楚烽隧道12m防水板钢筋自动化安装一体台车施工技术

李双将

摘 要：结合郑万高铁施工实践通过采用12m防水板钢筋自动化安装一体台车施工技术有效解决了高铁大断面隧道施工期间多工序作业相互干扰，一机多用，增大了作业空间，更好地减小了人员劳动强度和工作效率，提高了施工的安全质量等问题。同时一次性铺设6m宽幅防水板减少搭接，更好地保证了防水系统整体效果，充分地提高了大断面隧道施工质量、安全可控程度。可为类似工程提供参考和借鉴。

关键词：防水板 二衬钢筋 自动 一体台车

中图分类号：U451.4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）01（a）-00-03

隧道施工既要保障各工序有效衔接，减少干扰，又要保障机械设备作业空间。郑万高铁楚烽隧道采用12m防水板钢筋自动化安装一体台车施工技术，有效地进行一机多用，可以施工土工布、6m宽幅防水板、二衬钢筋安装等工序，节省作业空间，减少干扰，减少工序时间，减少工人劳动强度，提高了防排水质量，减少损耗，极大地提高了隧道施工质量与速度。

1 工程概况

郑万高铁湖北段楚烽隧道位于湖北省保康县，全长8708m，为单洞双线隧道。洞身主要通过志留系页岩夹砂岩，奥陶系炭质页岩、硅质页岩、前震旦系编制砂岩夹砾岩、页岩，断层角砾岩、断层压碎岩等底层，隧址区岩溶中等～强烈发育。

开挖断面大，III～V级围岩面积是139.9～155.05m2。隧道土工布单幅宽3m、单卷长60m，重72kg；防水板采用6m宽幅防水板。单卷长30m，重360kg；衬砌主筋主要为HRB400φ25、HRB400φ22，设计间距20cm，全环单根长26.5～27m，重100～110kg。

2 施工原理

防水板鋼筋自动化安装一体台车如图1所示，施工效果如图2所示。

2.1 台车结构组成

台车主要参数：有效长度12m，行走限速3.4m/min，总重量28t，限高6.2m，限宽5.1m。正、侧面图如图2、图3所示。

2.2 台车主体

台车主体由钢结构框架焊接和螺栓连接等方式，结构简易，受力安全。受力杆件是由钢结构栓接而成，主要用于安装防水板铺设系统和钢筋提升系统等，其上设有可伸缩的工作平台。

2.3 行走系统

台车采用轮轨式行走装置。两侧各有4台2.2kw带有滚轮的电机，2台用于行走，剩余2台用于顶升。轨道两端设置有双向液压锁，当台车到位后自动锁牢，防止台架在外力下自由移动，避免溜车事故。

2.4 铺设系统

铺设装置与台车长度一致，由2台2.2kW的电机系统控制可装铺设卷材的滑座在弧形轨道走梁上自由移动，滑座可控制铺设方向，保证铺设面平整、到位。

（1）在台车一侧的底层平台上沿台车纵向设置土工布防水板盛具，在夹具夹持通过传动链拉展时能滚动出布，起减小摩擦，防止磨损，同时起限位作用。

（2）在盛具上一层平台下方适当位置设置卷扬机。

（3）在盛具另一侧台车底层平台设置一组往复式链式传动装置，其多股传动链沿隧道纵向均布且与隧道环向平行，传动链外侧穿行于台车组合式顶出装置与洞壁间间隙，内侧从组合式顶出装置顶出杆内或下穿行，从而形成闭合式传动链。

（4）在台车环向适当位置设置若干组二衬环向钢筋组合式顶出装置。

（5）夹具将土工布（防水板）出布端夹持，拉展时，避免布与组合式顶出装置及台车台架刮蹭。

2.5 提升系统

提升系统在台车两端，由4根管桁架刚性连接而成，为凹槽形式，是铺设二衬钢筋的吊升作业平台，平台可沿隧道纵向旋转90°，可一次性容纳提升15根二衬环向钢筋。其结构如图4所示。

（1）在台车环向设置同二衬弧形轨道（半径小于二衬半径），并可沿台车纵向移动。（2）设置驱动弧形轨道沿台车行走的往复式装置。（3）设置环向钢筋拉拽装置。（4）设置钢筋由地面到入轨点的拉拽装置。（5）弧形轨道的适当位置设置钢筋的入轨点高度适当，太靠地面，钢筋入轨后会变形。（6）入轨点设可调导向轮使钢筋入轨，沿途在适当位置设置一定数量的限位轮。钢筋拉曳端到位后，将末端归置至所需处位置。

2.6 顶升系统

钢筋顶升装置由二衬钢筋纵向卡具和环向支撑组成。钢筋顶升定位，竖向3排卡距，横向4排（左右各2排）。顶升装置如图5所示。

3 施工方案、方法

3.1 施工方案

现场施工采用防水板钢筋自动化安装一体台车之后仰拱填充，考与到仰拱栈桥引桥的作业空间，同时下方可以满足其他工序设备和人员正常通过。当台车就位后，就可以进行土工布、防水板、二衬钢筋安装等流水工序作业。当下一板12m区段，监控量测数据已稳定，仰拱填充强度已达到≥70%后，就可以进行下一个12m的循环施工。

3.2 施工方法

3.2.1 土工布（防水板）铺设

（1）将待铺设的土工布（防水板）运送至台车旁，放置到盛具所在平台，用卷扬机将其吊入盛具中。

（2）用夹具将土工布（防水板）卷外漏端夹住，同时将夹具多点固定到往复式链式传动装置的传动链上。

（3）启动往复式链式传动装置，土工布（防水板）被闭合式传动链内侧托住，同时外侧将其沿隧道洞壁拖拽至台车另一端，将整个台车外部覆盖，土工布（防水板）出布长度适中。

（4）启动组合式顶出装置，将铺展开的土工布（防水板）沿洞壁顶升到位

（5）人工将土工布（防水板）与已铺覆好部分边沿对齐，并留足搭接宽度进行固定。

3.2.2 二衬钢筋安装

（1）将加工好的多节钢筋采用套筒连接成环向钢筋交底长度。

（2）二衬环向钢筋铺设准备：将弧形轨道停靠在台车主体前进一端，通过人工或钢筋入轨辅助装置将待铺设的至少一支二衬环向钢筋的前端拉拽至入轨导向装置处；一次可装入15根钢筋。

（3）二衬环向钢筋拉拽就位：将一端已拉拽至钢筋入轨导向装置处；通过牵引驱动装置和柔性牵引构件拉拽该待铺设的环向钢筋，以使其在弧形轨道上弯曲成弧拱形；

（4）装好环向钢筋的弧形盛具，在旋转驱动机构中的动力装置——电动辘轳和钢丝绳的牵引下围绕其转轴90°旋转由地面转至台车前端立面。

（5）钢筋末端限位：通过端部限位装置对钢筋的两个端部进行限位，并解除二衬环向钢筋与拉拽小车的固定连接状态。

（6）钢筋排布及一端固定：将弧形轨道从台车主体一端向另一端移动；在前行的连续移动或间断停顿过程中，按纵向分布位置和数量从弧形轨道上将环向钢筋取下，并将取下的钢筋一端与对应侧隧道矮边墙中伸出的预留钢筋焊接固定。

4 综合效果

（1）降低工人勞动强度，该台车与简易台车相比能显著减少劳动强度。防水板自动铺设装置无需辅助工具可轻松实现铺装，安装二衬钢筋时，利用定位杆上的钢筋卡槽可将数根长达26m的环向钢筋一次性提升至拱顶，一次性安装。

（2）提高了施工质量。相比传统工法，防水板和土工布铺设过程中能及时调整铺设位置，土工布的固定和防水板的焊接方便，杜绝出现防水板局部焊穿、漏焊的现象，保证了焊接质量，利用提升装置能轻松将整环二衬钢筋提升至相应位置，保证了钢筋间距的要求。

（3）提高了施工效率，每个班次作业人数减少。与传统工效对比，台车铺敷行走驱动装置实现了自动上料，该台车安装一板土工布、6m宽幅防水板从4人减少至2人，从24h减少至12h；二衬钢筋安装从12人减少至8人，从18h减少至13h。

（4）工作安全系数高。台车有规范和完整的液压和电路系统。台车的固定平台设有护栏、护梯，保证了施工人员安全。

（5）作业平台丰富。台车上设有两层推拉式工作平台，不影响台车移动。

5 结语

防水板钢筋自动化安装一体台车是在大断面隧道施工中具有自动行走，自动铺设土工布、防水板，自动提升并安装钢筋的一种新型台车，实现隧道施工“以工装保证工艺，以工艺保证质量”的目标。操控简便，行走灵活，结构稳定，安全可控。更好地加快工序衔接，加快施工进度，保证施工质量，减少劳动强度，降低安全风险，提高了隧道施工的综合工效，进一步提升了高速铁路大断面隧道机械化配套施工水平，提高了隧道施工的综合能力。

参考文献

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[2] 朱科.铁路隧道施工机械化配置的九条线作业线配置施工技术探讨[J].铁道建筑技术，2018（4）：94-98.

[3] 闫艳辉，王柏松.一种新型防水板铺设台车[J].机械工程师，2016（1）：194-196.