分体式衬砌台车在大断面二衬施工中的应用

杨 帆

（中铁二十二局集团轨道工程有限公司，北京 100000）

1 工程概况

北京地铁17 号线工程太阳宫站～望京西站区间南起出太阳宫站，沿太阳宫中路向北敷设，下穿太阳宫体育休闲公园、西坝河路及北四环东路后，沿京承高速公路辅路到达望京西站。区间设计起点里程YK30+687.205（ZK30+687.205），终点里程YK32+962.545（ZK32+962.544），全长2 275.34 m（含440m 停车线段），为盾构法+矿山法区间[1]。

该文主要介绍太望区间暗挖段D 型断面二次衬砌分体式台车的实际应用。D 型断面长度为300.352 m，采用六导洞双侧壁导坑法开挖，二衬净空尺寸为11.4 m（宽）×9.55 m（高），属于大断面施工。二次衬砌结构分3 步施工，分别为仰拱、边墙、拱顶。D 型断面形式及分体式衬砌台车体系见图1、图2 所示。

图1 D 断面模架体系图——边墙台车

图2 D 断面模架体系图——拱顶台车

2 六导洞双侧壁导坑法断面二次衬砌工艺流程

2.1 二衬施工步序

步骤一：在初支基面处理完成后，根据区间二衬分仓长度进行跳仓破除临时中隔壁，竖向高度根据各断面仰拱回填混凝土标高进行施工，宜将竖向临时中隔壁埋入仰拱混凝土内10 cm。再进行仰拱防水施工。

步骤二：绑扎仰拱二衬钢筋，安装仰拱模板，浇筑仰拱混凝土。施工缝设置在轨面标高位置，采用仰拱小模板施工。

步骤三：分段局部截断两侧边导洞临时仰拱并根据台车支撑横杆的位置破除临时中隔壁，然后敷设侧墙防水层、绑扎钢筋、支模浇筑二次衬砌侧墙，一次浇筑长度6m/仓。

步骤四：侧墙二衬强度达到规范要求后。拆除上导洞临时中隔壁，然后铺设顶拱防水层、绑扎钢筋、支模浇筑顶拱混凝土。

步骤五：待混凝土强度达到设计强度后，拆除所有临时仰拱、中隔壁，二次衬砌完成[2]。

2.2 临时支护拆除的风险控制

临时支护拆除的风险控制主要以监控量测为主要手段，辅以人工现场巡视。二衬施工阶段拆除临时支护时，主要监测拱顶沉降及边导洞初支收敛。根据隧道力学原理，由临时中隔壁拆除引起的拱顶下沉不应大于5 mm。监测点布置间距为10 m，布置位置见图3。

图3 监测点布置示意图

相比传统是钢管满堂架支撑体系，分体式台车支撑体系在临时支撑拆除阶段的优势主要体现在拱墙施工阶段。由于边墙与拱顶二衬分别浇筑，在边墙施工阶段，只需要拆除两侧边导洞的临时仰拱，中间临时仰拱及两侧竖向中隔壁得以保留，对于控制拱顶沉降来说，有利于减少风险。同时，由于边墙结构体量减小，缩短了单个施工段流水周期，临时仰拱拆除后初支面暴露时间相对较小。根据临时仰拱拆除阶段（拆除长度10m）的监控量测，初支面拱顶沉降与地面沉降基本无明显变化（见图4）。二衬拱顶施工时，竖向中隔壁拆除阶段（拆除长度26m），拱顶沉降开累变化-1.9mm，变化速率-0.15mm/d（见图5）。

图4 临时仰拱拆除阶段典型拱顶沉降监测点时程图

图5 临时中隔壁拆除阶段典型拱顶沉降监测点时程图

2.3 混凝土质量控制

分体式衬砌台车在施工质量方面的主要优势体现单个流水施工段结构体量减小，混凝土方量减小，拱顶混凝土方量为46m3，边墙混凝土方量为43m3。单个施工段混凝土浇筑时间控制在3.5 h-4 h，能够在混凝土初凝时间（一般为4 h～6 h）内浇筑完成，减少结构面由于出现冷缝等质量缺陷（见表1）。

表1 混凝土浇筑时间统计表

3 分体式衬砌台车

分体式衬砌台车分为拱顶衬砌台车和边墙衬砌台车，以下就台车的主要结构、安装及拆除注意事项、操作方法简要介绍。

3.1 分体式衬砌台车主要结构

分体式衬砌台车主要由钢结构系统、液压系统及电气系统3 个部分组成。各系统构成及功能简要介绍如下。

钢结构系统：主要由模板部分、顶模架体部分、调心平移机构、主体骨架部分、主行走机构和支撑机构组成。

模板部分：主要由面板、拱板、模板内筋板和模板内角铁组成。模板台车纵向长度6.1 m，台车模板纵向由4 节模板（3 节1.5 m+1 节1.6 m）组成，模板面板厚度为δ10 mm。模板之间由螺栓连接、定位销定位。在模板顶部安装有与输送泵相接的封顶管。

顶模架体部分：主要由吊梁、台梁组成。顶模架体主要承受浇注时上部的混凝土及模板自重。它上承模板，下部传力于主体骨架，顶模架体由2 根主台梁支撑，边模通梁采用工18b#工字型钢等双拼而成。

调心平移机构：每台模板台车前后端均设置一套调心平移机构，它通常支撑在主骨架前后端门型架横梁上。就位时通过平移油缸的伸缩来实现模板的左右平移，使模板的中心与隧道中心一致。

主体骨架部分：由门梁、立柱、横撑等组成，纵梁通过螺栓连接，立柱之间用剪刀撑连接。门型架的总榀数为4榀，主要结构件由钢板组焊，门梁和立柱采用钢板组焊成工字钢截面，底纵梁采用钢板组焊成箱型截面。

主从行走机构：由2 个主动机构组成。电动机功率为2×4.0 kW，行走速度约为7 m/min。

支撑机构：主要由支撑丝杠及千斤顶组成，通常包括边模支撑丝杠、地脚支撑丝杠、顶模抗浮支撑千斤顶、门架支撑千斤顶。

液压系统：主要由泵站、阀组、平移油缸、边模油缸、主油缸和油管组成。

台车的液压系统采用三位四通手动换向阀进行换向。来实现油缸的伸缩，左右边模采用2 个换向阀控制两侧水平油缸的动作，4 个升降油缸各采用1 个换向阀控制其动作。调心平移油缸各采用1 个换向阀控制。利用液压锁对4 个升降油缸进行锁闭，保证模板在定位标高处不下滑。采用单向节流阀调节油缸的运动速度。当换向阀处于中位时，系统处于卸荷状态，以防止系统发热，直回式回油滤清器和集成阀块简化了系统管路。

电气系统：主要由行走电机、泵站电机、电气控制箱组成。

电气系统主要对行走电机的起、停及正、反向运行控制，并为液压系统提供动力，行走电机设有正反转控制及过载保护。

3.2 分体式台车安装及拆除

台车安装方法分为洞外安装后自行进洞和洞内吊装两种。通常采用洞内安装，整体安装顺序为从下到上，下部横梁在未连接成整体稳定结构前，应采用钢管等辅助措施加固稳定，具体安装流程如图6。

图6 衬砌台车安装流程图

台车安装过程中，在台车两侧纵横梁之间未连接成整体之前，需要采用扣件式钢管架等辅助措施，防止台车构件倾倒。

台车拆除顺序与安装顺序相反。先将台车脱模后行驶至指定的拆卸位置，利用预埋吊环先后拆除模板、上横梁及通梁、台吊部分、工作平台、门架、底部纵横梁[3]。

3.3 分体式台车操作

分体式衬砌台车的操作与传统整体式台车基本相同，主要步骤如下。

3.3.1 台车就位

将台车前行至待衬砌里程，前后反复动作几次，使台车结构放松，停在正确衬砌位置，关闭行走电机，并在行走轮处打好木楔或使用阻车器。在模型板外表面涂脱模剂，安装堵头板，并加设必要的支撑。旋紧底梁下的螺旋支腿，拆掉所有侧模支撑丝杠模板侧的铰销，启动液压油泵，操纵升降油缸上升至设计拱顶标高；操纵调心油缸，对台车进行微调至准确的位置。边模达到设计尺寸后，上好所有侧模丝杠并确保旋紧[4]。

3.3.2 脱模准备工作

浇筑结束后，养护到规定时间，即可准备脱模。启动液压油泵，操纵侧模手动换向阀手柄使油缸微量外伸，使丝杠松动，拆除侧模所有丝杠。

3.3.3 脱模

操纵侧模油缸，使侧模板收回，脱离成型混凝土面。操纵主油缸，使顶模收回，脱离成型混凝土面。

3.3.4 收下支腿

旋起底梁下螺旋支腿，取掉行走轮处的木楔或阻车器，操纵台车前行，至下一衬砌位置，开始下一个工作循环。

4 结语

分体式台车适用于隧道较长，风险较大的单跨双线大断面的二次衬砌施工。它的优势在于分步施工二次衬砌，分步拆除临时支护，可以有效减少临时支撑拆除时初支受力空间转换风险。同时，采用分体式衬砌台车每个台车结构施工作业面由1 处变为2 处，缩短了单个施工段流水时间，有利于缩短整个工期。材料方面可以减少模板、钢管等周转材料的使用量。单个施工段混凝土方量减少，在更短时间内完成混凝土浇筑施工，有利于混凝土结构的质量控制。

总的来说，分体式衬砌台车在大断面二衬施工在风险控制、进度控制、质量控制方面还是有较大的优势，为同类型工程施工提供了一个新思路。