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1 引言
东秦岭隧道出口段全长6129m,是西安至南京铁路的重点控制工程,衬砌施工的混凝土量达12万多立方,工期紧,质量要求高。为保证工期、质量及安全,且考虑到进洞3600m后由平导开设多个横通道进入正洞施工,整体大模板台车由横通道进入正洞难度很大,受大模板单位体积、重量大,洞内空间狭小,大型机械设备在洞内不能展开,采用人工拼装则费时、费劲,且安全得不到有效保证,为此我们采用小模板整体拼装衬砌台车(平移式,长度12m,一部台车配备一套模板)进行施工,施工中保证了施工质量和安全,取并得良好的经济效益。
2 小模板整体拼装衬砌台车的结构设计及相关技术参数
2.1结构设计
台车由台车框架、钢模板和定位调节系统(丝杆、机械式千斤顶)组成,由人工操作定位调节系统进行立模及拆模,每组可完成全断面12m的隧道衬砌。
2.1.1台车框架
主要由行走纵梁及滚轮、立柱、横梁、斜支撑、纵横连杆、衬砌弧形拱架组成,各结构均采用高强螺栓连接。行走纵梁用10mm厚的钢板加工形成刚度较大的250mm×250mm的箱形梁,滚轮直径为300mm,立柱及横梁均为250mm×250mm工字钢(用10mm厚钢板加工制成),斜支撑、纵横连杆均为200mm×200mm的工字钢,衬砌弧形拱架用10mm槽钢依据设计净空断面加工形成。
2.1.2钢模板
采用尺寸为1200mm×200mm的钢模板,模板厚度为2.5mm,周边用50mm角钢加固,中间加设钢板肋条以减少使用中的挠度变形量。在模板上共设置24个检查窗口(600mm×400mm),用于砼入模、振捣,检查砼浇筑情况。
2.1.3定位调节系统
采用长度为400mm、800mm的螺旋丝杠置于台车底部及拱腰部位在台车定位时调节净空并定位加固,拆模时将台车往中线回收(回收量为50mm-100mm),机械式垂直千斤顶置于横梁上定位时调节台车净高,拆模时将台车整体往下落(下落量为50mm-100mm),台车前后两端门架上横梁设置横向调节丝杠(调整量为100mm),即应用丝杠和机械式千斤顶两者同时对台车进行立模、定位、调节、拆模。
2.1.4衬砌台车结构详图 (见图一、图二)
图一 台车正面图 图二 台车侧面图
1.弧形拱架 2.铰接点 3.拱架固定梁 4.机械千斤顶 5.支撑立柱
6.顶升纵梁 7.顶升横梁 8.台车门架 9.斜支撑 10.行走纵梁 11.行走滚轮
12.撑角钢 1 3.行走纵梁加固点 14.加固横撑 15.丝杠
表一 台车各部位主要构件数量表
项目123456789101112131415
单位套个套个根根根套根根个根/拱个根个
数量12147142127738265781248
3 拼装过程(见图三)
结构部件运至拼装地点前,在拼装点拱部、边墙打4m长锚杆共8根,锚杆外露端弯制成圆形,准备5T导链4个以备提升构件使用。
拼装每一个构件要求对应位置准确,保证螺栓能够上紧,台车不产生错位现象;模板拼装顺序按从上至下进行,模板连接用U型扣件连接的同时,用Φ12螺栓加强连接,模板缝间用海绵条堵塞以防漏浆,要求拼装缝≤1.0mm,相邻模板高低差≤2.0mm,模板面平整度≤2.5mm。
4 施工工艺、过程及质量控制
4. 1 施工工艺
(1) 拆模
当混凝土的强度达到要求时(大于5Mp),自下而上拆除堵头板,按照设计要求安装橡胶止水条;拆除底脚加固支撑,自下而上松开各层侧向丝杠,将铰接以下部分台车回收,使其与混凝土分离开(距离约为50-60mm);降下横梁上的机械式垂直千斤顶,使台车整体下降50-80mm,将铰接以上部位台车和混凝土分离开;检查每一个拆模的步骤到位情况,确认到位后,松开卡轨器,平移台车至下组衬砌位置;检查衬砌混凝土的外观质量,分析问题原因,进行局部修补;检查钢模板是否有变形部位,以便更换;彻底清除模板表面的混凝土,均匀涂抹脱模剂。
图三 台车拼装过程流程图
拼装过程中应注意的几点问题:
(1)测量放线、断面检查是关键一环节,要做到准确无误,尤其是前后两断面要保持一致,避免衬砌时产生错台。
(2)铰接处模板拼装要保持一条直线,以利于衬砌拆模。
(3)拼装过程中要有专人负责现场指挥和技术指导,保证拼装顺利及人员、机械设备的安全。
(2)立模
台车平移至后立模位置后,台车中线与隧道中线的偏差不大于10cm,锁定卡轨器,依次上升每一个垂直千斤顶,使净空高度达到设计要求的位置;自上到下上紧每一个丝杠,使台车外展,净空宽度、弧形轮廓达到设计要求;安装堵头板。实际施工中,为保证净空,每次立摸完成后,均由测量班进行检查调整,必要时使用Leica全站仪进行检测调整。
立模过程中要求所有人员认真负责,对每一个丝杠均要上紧到位,避免后续施工时出现跑模、台车变形、衬砌轮廓侵限等情况;与上一组衬砌搭接处要尽量搭接严密,将环向缝控制在要求范围内(2mm);堵头板一定要牢固可靠,保证不发生漏浆、跑模现象。
4. 2 施工质量及过程控制
(1) 质量控制
拌和站应用自动计量严格按配合比拌制砼,砼的塌落度在浇注起拱线以下时控制在15~16cm,封顶时为增加砼的流动性保证封顶砼封满无空洞,塌落度适当加大至16~18cm;为保证砼的整体性及输送泵不堵管,砼在输送过程中应保证其和易性,不能产生离析,实验人员现场制作试块检测监控。
(2) 过程控制
施工中,由于第一层检查窗口距离地面高度约为3m,高于规范要求的2m,因此在滑槽的端头设置软串桶接长,保证砼的倾落高度小于2m;断面正常情况下,浇注时两侧同时对称进行,如一侧超挖较大,则考虑侧压力不对称,超挖侧应减缓浇注速度,另一侧浇注适当超前,实际施工证明,在一侧出现较大超挖的情况时,台车并未因侧压力不均而发生变形;砼捣固时每层厚度不超过50cm,振动时间45-50s,振动间距10-15cm,振动棒距离钢模板5-10 cm;封顶时,工人从拱顶每一个检查窗观察砼的浇注情况,并由检查窗进行适度振捣;施工过程配备技术人员注意观察衬砌浇注的情况。
5 施工中出现的问题及纠正措施
5.1衬砌出现的问题
(1)砼表面产生气泡、麻面、粘模、冷缝
原因分析:衬砌为曲墙式,起拱线以下部位的空气不容易排除,入模砼速度太快,局部振捣没有到位,模板表面未清理干净,涂抹脱模剂不均匀,拆模时间短砼强度未达到要求,封顶时砼不连续等。
(2)砼的环向、纵向缝大于规定要求(2mm)
原因分析:模板经过多次衬砌砼施工,产生局部轻微变形,振动棒距离钢模板太近,致使模板变形,每一组衬砌搭接处没有搭接严密,个别丝杠和千斤顶调好后有轻微的回位等。
5.2纠正措施
(1)加强施工过程控制和检查,对施工人员进行教育培训,提高质量、责任
意识,严格按要求进行砼捣固、砼入模、钢模板清理、脱模剂涂抹等,制定相应的奖惩措施。
(2)对局部变形的钢模板、失去作用的丝杠和千斤顶进行更换。
6 结束语
通过实际施工证明,此套小模板整体拼装衬砌台车具有拼装简单、易于操作;费用低,仅为整体大模板的一半;衬砌拆模后外观质量优良等优点。已施工完成段得到了监理及建设单位的一致肯定和好评。