自动分仓布料在双线隧道衬砌施工中的应用

袁枫杰，龚学亮，张 洪，伍 威，李闽锐，李沛轩

（中铁二局第五工程有限公司，四川 成都 610031）

近年来，随着我国路网规模的加密拓展和建设工程的持续开展，轨道工程技术也得到不断提升。通常双线隧道衬砌存在断面较大（≥100m2），衬砌厚度较厚（≥40cm）的特点。在隧道建设中，衬砌结构混凝土浇筑是必要环节，目前较多的隧道采用的浇筑方式为普通的分仓布料，其系统具有经济，便捷的施作特点。但由于浇筑的不确定性，有时做不到规范要求的逐层浇筑，变成了现场作业的棘手问题[1-3]。

随着我国隧道施工质量要求的提高，施工中各流程相应的工艺工装亦日新月异，对现场施工工艺的要求越来越高，标准化的推行势在必行[4-6]。近年来，在隧道衬砌浇筑中自动分仓布料系统的推出，项目往往配备了自动分仓布料系统，使得浇筑过程更规范化[7-9]。然而，目前工程上对其使用还不成熟，技术管理人员往往缺乏相关经验，厂家的使用说明也有各自使用条件，工程管理存在漏洞，工程实体质量安全得不到保，其最主要原因就是技术支持上存在断层。因此，本文结合重庆东环线芭蕉沟上下交叠隧道工程，开展了衬砌浇筑施工中自动分仓布料的应用。

1 工程概况

本工程位于重庆市江北区鱼嘴镇内，主体为东环正线双线隧道，且进口端因预留高铁工程，为上下层近接相邻和重叠隧道，其后东环线与预留高铁线路分向；正线出口端东环左右线因绕行在洞内DK66+594 分叉。下层为东环正线隧道，中心里程DK66+046.75，拱顶最大埋深149m，全长2 042.42m。上层为预留高铁双线隧道，全段位于直线上，最大埋深130m，实施段为AK65+052～AK65+500。段内上下层隧道轨面最小高差约14.28m，最小净岩层约2.53m，上下交叠隧道断面面示意如图1 所示。

图1 上下交叠隧道断面示意图（DK65+300典型截面）

取DK65+300 典型断面为示例。下层隧道按照台阶法加临时横撑施工，上台阶拟按台阶法加临时横撑施工，其施工工序与支护结构断面如图2 所示。

图2 双线隧道支护结构断面示意图

下层隧道按照台阶法加临时横撑施工，上台阶拟按台阶法加临时横撑施工。施工工序为分别依次开挖①至④区域，并且每完成并施作该区域内的喷混和锚杆，一次开挖施工临时横撑。

2 自动分仓布料设计

2.1 主体结构

混凝土分层浇筑布料机采用“布料分配小车+泵送管路”形式，布料机结构及分仓正面和侧面分别如图3、图4 所示。布料小车可纵向行走换位、左右摆动分流和上下沉降对位等步骤完成拱顶入仓；泵管管路将混凝土分流到所需位置。混凝土分层浇筑布料机是采用闭式管路输送方式，结合布料分配小车上的布料杆、布料车，并通过智能控制系统实现混凝土分层浇筑轻便快捷的施工设备。

图3 布料机结构及分仓正面示意图

图4 布料机结构及分仓侧面示意图

2.2 分仓管路

为方便描述，在此将入料窗进行逐层编号，编号依据为“左侧/右侧 第几层-第几个入料窗”，如：左1-1、左1-2、左1-3、左1-4、右1-1、右1-2、右1-3、右1-4……入料喇叭口按施工方向（坡度低到高的方向）依次记为左（右）A、B、C、D。浇筑第一层时，利用滑槽及A、D 口；浇筑第二层时，关闭滑槽并将A、D 口管路与第二层相连；浇筑第三层时，利用B、C 口，浇筑拱顶时，沿施工方向依次进行浇筑。

3 施工工艺流程

施工作业队的作业水平可以反映项目管理及技术水平。为将现场实际作业水平及效果提高，使用自动分仓布料系统之前，应对施工准备和作业流程进行清晰的技术交底，并建立切实可行的卡控管理制度。

3.1 施工准备

1）由生产厂家对现场操作人员进行培训和指导，培训合格后的操作人员必须在厂家技术人员在场时进行操作，厂家指导直到操作人员可独立顺利操作2 次后，方可结束。

2）由技术员对施工现场进行技术交底，交底内容包括浇筑要求和操作要求。

3）由安全监督员对现场进行安全技术交底，交底内容包括浇筑过程以及在台车使用过程的安全要求。

4）由施工管理员对现场照明、通风、电路、电箱、水管、风管、空压机以及布料机状态检查，并对泵车、二衬台车及附着式振捣器运行状态进行逐一检查，所有项目合格后方可进行施工。

5）由试验员对到场的混凝土进行现场性能检测，内容包括坍落度，流动性等。检测合格后，混凝土方可进行泵送浇筑。

3.2 作业流程

结合施工现场和隧道衬砌浇筑实体，将系统中繁琐的流程简化为作业循环流程图，如图5 所示。

图5 作业循环流程图

1）待混凝土罐车就位后，将布料系统管路连接到拖泵上，并将A 浇筑喇叭口对准“左1-1”，如图6 所示。

图6 入料喇叭口

2）启动泵送开关，先用水对布料机各管路进行润管，保证管壁湿润，然后再采用砂浆润管。

3）关闭泵送开关，然后将混凝土卸至拖泵内并搅拌。

4）将布料机伸缩旋转装置入料口与“左-1-1”喇叭口对位锁紧。

5）启动拖泵泵送开关，调好泵送速度，开始泵送混凝土。

6）从工作窗采用进行插入式振捣，待二衬混凝土浇筑高度为50cm 左右时，同时对台车左侧第一层“左-1-2”管路进行润管。

7）关闭拖泵泵送开关，开启布料机泵站电机并调节油缸收回布料机伸缩旋转装置，用抹布清洗入料喇叭口及伸缩装置入料口。

8）调节回转装置将伸缩旋转入料口对准“左-1-2”，关闭布料机泵站电机，启动泵送开关，开始泵送混凝土。

9）从工作窗采用进行插入式振捣，待二衬混凝土浇筑高度为50cm 左右时；同时对台车左侧第一层“左-1-3”管路进行润管。

10）重复（4）～（9）步骤。依次完成对左-1-1、左-1-2、右-1-1、右-1-2 的浇筑。随后对第二层（A、C 口），第三层（B、D口），拱顶进行依次浇筑。

11）混凝土高度与工作窗底部平行时，关闭该窗口并采用附着式振捣器进行捣固，时间（需按不同衬砌厚度试验后确定）。

3.3 清洗

布料机的干洁直接导致施工流畅程度，每工作一循环必须保证各管路清洗干净，清除设备表面的混凝土。除在浇筑混凝土时必须将各油缸活塞杆遮盖，防止混凝土落在活塞杆表面外，布料机上的齿轮齿条，伸缩导柱导套之间的活动接触面、支撑座处需每次清理，并经常打油。

布料机的清洗也不同于其它系统，清洗流程图如图7 所示，具体内容详述如下。

图7 清洗流程图

1）第一层浇筑完成后，关闭工作窗同时对溜槽溜桶进行清洗。

2）第二、第三层浇筑完成后，先将清洗海绵球塞入伸缩装置清洗口内，然后对准需要清洗的泵管喇叭接口，然后开启风水管开关将泵管内的混凝土清洗入工作窗外（采用接管方式，使之流入隧道两侧临时排水沟内）；关闭风水管，取出清洗海绵球并关闭工作窗；每次清洗共洗2 次：第一次采用球+风的方式；第二次采用球+风的方式+少量水（1～2L）。

3）拱顶浇筑完成之后，将清洗海绵球塞入伸缩装置清洗口内，然后对准需要清洗的喇叭口，开启风水管开关及拖泵回收装置，将泵管往拖泵端清洗。

4）每次使用后泵送管路及溜槽溜桶等必须清洗干净，否则不予进行下循环施工。

4 施工要点

浇筑过程中，应注意以下4 个方面。

1）顺序 浇筑方向应从坡度低向坡度高处施作，并逐层进行。

2）高度 左右模板应对称浇筑，两侧混凝土面高差不得大于50cm。

3）速率 台车腰线以下浇筑速度最大不能超过0.8m/h，腰线以上浇筑速度最大不能超过1m/h。

4）振捣 插入式振捣为主，附着式振捣器为辅。每个工作窗浇筑到位后，先采用插入式振捣器进行充分振捣，后关闭窗门，打开附着式振捣器，进行辅助振捣。

5 结语

根据现场实际，通过编写工艺流程，使现场一线作业者得到明确可行的操作指导，同时在项目部层面建立了切实可行的管理机制，最重要的是为上下重叠双线隧道内衬砌浇筑中的新工艺工装提供了可行的操作依据，使得衬砌施工过程得到控制，工程实体质量得到保证，同时也为国内隧道衬砌施工的标准化的推行提供了参考与借鉴。