弯段隧洞衬砌施工中钢模台车应用技术研究

弯段隧洞衬砌施工中钢模台车应用技术研究
发布时间：2022-10-11T03:02:56.048Z 来源：《工程建设标准化》2022年11期6月37卷作者：韩兵[导读] 由专业厂家制作定长12m衬砌钢模台车，总重58t，顶拱为半径3.5m的180°圆弧。

韩兵
中国水电基础局有限公司，天津市 300000摘要：由专业厂家制作定长12m衬砌钢模台车，总重58t，顶拱为半径3.5m的180°圆弧。

衬砌洞段全长1339m，其中包含两个转弯段，转弯半径100m，全长65.84m。

通过转弯段钢模台车衬砌施工，采取一系列措施进行各工序优化，提高了混凝土浇筑质量，降低了材料费用，具有一定借鉴作用。

关键词：引水隧洞；弯段；钢模台车；衬砌。

1工程概况
温州市瓯江引水鹿城西片配水工程（隧洞河道工程）是温州市“五水共治”战略决策深入推进的重要环节，是鹿城区水环境治理的的重点工程。

瓯江引水工程的主要任务是通过修建戴宅—周岙底引水隧洞，以及对龙泉头河、前京河进行整治将戍浦江河水引入丰门河，以提升河道水质，改善水环境，满足城市河网生态用水。

本工程治理河道长2140m，其中龙泉头河新建护岸段长698m，河道疏浚段长479m，前京河新建护岸段359m，河道疏浚590m。

新建隧洞前节制1座，闸孔净宽1×7.0m，底板高程为0.50m。

引水隧洞长1339m，设计流量为15m3/s，洞型为城门洞型，断面尺寸为7m×6.4m。

2018年9月21日，温州市瓯江引水项目引水隧洞贯通，完成隧洞一期支护及底板清理以后，进入隧洞混凝土衬砌施工阶段。

引水隧洞衬砌断面尺寸为7.0m×6.4m，由专业厂家制作定长12m衬砌钢模台车，总重58t，顶拱为半径3.5m的180°圆弧。

衬砌洞段全长1340m，其中包含两个转弯段，转弯半径100m，全长65.84m，初始设计12m定长台车能满足裸洞通行要求。

施工过程中，由于衬砌钢筋安装减小隧洞断面尺寸，在弯段运行时，钢筋刮蹭，台车卡死，不满足施工要求。

经过断面计算，台车改为3m段满足设计及施工要求。

将台车整体分割为4个3m段，每段进行端头加固，桁架单独设置行走和制动系统。

在转弯段的地下隧洞工程混凝土衬砌的工程中，通常会因为转弯段混凝土衬砌工量少却又很特殊，但采用散拼模板、异形模板等浇筑，混凝土浇筑质量和体型难以控制，施工过程复杂。

深入开展台车的研究工作，有利于促进台车设计理论的形成与发展和制造工艺的革新，有利于促进台车的定型系列化、通用化及其部件的标准化、模块化，有利于提高我国隧道施工的机械化程度和现代化施工工艺的发展。

而随着设计理论的发展、制造工艺的革新和施工机械化程度的提高，又会反过来促进台车结构的进一步改善和优化，乃至促进与其相配套的机械设备的发展，从而在根本上实现我国施工水平的现代化。

2钢模台车结构
本研究的分析对象是温州瓯江引水隧洞衬砌混凝土施工中使用的城门洞形普通钢模台车,模板系统横断面外缘和成型洞库理论内轮廓面形状一致，台车全长 12m，直墙模板高 2.9m，直墙模板跨距 7m，其整体结构由模板系统、框架系统、行走系统、液压系统与千斤及其它附属部件等组成。

2.1.1 模板系统及托架总成
该台车的模板系统主要由顶拱模板、直墙侧模板（以下简称顶模板和侧模板）以及挡头模板三大部分组成，模板全长12m，共分为8节，每节模板1.5m长。

单节顶模板由4块小拱形模板及中部短拱形模板通过卡钩及螺栓连接拼接成大弧拱形；单节侧模板由一块带窗大直墙侧模板和一块无窗小直墙模板及裙墙模板组成；顶模板与侧模板间通过螺栓连接，节与节间模板亦采用螺栓连接。

模板上开有口字型工作窗口，拱顶顶部安装有与输送泵连接的注浆接口装置。

模板由面板、纵向和横向槽钢、加强筋板等焊接而成，以加强模板局部刚度，保证墙体混凝土衬砌表面平整光滑。

两侧侧模板分别通过三排模板纵向连接梁上的23个螺旋千斤与框架相连，用于立模和脱模。

挡头模板用于封堵台车模板与开挖断面所围浇筑仓的端部，用于一个工作循环中混凝土结构端面的成形，防止跑浆漏浆。

顶模板安装在用工字钢制成的拱形托架上，顶模板与托架间依靠扣件相连，托架共计11个。

托架由工字钢折弯成弧形，共分为三段，中间弓形部分与两端部分通过铰接轴相连。

托架主要承受顶部混凝土的重量以及模板自重，中间部分小扁担梁通过螺栓组连接在左右两侧上纵梁上，将上部载荷由下部的4个平移顶升油缸和8个顶升千斤传递到框架横梁上。

2.1.2 框架系统
框架系统是整个台车支撑结构中主要的骨架组成部分，大约 85%的载荷通过框架传递到地面轨道上，其结构主要由下纵梁、立柱、门架横梁、上纵梁、连接梁以及斜撑杆等部分组成，各构件通过螺栓组连接成空间钢架结构体，便于运输和拆装。

2.1.3 行走系统
行走系统主要由安装于框架下纵梁下表面的行走车轮组组成，采用电动机驱动方式带动车轮在钢轨上行走，保证台车行走的稳定可靠性。

3钢模台车应用3.1钢模台车的作用
钢模台车在隧洞混凝土衬砌施工应用的过程中，不仅提升了工程的施工效果，经济效益也有着很大程度上的提升。

20世纪90年代，我国逐渐将钢模台车应用到隧道混凝土衬砌施工中，并且在不断发展的过程中，对钢模台车的结构和使用性能进行了优化提升了钢模台车的使用性能。

近年来，钢模台车在隧洞混凝土衬砌施工中的应用已经是非常成熟了，其应用效果非常显著。

3.1.1 施工效率高
现代化隧道混凝土衬砌施工一般都是以机械化为主，钢模台车是隧道混凝土衬砌机械楲化施工的一个重要设备。

通常情况下，钢模台车施工的过程中，2h内完成钢模的定位和校正工作，可以有效地提升隧道混凝土衬砌施工的效率，同时也提升了工程的外观效果。

另外，钢模台车上面的配套设备十分齐全，如水、电混凝土振捣设备等，这些配套设备为混凝土浇筑施工作业的开展提供了便利条件。

3.1.2 降低施工成本
钢模台车作为现代化机械施工的一个重要设备，与传统的施工模式相比，可以有效节省大量的施工劳动力，减少工程施工量以及施工强度，进而保证良好的施工效益，降低工程的施工成本钢模台车不管是在施工，还是在振捣等方面都有配套的设备，保证各项施工工序可以顺利地开展，并且施工环节、施工质量等各个方面都有很大程度上的改变，最主要的是避免安全事故的发生另外，钢模台车属于整体运动设备的一种，对模板的消耗并不是很大，这样可以避免消耗大量的施工材料，对工程周围环境也不会造成严重的影响，其综合效益非常明显。

结语
在转弯段的地下隧洞工程混凝土衬砌的工程中，通常会因为转弯段混凝土衬砌工量少却又很特殊，但釆用散拼模板、异形模板等浇筑，混凝土浇筑质量和体型难以控制，施工过程复杂，且存在较大安全隐患。

通过台车加固和行走系统现场测试。

已解决以下问题：
（1）底部活页加固易发生变形。

生产过程中，脱模时，需先将底部活页脱模，由于衬砌钢模台车出厂初始底部活页为高度50cm，底部没有活动空间，脱模难度大，易损伤仓面混凝土表面。

施工过程中，将活页高度改为40cm，底部10cm采用10cm厚木方临时支护，脱模时，先拆除10cm木方，然后，台车可以自由升降，脱模方便快捷，对混凝土表面损伤小。

（2）衬砌钢模台车过弯时，端头及中间部位刮蹭洞壁，台车卡死。

对台车进行改装，将12m整车分解为4个3m段，段间铰接，提高通过率。

在温州瓯江引水隧洞工程转弯段混凝土施工过程中以“折线代曲线”的思想，借助简单的计算机辅助设计软件进行模拟计算，提出充分利用常用设备资源进行转弯段混凝土衬砌施工的方案，通过实践证明这种方案可行及方便易行，减少了机械牵引等繁琐的工作，且具有简化施工技术、避免资金重复投入、降低劳动强度、加快工期要求等优势，可供类似工程施工参考。

参考文献：
[1]杨磊，《混凝土被复钢模台车框架系统研究》，陕西理工学院；
[2]宋东峰、冉瑞刚，《锦屏二级水电站引水隧洞转弯段混凝土衬砌施工模拟与检验》，水利水电技术；
[3]庄严，《自行式混凝土衬砌钢模台车在隧道工程中的应用》，工程技术与设计；。