解安门

摘 要：兰州南绕城高速公路9标黄土隧道一衬模筑砼利用液压台车进行施工，提高了施工效率。使用液压台车使模筑砼外观线形与平整度良好，保证了二衬砼厚度和防水板施工质量，减少工作强度，确保施工安全，加快施工进度，省工省时，经济效益明显。

关键词：隧道;模筑砼;液压台车;技术应用

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）06-0133-02

1 背景和起因

1.1 项目简介

由中交二公局承建的兰州南绕城高速公路LRN09标起点桩号YK28+450，终点YK32+500，路线全长4.208Km。其中隧道4886.496m/3座，西山岭隧道长度850m，石板山隧道长度1299m，贾家山隧道长度850m。

1.2 隧道工程简介

本标段三座隧道围岩全部为Ⅴ级，主要为中更新统冲洪积黄土，隧道进出口为第四系上更新统风积黄土，硬塑状，大孔隙，疏松。隧址区有土湿陷性黄土，土层厚约30m，湿陷性等级为Ⅳ级，开挖后易坍塌。隧道洞顶埋深3-158m，一衬设计为模筑砼衬砌结构（浅埋段一衬厚度50cm、深埋段一衬厚度45cm）。

由于一衬模注砼施工从掌子面开挖、立拱架、超前支护、支模板、加固支撑到浇筑砼，循环周期較长。当围岩较差时，易掉土或坍塌造成人员伤害。因此，经理部将黄土隧道开挖与支护施工作为本项目隧道施工安全管理的重点，并成立QC小组解决黄土隧道施工中技术难题和施工安全问题。

1.3 模筑砼施工方案比选

初期支护模筑砼施工方案：（1）钢拱架安装完成后，利用工字钢支撑小模板分段拼装成型，人工逐层浇筑砼的传统施工方法。（2）利用液压台车一次拼装定形，泵送砼入模浇筑的新工艺。

隧道洞口浅埋段一般围岩不好，稳定性差，开挖进尺应严格控制，宜选用钢拱架支撑小模板分段拼装法施工;当进入深埋段时掌子面围岩相对变好且比较稳定，为确保施工进度、人员安全及砼的外观质量，宜采用液压台车进行施工。

2 设计与加工

2.1 设计理念

隧道一衬砼液压台车设计时考虑隧道黄土围岩比较软弱，采用轮胎行走以方便台车的移动，液压台车由5块模板组成，利用液压操作进行安装与拆除。为节约时间和避免人员窝工问题，故将台架部分和模板部分设计为可分离结构，砼浇筑后台车模板不动，可以先退出台架为下一循环的开挖、立拱架、打超前小导管提供作业空间;当砼达到足够强度时，推进台架进行拆模，然后进行下一循环的模板定位。因此，使用一衬砼液压台车可以节约时间，操作方便，避免窝工，加快模板安装与拆除的速度，大幅降低工人的劳动强度，同时还保障了施工安全，确保隧道两次衬砌砼的质量。

2.2 模板系统设计

为方便台车模板的安装和拆除作业，液压台车设计为5块大模板，分别由顶板、侧板和底板组成。板宽243cm，环向弧长为115.8cm+478.8cm+705.1cm+478.8cm+115.8cm，台车模板半径按设计加工，隧道初期支护净空半径为603cm。面板厚度10mm，纵横肋设环向等间距5道I16工字钢，纵肋每米设置一道100×10mm的钢板连接。每块模板之间用活动转轴连接;顶板下部设自动行走系统和2个横向液压油缸进行顶板纵横方向的调整，顶板预留混凝土泵送孔;两边侧板设支撑杆和液压油缸调整侧板定位;两侧底板设置4根支撑杆，利用手拉葫芦起吊底板（详见图1、图2）。

2.3 台架部分设计

（1）液压台车骨架组成：行走轮胎、支撑腿、底梁、立杆、顶梁、横梁、斜撑、顶部模板行走轨道和液压系统等。（2）液压台车行走系统由4轮组成，利用装载机推拉行走。由支撑腿、底梁、立杆、顶梁、横梁、斜撑焊接成门式台架，宽5.50m、长4.53m、高4.40m，用4根支腿支撑，每个支腿上设置液压油缸，控制台架的升降。底梁由H50型钢焊接形成，立杆、顶梁、横梁、斜支撑采用I16工字钢材料。台架上部横梁布设顶部模板移动轨道，并在台架上安装操作平台。（3）在模筑混凝土浇筑前，利用6个支腿对台架进行支撑，在轮轴下用千斤顶加固，避免混凝土浇筑时因重量增加引起轮胎的沉降;并在两边底梁间安装水平支撑梁进行加固。

3 施工方法及工艺

3.1 施工方法

针对本标段三座隧道围岩均为黄土，围岩级别Ⅴ级，采取上下台阶和环形开挖预留核心土法进行施工，模筑砼液压台车主要用于隧道初期支护上台阶的模筑砼浇筑施工。

3.2 施工工艺

3.2.1 步骤一

（1）进行隧道开挖断面放样定位。（2）预留核心土环形开挖（利用改换为单齿松土器的挖掘机开挖，人工精确修整断面），开挖进尺应控制在2m左右。（3）利用机械将模筑砼台车推到作业面就位。（4）使用台车液压操控键将顶部模板退出，利用前部台架安装拱架。（5）人工配合机械将拱架运到台架上，完成拱架安装。

3.2.2 步骤二

（1）利用液压操控键将台车模板行进至掌子面50cm处。（2）控制台架液压系统将台车顶部模板整体顶升到位。（3）通过台架顶部轨道和液压操控系统进行模板纵向和横向微调。（4）在顶模准确定位后，利用液压操控键将侧板就位，然后支撑固定。（5）利用手葫芦将两侧底板安装就位，利用撑杆固定。底板应固定在模板上，确保台架拆除后模板不下沉。

3.2.3 步骤三

（1）在台车下设置千斤顶及支腿，确保砼浇筑时模板不下沉。（2）在底梁之间设置水平支撑。（3）对模板整体进行检查微调。（4）模板定位准确后封堵端头。（5）安装砼输送泵，开始浇筑一衬模筑砼。（6）利用附着式振动器使砼振捣密实，通过试验确定最佳振捣时间，使砼内实外美。

3.2.4 步骤四

（1）砼强度达到设计值50%左右，拆掉与台架连接的支撑杆件和液压管道。（2）拆除台车下部的千斤顶和支撑杆件。（3）拆除台车底梁间的水平支撑杆件。（4）利用液压操控键将台架整体降落，利用机械移出台架，提供掌子面开挖工作面。（5）进行测量放样，利用机械配合人工进行开挖掘进。

3.2.5 步骤五

（1）掌子面开挖成形后，将液压台车前进到掌子面就位。（2）人工配合机械将拱架运到台架上，完成拱架安装。（3）将台架退回到模板下方，通过液压系统顶升台架，连接模板液压系统。（4）清除底板之下土方为拆模提供空间，利用手拉葫芦配合液压系统收回两边底板。（5）利用液压操控键将台架整体降落，然后将液压台车整体推进到下一循环的作业面，调整模板准确定位，进行模筑砼浇筑的准备工作。（6）在拆模之后，利用雾炮车对模筑砼进行保湿养生。

重复以上步骤，完成下一循环的施工掘进和一次衬砌砼施工。

4 成效与反响

4.1 新工艺解决的问题

采用传统的小模板分段拼装法施工，需要人工安装模板与拱架，并且加固支撑和砼浇筑必须分段分层完成，模板安装时工人要进入拱架与两侧开挖面之间作业，工作量和施工难度很大，存在比较严重的安全隐患。砼浇筑时容易出现漏浆、错台问题，模板拼缝很多，大面平整度差，线形不顺畅，砼外观质量差，影响二衬厚度指标及防水板施工质量与使用寿命。

4.2 新工艺产生的效率

采用模筑砼液压台车施工，机械化、自动化程度较高，台车液压系统使模板定位加固迅速;利用泵送砼一次性浇筑提高了工作效率，降低了作业人员的工作量，有效提高隧道模筑砼施工的工程质量。

4.3 新工艺产生安全效果

采用模筑砼液压台车施工，液压台车自动完成模板拼装，避免将工人置于危险的环境下。同时，为掌子面施工提供了作业台架，当工人在台架下安装拱架和调整模板时，如果掌子面或拱顶出现局部掉土掉渣险情时，渣土直接落在台架上，避免坍塌或掉土对工人造成直接伤害。相比于传统的小模板施工工艺，开挖支護班组的工人具有一个相对安全的作业环境。

5 探讨和评论

不足之处：由于隧道一衬砼液压台车是针对本项目黄土隧道软弱围岩施工探索设计而成，以前都无成功的先例。因此，模板厂加工的液压台车都缺少规范性，且存在较大的差异。其中有些台车设计制造比较完善，有些台车还存在一些缺陷。如我部一个台车因下部水平支撑杆件位置有些靠前，影响核心土的预留长度，存在一定的安全问题;个别台车底板支撑刚度不足，底板处易发生胀模，存在小边墙结合处线形不顺的问题。因此，隧道一衬模筑砼液压台车只有在施工实践中不断地改进才能更加完善。

总之，通过我部对隧道初期支护模筑砼液压台车的施工应用，大幅提高了工作效率和经济效益，减少了工人的劳动强度，提高了隧道施工的安全性，确保了二次衬砌砼的施工质量、外观线形和大面平整度，使隧道施工进度加快，我部三座隧道在全线16个标段中率先贯通。

参考文献

[1] 王乾，曲立清，郭洪雨，王全胜.青岛胶州湾海底隧道围岩注浆加固技术[J].岩石力学与工程学报，2011（04）：34-35.

[2] 苏惠.破碎介质中隧道围岩应力有限元分析[J].石家庄铁路职业技术学院学报，2011（01）：67-68.

[3] 龚建伍，夏才初，雷学文.浅埋小净距隧道围岩压力计算与监测分析[J].岩石力学与工程学报，2010（S2）：23-24.