衬砌模板台车在地铁车站主体施工中的应用

2022-06-01赵楠

设备管理与维修 2022年8期

赵楠

（中铁十九局集团轨道交通工程有限公司，北京 101300）

0 引言

模板台车的概念最早始于20 世纪中叶，并在1980 年代被英、美、日等国家广泛应用于铁路、公路、水工及地铁隧道的工程建设中[1]。我国模板台车的首次应用是在1978 年建设的大瑶山隧道，由于模板台车自身的技术优势被广泛应用于国内的隧道建设中。当前地铁车站主体衬砌施工建设并未充分利用衬砌模板台车方法，而是依旧沿用传统的三角支撑施工法及支架模板法，所以围绕衬砌模板台车在地铁车站主体施工中的应用进行分析研究，旨在为衬砌模板台车在地铁车站主体施工中的应用发展提供参考。

1 地铁车站主体衬砌方法对比分析

地铁车站主体衬砌方法主要包括钢模板同三角支撑结合施工技术、支架模板技术及模板台车技术。

1.1 钢模板同三角支撑结合施工技术

实现原理是利用三角钢支撑或万能杆件搭建支撑系统，利用整块钢膜搭设模板，通常应用于地铁车站主体的侧墙衬砌建设[2]。此施工技术的优势表现为：混凝土施工质量提高，混凝土光滑度及平整性有保证，没有错台现象。在安全稳定性方面，由于侧墙衬砌不受侧方受力影响，有效提升了支撑体系的水平结构稳定。钢模板同三角支撑结合施工技术不足主要表现为：由于主要利用整体模板进行地铁车站侧墙结构施工，无法单独依靠人工完成，需配合大型垂直吊装及运输设备。由于模板与侧墙的浇筑过程并非整体一气呵成，导致每层浇筑难免会产生施工缝隙，如防水处理不当会导致渗水。

1.2 支架模板施工技术

实现原理是通过利用满堂钢管组成支架构建车站主体支撑，利用方木构建车站主体模板的龙骨，整体搭建完成，利用竹胶板或胶合板形成混凝土表面从而建立整体结构[3]。此种方式仍普遍应用于地铁车站主体的衬砌施工，其技术优势主要表现为：安装方便，无需使用大型吊装设备，使用辅助设备不多，可通过人海战术实现赶工期的目的。但该技术的劣势也比较突出：由于人工进行钢管搭接，实施空间有限，导致实施效率低、工作量大、人工施工成本高。钢管及模板搭接可靠性低，质量不易保证，经常发生混凝土漏浆或侧墙变形的现象。木质模板由于高频率的拼装导致混凝土平面不平整，拼接缝易错位，施工难度大。

1.3 模板台车技术

模板台车施工技术的实现原理是将支架建设成为一个整体，并配合行走设备使用，利用可调节的液压油缸使之与钢制模板连接，实现地铁车站主体的自动化的衬砌施工[4]。利用模板台车施工无需大量使用大型吊装机械，对定位模板操作便捷，混凝土施工平整度能够得到保障。模板台车可以重复利用，为侧墙混凝土的养护工作提供了便利，提升了混凝土浇筑整体质量效果。模板台车设计施工无需考虑混凝土的侧方受力问题，降低了人工及钢管材料施工成本。模板台车施工特别适用于地下长条状环境施工，其技术优势主要表现为：完成浇筑后侧墙结构质量能够得到保证，混凝土可以得到及时养护处置，有效减少了混凝土收缩缝的出现，混凝土平整度完成好，避免发生孔洞、气泡、麻面蜂窝等质量缺陷。有效减少人工投入，施工操作方便，施工效率有效提升，有利于后期的修理和养护，同时对环境影响较小。

2 应用于地铁车站衬砌模板台车系统构成

应用于地铁车站衬砌模板台车系统主要由支撑系统、模板系统、门架系统、附属系统、行走系统及液压系统组成。

2.1 衬砌模板台车支撑系统

衬砌模板台车支撑系统的功能是用于支撑混凝土在浇灌过程中引起的侧压力，以及对衬砌模板台车的模板的受力支撑和位置调节（图1）。支撑系统的侧方位螺旋丝杆安装在模板与门架中间，在地铁车站主体施工衬砌时保证模板的综合刚度满足施工需求。支撑系统托架支撑千斤顶安装在门架纵梁下方，衬砌模板台车运行时托架支撑千斤顶用来支撑轨道面，以支撑台车的整体重量及混凝土的重量，进而缓解门架纵梁的作用力，提升混凝土浇筑时的纵梁和托梁的受力均衡，为托架的安全可靠提供保证。

图1 衬砌模板台车支撑系统

2.2 衬砌模板台车模板系统

衬砌模板台车模板系统由加强筋、边裙和面板构成，通过使用螺栓将模板固定，方便模板的装卸及位置移动。托架用于连接顶端模板及门架体，用于承担混凝土浇筑时的上方重量及模板自身重量，并利用托架的液压油缸和支撑千斤顶将受力传至门架。门架与侧边模板之间通过焊接槽钢侧边模板丝杠及通梁相连，以满足模板系统的刚度要求。

2.3 衬砌模板台车门架系统

衬砌模板台车门架系统主要采用型钢材料制造，其功能是用于完成衬砌模板台车的刚度及强度要求，大体由横梁、纵梁、斜撑、立柱、行走部件、立柱顶端竖拉连杆及立柱侧边斜拉连杆构成。衬砌模板台车门架系统搭建便捷，设计结构科学，部件连接使用螺栓节点板式连接技术，装卸方便，易于搬运。

2.4 衬砌模板台车附属系统

衬砌模板台车附属系统由梯子及操作平台构成，操作平台主要用于技术人员操作运行衬砌模板台车，梯子架设在操作平台与地面之间，便于技术人员能够到达操作平台进行操作。

2.5 衬砌模板台车行走系统

衬砌模板台车行走系统的实现原理是利用电机减速器实现衬砌模板台车的直连传导驱动，用以保证衬砌模板台车行走时的稳定和安全，其安装位置是衬砌台车门架下纵梁的底部。

2.6 衬砌模板台车液压系统

衬砌模板台车液压系统由液压缸和液压泵站组成。液压泵站多为立式封闭结构，安装在油箱内部，用于操作的路由方向控制阀体安装在易于操作的油箱顶端；液压缸主要用于完成衬砌模板台车的定位、立模和收模功能，可细分为侧模缸、升缸和平移缸。

3 衬砌模板台车在地铁车站主体施工中的应用

3.1 衬砌模板台车现场拼装及找平

在衬砌模板台车进入地铁车站主体施工现场前应进行部分结构拼装，在拼装连接数据及拼接尺寸符合标准后，根据组装顺序将构件运送至车站主体现场。在支撑系统架设、临时支撑系统拆除、分离支撑系统与穿行支架时均应时刻监测支撑系统杆件的受力数据，从而时刻调整地面受力点的措施应对，科学进行支撑装置的安装与拆卸。在完成衬砌模板台车整体现场安装，应对模板进行必要的找平、除锈操作，针对不方便修整的模板接缝进行打磨、加垫或抹腻子的方式进行找平处理，从而消除接缝。完成试运行检测校验后，即可进行衬砌模板台车的应用作业环节。

3.2 衬砌模板台车立模就位

拼装调试完成后，将衬砌模板台车行走系统启动，移动到设计浇筑混凝土处，利用丝杠千斤顶将底部行走纵梁移动至钢轨处并固定。利用全站仪进行轮廓线特征点及衬砌中心线的测量标记，将模板支撑并在指定位置定位，加固处理。用木板将衬砌模板台车边缘模板进行封闭处理，在衬砌模板台车拱顶不浇筑混凝土位置安装抗上浮设备，一侧在衬砌模板台车顶端固定，另一侧固定在施工位置拱顶初支面，避免衬砌模板台车进行混凝土浇筑过程产生上浮。

3.3 衬砌模板台车浇筑混凝土

衬砌模板台车混凝土浇筑顺序应按照自上而下的分层左右对称完成，应先从侧模下位置开始，浇筑高差应控制在0.5 m 之内。混凝土利用传送泵传导，起初振捣利用插入振动棒，然后利用振捣器进行3 m 距离振捣，振捣时避免混凝土灌满而产生超压，对模板支撑系统造成损坏。衬砌模板台车对混凝土封顶操作过程中，应利用混凝土传送泵的低档位速率进行浇灌，对混凝土压力数值进行科学监测，以防止因混凝土浇筑过满导致压力升高而引起模板变形。