隧道衬砌台车应用技术

南京市建设工程施工学术论

隧道衬砌台车应用技术

（中建八局第三建设有限公司 210046）

【摘要】：隧道衬砌台车是隧道二次衬砌施工中的一种大型定型施工机械，本文通过隧道衬砌台车的工作原理、技术要求及施工中的注意事项介绍了隧道衬砌台车的安装，砼浇筑施工，可供同类工程施工参考。

【关键词】：隧道；衬砌台车；施工

1 引言

我国地域辽阔，多山岭重丘，山区公路、铁路建设任务十分繁重。而隧道是山区公路、铁路工程结构的重要组成部分之一。因此隧道施工技术与质量在施工中尤为重要，隧道衬砌台车是一种大型定型的施工机械。衬砌台车在隧道施工中的使用满足隧道施工质量要求、提高施工效率、提高施工中的机械化程度和有效降低了人员劳动强度，并使隧道其它部位施工不受干扰。

2 隧道衬砌台车的结构组成

台车机构一般分为行走牵引、车体（龙门架）、模板、液压和丝杠支拆模系统。衬砌台车的正面及侧面构造分别见图1和图2所示。

现将各系统的构成介绍如下： 2.1 地面行走牵引系统

由枕木、轨道、牵引机组组成。枕木采用木质坚硬的松木，牵引机组左右同步布设，并设减速装置，主要负责台车移动。 2.2 车体（龙门架）系统

车体采用桁架结构，横梁采用工字钢拼焊而成，左右各一根；立柱采用HK型钢，并在立柱间设立”米”支撑，其它构件采用各类型钢。衬砌台车车体龙门架需经过受力验收，且刚度和稳定性复合要求。 2.3 模板支撑体系

模板组成主要由顶模、边模，多块拼装而成。模板加工时卷制半径宜比隧道设计半径大5cm，消除施工误差满足隧道净空要求。顶模根据设计要求间距设置预留注浆孔，边模设置50*50cm工作窗口，同时边模模板底应满足于隧道边墙搭建不小于15cm。模板拼装后应对模板错台以及表面进行打磨涂油，从而保障砼外观质量。

1、顶模8466730051001700R552、顶撑R55405013804、横梁10002007505、丝杠支撑6、丝杠支撑I20#4500765 7、立柱8、丝杠支撑9、丝杠支撑12327380[20#650X250X12I20#99.4042°I20#1518377108711、行走系统12、轨道13、枕木14、丝杠支撑1500500X400X12 430R82401155路面设计标高680080001070411100 图1 衬砌台车正面示意图

图2 衬砌台车侧向示意图

500R8540800[20#12.3589°1278R8550405810、丝杠支撑3000300028375142400X250X127480969650R6003005503002784I20#108418343、横向丝杠453R5242R5146

2.4 液压和丝杠支拆模系统

利用液压升降收缩系统以及调节丝杠，进行支模和拆模的施工操作。

3 隧道衬砌台车的拼装与调试

台车由厂家制作，机械运至现场后工人配合进行拼装。台车拼装时应保证地面承载力能满足台车拼装，根据检测结果可对场地进行硬化，以防台车在拼装过程中发生倾覆。衬砌台车属于大型定型机械，由于制作、拼装等造成的偏差可能影响二次衬砌施工质量，因此拼装完成后需对台车进行调试与试车。

1）行走系统完成拼装后，使台车在轨道上进行往返行驶，行驶里程不小于20m，并对试车发现的问题进行加固。

2）检查液压系统与模板尺寸，通过液压系统调节台车模板至设计位置，利用全站仪进行断面复核。并对模板错台以及表面进行抛光打磨涂油防锈。

4 衬砌台车工作原理

衬砌台车断面与隧道断面一致，通过调控台车液压、行走系统完成对隧道模板的支立和拆除，并通过丝杠支撑固定模板。从而使隧道初期支护与台车模板形成一个封闭的界面，利用砼输送泵完成砼浇筑。

5 衬砌台车就位

5.1 轨道安装

1）确定安装的基准：按台车的总图要求，检查地面是否平整，有坡度时（一般为2%），检查坡度是否满足设计要求，保证安装的基准。

2）铺设轨道：轨道选用P43kg/m型钢轨，高度为140mm，支承在200mm的枕木上，轨道必须固定；轨道中心距必须达到设计要求，误差不大于10mm;轨道高程误差不得大于20mm ;轨道中心与隧道中心误差不得大于20mm;枕木强度应满足承载要求，其截面为200mm*200mm，长度为600mm,铺设间距为500mm。 5.2 台车就位

台车模板定位采用五点定位法，即：以衬砌圆心为原点建立平面坐标系，通过控制顶模中心点、顶模与侧模的铰接点、侧模的底脚点来精确控制台车就位。

6 混凝土的配置和运输

6.1 原材料及混凝土的配置

1）砂石集料应符合级配要求，水泥标号不低于425号；

2）水灰比不应大于0.55，严寒地区不应大于0.5；最少水泥用量不应少于200kg/m3拱圈封顶不应少于350kg/m3；

3）冬季施工的防水混凝土，应掺用加气剂降低原有水灰比，并按冬季施工有关要求进行施工； 4）调制混凝土拌和物时，水泥重量偏差不得超过±2%，集料重要偏差不得超过±5%，水及加气剂重量不得超过±2%； 6.2 混凝土制备与运输

隧道模筑衬砌混凝土的配合比满足设计要求。严格控制混凝土质量，特别重视掌握加水量，控制水灰比和坍落度等。在边墙处坍落度应控制在1cm-4cm；在拱圈及其他不便施工处为2cm-5cm。

混凝土拌合后，应尽快浇筑。混凝土的运输时间一般不得超过45min，以防止产生离析与初凝，禁止在运输途中加水，并且在运输途中坍落度损失不应超过30%。原则上应采用混凝土搅拌运输车，采用其它方法运输时，应确保混凝土在运输中坍落度损失不超过规定，已经达到初凝的混凝土，不得重新搅拌使用。

7 模筑衬砌混凝土的浇筑施工要求

7.1 拱圈衬砌混凝土施工

1）拱圈浇筑顺序应从两侧拱脚向拱顶对称进行，间歇及封顶的层面应成辐射状；

2）混凝土的浇筑厚度应根据所用振捣器的作用深度及混凝土的和易性确定，泵送混凝土时，混凝土的摊铺厚度不大于600mm。对称分层连续浇筑，其层间的间隔时间应尽量缩短，必须在前层混凝土初凝之前，将后层混凝土浇筑完毕。层间最长的时间间隔不大于混凝土的初凝时间。 振捣器的移动间距不宜大于振捣器作用半径的1.5倍且插入下层混凝土内的深度宜为50-100mm,与侧模应保持50-100mm的距离,振捣时防止触碰模板、钢筋，每一振点的振捣延续时间宜为20~30S,以混凝土不再沉落，不出现气泡，表面呈现浮浆为度。

3）在混凝土浇筑过程中，应及时清除混凝土表面的泌水。泵送混凝土的水胶比一般较大，泌水

现象也较严重，不及时清除，将会降低结构混凝土的质量。

4）混凝土浇筑时，设专人检查支撑、模板等稳固情况，当发现有松动、变形、移动时及时处理。 5）混凝土浇筑时，控制浇筑速度，速度控制在每小时15m3左右，以防止浇筑速度过快而出现爆模。

6）为保证混凝土的密实性，采用高频振捣器振捣，辅以附着式震动器。每个台车附着式震动器不应少于14个，均匀分布。 7.2 拱顶衬砌混凝土施工

1）混凝土泵送软管从模板台车的进料窗口（从最低一级窗口逐渐上移）处注入混凝土。当混凝土浇筑面接近顶部（以高于模板台车顶部为界限），进入封顶阶段，为了保证空气能够顺利排除，在堵头的最上端预留两个圆孔，安装排气管，其大小以φ50mm为宜。排气管采用轻质胶管或塑料管，以免沉入混凝土之中。将排气管一端伸入仓内，且尽量靠前，以免被泵管中流出来的混凝土压住堵死，另一端即露出端不宜过长，以便于观察。随着浇筑继续进行，当发现有水（实为混凝土表层的离析水、稀浆）自排气管中流出时（以泵压≤0.5 MPa为宜），即说明仓内已完全充满了混凝土，立即停止浇筑混凝土，撤出排气管和泵送软管，并将挡板的圆孔堵死。

2）封顶混凝土按规范严格操作，尽量从内向端模方向灌注，排除空气，保证拱顶灌注厚度和密实。

8 衬砌砼养护与拆模

衬砌混凝土灌筑后10h~12h应开始洒水养护，以保持混凝土良好的硬化条件。养护时间应根据衬砌施工地段的气温、空气相对湿度和使用的水泥品种确定，使用硅酸盐水泥时，养护时间一般为7~14天。寒冷地区应做好衬砌混凝土的防寒保温工作。

模板的拆除应满足下列要求：

1）不承受荷载的衬砌，混凝强度不小于5MPa或拆模时混凝土表面棱角不致损坏，并能承受自重。

2）承受较大围岩压力的衬砌，混凝土强度应达到设计强度的100%。 3）受围岩压力较小的衬砌，混凝土强度应达到设计强度的70%。

4）围岩较稳定，地压较小的衬砌，混凝土强度应达到设计强度的40%，即可拆模。

9 结语

南京火车站北广场红山南路隧道工程采用衬砌台车模筑二衬砼于2012年1月衬砌砼浇筑完成。混凝土质量符合要求，外观质量较好。通过施工有以下体会。

1）衬砌台车行走系统简易有效，液压升降支撑系统稳定,操控性良好。

2）衬砌台车在隧道工程中的应用，减少劳动力的投入，减轻了劳动强度从而有效得提高隧道工程施工效率与施工质量。

3）衬砌台车属于大型定型模板机械设备，需加强现场管理与操作手的质量安全量意识，以避免发生不必要的安全事故。