自行式砼衬砌钢模台车在隧道工程中的应用

庄严

自行式砼衬砌钢模台车系统是一种能够自行行走、自带模板的施工机械，在施工中利用台车大刚度台架承重并采用液压千斤顶对模板进行支撑，实现隧道二衬砼现场浇筑。本文阐述了采用自行式砼衬砌钢模台车施工隧道二衬砼的具体施工过程。

一、自行式砼衬砌钢模台车组成

（一）钢模台车总体构造

（二）台车架

台车架是自行式砼衬砌钢模台车的主承力结构，在施工中需承受隧道二衬砼部分自重及砼浇筑时产生的侧向压力，因此要求台车架具有较大的强度及刚度。台车架由多片（一般6片，每片间距约2.4m）门式构件，通过顶部、侧向连接构件及底部纵梁连接成整体，由台车架前、后各两个支腿支撑于地面。

（三）模板及模板支撑系统

自行式砼衬砌钢模台车模板及支撑系统由固定式模板及支撑（顶模部分）和活动式模板及支撑（侧模部分）两部分组成。固定式模板及支撑设置于门式台架横梁上方，施工隧道拱顶二衬砼，砼自重产生的垂直重力通过模板下方支撑立柱传递至门式台架横梁;活动式模板及支撑设置于门式台架两侧，施工隧道侧墙二衬砼，侧墙二衬砼浇筑时产生的侧向水平压力通过模板后方的千斤顶传递至门式台架立柱。

（四）液压系统

自行式砼衬砌钢模台车液压系统的功用是方便、快捷的完成支、收模，即顶模升降和支撑侧模。液压系统由一个液压站、四个台车升降主缸、四个辅助行走缸、四个水平位置调整缸、两组侧缸和液压控制系统组成。四个台车升降主缸分别位于台车四角，用于台车整体升降，实现顶模立模、脱模功能;四个辅助行走缸分别布置于台车架两侧纵梁，与台车升降主缸配合，通过台车交替升降，实现台车、走行轨道交替前移;四个水平位置调整缸分别位于台车四角支撑钢凳，当台车走行就位后，通过其水平伸缩，达到调整台车平面位置功能;两组侧缸布置于台车两侧，一端与侧模连接，一端与台车架立柱固定，通过其收缩，达到侧模支撑及脱模功能。

（五）走行装置

行走装置包括两条走行轨道、四个走行支腿及走行轮、驱动机构等。

二、自行式砼衬砌钢模台车施工隧道二衬砼施工工艺

（一）施工工艺流程

（二）钢模台车拼装

—拼装场地平整

钢模台车拼装场地选取应考虑台车拼装完后的进洞便利，同时考虑应可能减少土石方开挖、回填工作量，达到减少成本目的。平整后的场地应有足够的面积和一定的承载力，同时场地四周要做好排水措施。

—台车架安装

根据钢模台车尺寸，在场地标出台车四角位置。首先摆放台车四角支撑钢凳及两侧走行轨道并进行抄平;在支撑钢凳上安装台车四角升降主缸底支撑立柱和在走行轨道上摆放台车走行支腿（带走行轮）后，将台车两侧底部纵梁分别套进支撑立柱及走行支腿;依次安装台车门式构件（门式构件由两侧立柱和横梁构成，单个门式构件先在场地拼装成整体）并将门式构件连接成整体。

—模板及模板支撑系统安装

钢模台车模板及支撑系统由固定式模板及支撑（顶模部分）和活动式模板及支撑（侧模部分）两部分组成。先安装顶模部分，再安装侧模部分。顶模部分安装时，先安装门式台架横梁上方纵、横梁模板托架，再安装顶模立柱，最后安装顶模面板;侧模在钢模台车两侧，根据隧道断面尺寸，一般左、右各两片，每片侧模预先在场地拼装成整体，侧模和顶模及侧模与侧模连接采用销接，以便连接处可以适当的转动。

—液压系统安装

液压系统包括一个液压站，台车升降、调整及侧模支撑千斤顶，液压控制装置及油路组成。先进行台车升降、调整及侧模支撑千斤顶安装，然后安装液压站及液压控制装置，最后连接油管。

—平台及栏杆安装

—钢模台车调试

—钢模台车验收

（三）自行式砼衬砌钢模台车行走、就位及支模

钢模台车拼装完成并验收完毕后，自行移动至隧道二衬砼浇筑部位。钢模台车走行时，辅助走行缸顶升，将走行支腿及走行轮坐落至走行轨道，继续顶升油缸，最终将整个台车通过走行支腿及走行轮坐落于走行轨道;开动走行驱动机构，台车通过走行支腿及走行轮沿走行轨道移动，至台车走行轨道末端停止;辅助走行缸回缸的同时，台车升降主缸顶升，使走行支腿及走行轮脱离走行轨道;开动走行轨道驱动机构，使走行轨道前移;重复上述行走步骤，直至台车移动至二衬砼浇筑位置。

通过水平位置调整缸，使钢模台车精确就位。通过台车升降主缸，将台车顶模顶升至设计标高;通过两组台车侧缸，将台车侧模顶至设计位置，安装二衬堵头模板，台车支模完成。

（四）二衬砼浇筑及脱模

二衬砼浇筑前，通过辅助走行缸将走行支腿带走行轮落至走行轨道，同时旋转台架纵梁底部丝杠，将丝杠旋至地面支撑垫板，增加台车着地点，以分散二衬砼在浇筑时的自重力。

二衬砼采用混凝土泵输送至位于台架顶层平台的砼分流装置，通过砼溜槽将砼对称引流至台车侧模浇筑窗口，浇筑窗口根据隧道断面尺寸分多层布置，由低到高依次对称分层浇筑，每层浇筑快结束时，关闭该层浇筑窗口，移至上层浇筑窗口继续浇筑，直至砼浇筑至拱顶处。浇筑拱顶砼时，撤除砼分流装置和溜槽，直接将砼输送泵管连接于设置于拱顶模板的砼输入管，将砼压送至拱顶，当拱顶模板内充满砼后，保持一定的泵压并维持一段时间后关闭砼输入管阀门方可撤除砼泵管，待拱顶砼初凝后，拆除固定于模板的砼输入泵并进行清理，以备后用。砼采用附着式振捣器进行砼振捣，浇筑窗口附件可以辅以振捣棒振捣。

二衬砼凝固并达到一定强度后，进行钢模台车脱模。首先通过两组侧缸收缩，完成台车侧模脱模;然后旋转台架纵梁底部丝杠，解除丝杠竖向支撑;最后通过台车升降主缸及走行辅助缸收缩，完成台车顶模脱模。

（五）按上述步骤进行下一节二衬砼施工，直至隧道二衬砼浇筑完成。

三、自行式砼衬砌钢模台车施工隧道二衬砼注意事项

1、为防止砼流动引发钢模台车向前位移导致台车脱模事故，二衬砼浇筑时，台车模板内前、后砼面高度差不应超过0.6m。

2、為防止砼左、右侧压力不平衡引发台车左、右位移，砼浇筑时左、右混凝土面高度差不应超过0.5m;

3、为防止二衬在砼浇筑过程中模板侧压力过大，一般情况下，混凝土初凝时间5小时内的，混凝土垂直浇筑速度小于1.5m/h;混凝土初凝时间6小时内，混凝土垂直浇筑速度小于1.2m/h。

4、浇筑混凝土至最后封顶的后期，必须使用低速，由里至外换注浆口进行混凝土浇筑，并时刻注意混凝土泵送压力的变化，避免混凝土住满后仍强行泵送从而导致压力过大使模板变形。

四、结语

综上所述，通过结合隧道二衬砼施工中采用自行式砼衬砌钢模台车工程经验，从自行式砼衬砌钢模台车拼装、就位、砼浇筑、脱模、行走等方面来系统探讨了自行式砼衬砌钢模台车法的关键工艺，采用采用自行式砼衬砌钢模台车施工隧道二衬砼，无需现浇砼施工常用的支架、模板搭设、安装及拆除等安全风险较大的作业，提高了施工安全性;且在二衬砼施工的同时，人员、车辆能够在钢模台车底正常、安全通过，不影响隧道其他工序正常施工，保证了隧道施工进度。从隧道二衬砼施工应用结果表明，自行式砼衬砌钢模台车法可有效的提高施工效率，在节省施工成本的同时提高了施工安全和质量，发挥了其在隧道二衬砼施工中的优越性。