措施。若情况严重，要立即将工作人员全部撤离危险地段。10.2.6采用附着式振动时，振动时间尽量采用短时间、多次数左右对称的振动方法。防止台车因振动时的微移位或弹性变型。10.2.7台车移动时，严禁在轨道上辗压任何其它物件和单侧移动。11 文明施工及环保措施11.

22、1清洗砼罐车和输送泵的污水严禁乱排乱放，排至指定的污水池。施工现场做到工完场清。11.2在施工生产和生活中，加强对施工人员的文明行为教育，做到管理程序化，作业标准化。11.3结合本工程实际情况，衬砌施工队负责人要进行明确分工，落实文明施工现场责任区段落，制定相关规章制度，确保文明施工现场管理有章可循。11.4现场工程概况牌、安全纪律牌、安全宣传牌、防火须知牌、事故记录牌和施工总平面图要设置齐全，规格统一，内容完善，位置醒目。11.5在施工中要保持场上无淤泥积水，洞内道路及施工场地平整畅通干净。11.6台车施工现场给排水要统一规划，做到给水不漏，排水顺畅。12 应用实例12.1 工程简介横山隧道

23、位于陕西省横山县境内，是全线范围的重点控制工程。隧道起迄里程为DK333+265DK344+713，全长11448m；隧道设计为双线隧道。隧道最大埋深为283.68m。隧道平面进口DK333+265至DK334+966.83段为半径为3500m的右曲线上，从DK334+966.83至隧道出口DK344+713段为直线；隧道内纵坡为单坡道，自隧道进口至DK335+070为5的上坡,DK335+050至隧道出口为11的上坡。隧道围岩情况总体情况较好，级围岩分布总长度为9710m，占隧道总长的85%；级围岩分布总长度为1513m，占隧道总长的13%；级围岩分布总长度为225m，占隧道总长的2%。12

24、.2 施工情况二次衬砌按照“仰拱先行、拱墙整体衬砌”的原则进行施工。仰拱与开挖面保持30100m，衬砌与掌子面保持60150m，同时防水板的挂设应超前衬砌台车2030m。正洞二次衬砌施工与开挖平行进行，各施工工区正洞每个工作面配备1台12m液压模板台车进行衬砌施工，正洞在衬砌高峰期共计有8台模板台车投入使用，三个斜井井身段各配备1台模板台架进行衬砌施工。衬砌混凝土均在各工区洞外自动计量的拌和站集中生产，混凝土输送车运输，泵送入模，插入式捣固棒捣固。12.3 工程结果评价每台12m的液压模板台车衬砌施工,每月可完成132m以上。改善了工人的劳动条件，提高了工艺水平，质量好，减少干扰。并且能有效的

25、控制好与掌子面的距离，减少不安全隐患。在质量上由于砼的灌注是出于敞开的空间里，可根据需要充分捣固。12.4 施工照片图4 台车现场安装图一图5 台车现场安装图二 4附件1：台车制作及检算 模板台车的强度、刚度校核 计算条件：按每小时浇注2米高度的速度，每平方米承受5T载荷 1、面板校核(每块模板宽度为2000mm,纵向加强角铁间隔250mm) (1)计算单元(q-砼对面板的均布载荷 q=0.5kg/cm ) (2) 强度校核模型根据实际结构,面板计算模型为四周固定模型 根据max =*(b/t)2*q 根据a/b=6 查表得: =0.5 为中心点最大应力 计算得max=108.5kg/cm2=1300kg/cm2 ,合格(3) 刚度校核见强度校核模型根据max =*(b/t)4*(q/E) *t 根据a/b=6 查表得: =0.0284max为中心点最大应力, E 为金属弹性模量,材料为Q235B E=1960000kg/cm.计算得max=0.0164cm0.035cm 合格2、面板角钢校核(每块模板宽度为2000mm,纵向加强角铁间