隧道砼衬砌台车是隧道施工过程中二次衬砌不可或缺的非标产品,主要有简易衬砌台车、全液压自动行走衬砌台车和网架式衬砌台车。全液压衬砌台车又可分为边顶拱式、全圆针梁式、底模针梁式、全圆穿行式等。在水工隧道和桥梁施工中还普遍用到提升滑模、顶升滑模和翻模等。全圆式衬砌台车常用于水工隧道施工中,不允许隧道有砼施工纵向接缝,在水工隧道跨度较大时一般使用全圆穿行式;边顶拱式衬砌台车应用为普遍,常用于公路、铁路隧道及地下洞室的砼二次衬砌施工。本文着重介绍山岭隧道施工中常用砼衬砌台车的设计与使用。
1.简易衬砌台车
简易衬砌台车一般设计为钢拱架式,使用标准组合钢模板,可不设自动行走,采用外动力拖动,脱立模板全部为人工操作,劳动强度大。该类衬砌台车一般用于短隧道施工,特别是对于平面和空间几何形状复杂、工序转换频繁、工艺要求严格的隧道砼衬砌施工,其优越性更明显。如广(州)惠(州)高速公路小金口双连拱隧道,长200m,平面处在R=300m的圆曲线变化段,洞内横坡从i=±2%变到+5%,同时该隧道亦处在R=3000m的竖曲线上,使隧道洞形呈“双曲”状态,而中墙又是直墙设计,出口15m由R=5.5m渐变为R=7.5m的喇叭结构,隧道钢筋砼二衬采用简易式拱架台车设计,很好地解决了这些问题,同时工程成本较低。简易台车使用中大部分采用人工灌注砼,小金口简易衬砌台车采用砼输送泵车灌注,因此台车的刚度应特别加强。有的简易衬砌台车也采用整体钢模板,但脱立模仍然采用丝杆千斤,无自动行走,该类台车一般采用砼输送泵车灌注。简易衬砌台车普遍采用组合钢模板,组合钢模板一般为薄板制作,在设计过程中应考虑钢模板的刚度,所以钢拱架的榀间距不宜过大。如果钢模板长度为1.5m,则钢拱架的榀间距平均应不大于0.75m,且钢模板的纵向接头应设在榀与榀之间,以便于安装模板扣件和模板挂钩。如果使用输送泵灌注,则灌注速度不宜过快,否则将引起组合钢模板变形,尤其在衬砌厚度大于500mm以上时更应放慢灌注速度。在封顶灌注时应加倍小心,随时注意砼的灌注情况,防止注满后强行灌注砼,否则将导致爆模或台车变形损坏。
2.全液压自动行走衬砌台车
主要用于中长隧道施工中,对施工进度、砼表面质量要求较高。此类衬砌台车设计为整体钢模板、液压油缸脱立模,施工中靠丝杆千斤支撑,电动减速机自动行走或油缸步进式自动行走,全部采用砼输送泵车灌注。大部分衬砌台车为该类台车。设计该类衬砌台车时,在满足通过净空要求的情况下,应考虑门架内侧斜支撑下部安装位置,尽可能靠近立柱下部,使之受力好。门架横梁应足够高,常规铁路隧道不小于400mm,公路隧道不小于5500mm。模板端面与门架间的调整小距离不小于250mm,否则将造成前后衬砌段搭接困难。
用该类衬砌台车时应注意两侧走行轨的铺设高差不大于1%,否则将造成丝杆千斤和顶升油缸变形。在有坡道的隧道内衬砌时,为了调整衬砌标高,会造成台车前后端的高差、模板端面与门架端面不平行,将使模板与门架之间形成很大的水平分力,造成模板与门架之间的支撑丝杆千斤错位,导致千斤、油缸损坏。因此在设计时,应充分考虑前后高差造成水平分力的约束结构或调整系统。在定位立模时必须安装卡轨器,旋紧基础丝杆千斤、门架顶地千斤和模板顶地千斤,如有必要还可采用其它措施加固下模拱脚位置,使门架受力尽可能小,防止跑模和门架变形。
3.网架式衬砌台车
网架式衬砌台车在结构上与传统衬砌台车相比作了较大改动。传统衬砌台车在施工中台车门架是受力件,它受的侧压力较大,随门架的刚度大小产生不等变形,且不宜在有较大横坡和纵坡的隧道内直接工作,对工作环境要求较高,否则将造成台车整体变形和损坏。而网架式衬砌台车门架在施工中为不受力件,其模板的支撑件为边模拱脚的顶地丝杆千斤,门架只在脱立模、行走过程中才受力,且所受之力垂直向下,没有侧压力,只需按台车自重设计门架足够的刚度就不会变形。在有坡道的隧道中施工或行走时,不论是横坡还是纵坡,都可以通过门架下部的顶升油缸进行高度调节,使台车整体处于水平状态,台车整体不存在前倾力和侧倾力,保证了台车的整体平稳性。因台车完全取消了支撑用的丝杆千斤,台车定位简单,能非常快地调整到衬砌几何位置,节约了大量的人力物力,提高了工效,缩短了工作循环周期,相应地节约了工程成本。为保证顶拱模板的刚度和强度,上部台架设计成网架式杆件结构,使之受力好,模板不会在衬砌过程中变形移位。在整个台车中薄弱的环节是下模板和下模支撑斜杆,因此在设计下模板时应充分计算下模的受力大小,尽可能加宽弧板宽度和厚度,支撑斜杆必须通过压杆稳定计算,保证斜杆有足够的刚度和强度,不至于在使用中发生变形弯曲,导致跑模。在计算过程中应充分考虑砼的衬砌厚度、坍落度、灌注速度、骨料大小以及是否为钢筋砼等因素的影响。下模拱脚顶地丝杆千斤(见图4)是主要受力件,整个模板在衬砌圆心中线以下时,完全靠它支撑,因此在设计时应考虑其结构形式和刚度大小。在使用中,该千斤必须牢牢顶紧于地面,不允许有松动现象,如有必要,可用其它件进行加固,作为辅助支撑,防止跑模和台车向下移位。应注意的是,作为台车纵向定位的卡轨器和基础丝杆千斤必须拧紧、卡牢和顶牢钢轨,特别是在坡道上衬砌时更应注意。该类衬砌台车主要用于大跨度隧道和地下洞室施工。如果采用传统式全液压衬砌台车,则门架设计难以满足使用要求,造成门架变形损坏,先是门架横梁扭曲变形,终导致跑模。如果加高横梁,加大立拄、下纵梁、端面斜支撑截面,则造成不必要的浪费,而采用网架式衬砌台车可克服以上困难。由于该类衬砌台车为大跨度施工,设计时应考虑其可操作性,其工作梯和工作走道应能方便到达每一个工作位置。
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资讯来源：重庆业超钢结构制造有限公司
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