沟槽模板台车在高速铁路隧道的应用

Eloy20231

摘 要 针对采用传统的沟槽施工工艺，存在施工缝多、工序繁琐、施工进度慢、模板易损坏、质量控制难、沟槽不能一次浇筑成型等弊端，通过对合肥至福州铁路客运专线HFMG-Ⅵ标花山隧道沟槽施工采用移动整体式沟槽模板台车应用研究，主要得出以下结论：1）移动整体式沟槽模板台车具有操作简便、转场快捷、模板不易损坏且大大减轻了人员劳动强度及工作量，使较少人员就能完成沟槽段施工；2）实现了电力电缆槽、水沟槽与通信信号电缆槽三者的整体性浇筑，确保了结构的整体性、线条流畅性、砼观感质量；3）由于沟槽整体浇筑，有效防止了水沟渗水到道床，从而避免渗水对无砟轨道综合接地系统、电气系统影响及腐蚀，而且还在一定程度上防止道床翻浆现象；4）有效规避了混凝土施工缝处理的凿毛、安装接茬筋、清洗界面及涂刷界面剂等繁琐工序，加快了施工节奏，降低工程成本；5）采用整套设备进行施工，便于实现沟槽施工的精确定位、作业标准化、施工机械化、检测现代化、管理信息化及确保工期，更能满足客运专线标准。
关键词 高速铁路；隧道沟槽；模板台车；应用技术
中图分类号[U25] 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）97-0148-03
0 引言
随着社会发展和科学技术进步，以及对高速、快捷、舒适、安全、质量、工期的要求越来越高，隧道建设正逐渐向着机械化、专业化、标准化、信息化方向发展。特别是在高速铁路施工中，对隧道的耐久性、防水性、观感性和整体性等要求更高，如将以往的施工方法应用在高速铁路隧道施工中将不能满足其特殊性要求。
对于铁路隧道沟槽种类及预埋件多、结构尺寸及沟底标高不一、精度要求高等特点。如何设计出一种既能满足相关要求，又能做到施工简便、经济的沟槽模板台车是保证施工质量，提高经济效益，确保工程进度的关键。本文以京福铁路客运专线HFMG-Ⅵ标花山隧道沟槽施工进行介绍，积累经验，以期为同类项目提供借鉴。
1 沟槽模板台车设计
1.1 沟槽模板台车总体设计思路
综合考虑劳动强度、循环时间、工期要求、施工经验等因素，沟槽模板台车长度定为15m[2]，由电缆槽模板、水沟模板、桁架及内侧面模板三大部分组成，其中电缆槽模板尺寸为300cm×30cm，每侧各5块，共计20块；水沟模板尺寸为150cm×80cm，每侧各10块，共计20块；内侧面模板尺寸为150cm×90cm，共计10块并与桁架固定焊接；沟槽底模板均采用150cm长钢模板，每侧10块，共计20块。桁架底部及信号电缆槽顶端内侧设单排轮子，间距5m，在隧道底板及边墙基础加强筋上铺设8×8cm角钢作为滑道，用撬杠顶推桁架及横梁移动。
1.2沟槽模板台车使用要点
1.2.1 模板台车组装
模板之间采用螺栓连接固定，为防止混凝土浇筑时漏浆，模板之间缝隙必须压紧。内侧面模板与桁架之间进行焊接固定，桁架长度为15m，桁架行走到位后由丝杆系统进行支撑固定。电缆槽及水沟槽模板由横向槽钢连接为整体，底模采用销子连接固定。组装完成后由测量人员对模板的顺直度、平整度、接缝严密性和结构尺寸进行复核检测，对个别不合格位置进行适当调整。
1.2.2 沟槽混凝土脱模
当沟槽混凝土养生强度达到2.5MPa后方可进行沟槽模板台车脱模工作。首先，将用于固定连接沟槽内侧模板与外侧模板及桁架间的横向槽钢全部拆除；其次，将电缆槽底部用于固定盖板的小挡板翼内收，使电缆槽底部盖板与侧模板之间脱离；最后，用撬杠、锤子等工具将模板外模横梁拆除，微动使其与混凝土面脱离。
1.2.3 沟槽模板台车移动前的准备工作
沟槽模板台车移动前的准备工作主要有：1）衬砌边墙及基底混凝土凿毛及清洁处理；2）台车模板表面已清洁、打磨、整修；3）综合接地端子、接地钢筋及排水管与模板下拉钩等预埋件安装完毕并验收合格；4）边墙加强钢筋的植入施工完成；5）沟槽模板台车移动的滑道已铺设。
1.2.4 内侧模板及桁架移动到位
内侧模板及桁架行走系统设有外侧每排2个滑轮、内侧每排1个轮子，共计3个轮子，每排轮子间距300cm。第一步，首先将用于行走的外侧轮子的丝杆下放，使轮子接触地面，然后将用于固定模板及桁架的丝杆支撑系统向上收起。第二步，前后各用一个千斤顶将桁架整体顶起，然后将用于滑行的角钢放置外侧滑轮的下方，最后降下桁架取出千斤顶，由于桁架外侧模板较重，为确保移动时平稳，内侧轮子较外侧滑轮稍低，使桁架向内略倾。第三步，由3名工人用撬杠来完成桁架的行走，使其走至下一循环预计施工里程位置。第四步，待桁架行走至预计位置后同样前后采用千斤顶先将桁架整体顶起，然后提升外侧滑轮移除下方滑道，下放后的桁架主要依靠与其连为一体的内侧模板支撑。最后将桁架内侧用于支撑的11套丝杆下放至混凝土面，为防止桁架前后移动在丝杆下放后将外侧用于行走的轮子提升，并以适当的距离在模板底部位置增加斜撑。第五步，移动完成后采用水平尺、铅垂等工具对桁架的标高、垂直度等方面进行精确调整。桁架及内模的此种行走方式具有简单、轻便、快速的特点，仅需2～3名工人半小时之内即可完成移动和调整定位工作。
1.2.5 外侧模板滑道铺设
外侧模板的滑动需在已浇筑沟槽段内外侧及下一循环靠边墙侧铺设3条滑道，并将已浇沟槽段左右两侧滑道与下循环段左右两侧滑动连为一体。已浇筑沟槽段内侧滑道和下一循环段靠边墙侧的滑道系统均是由角钢轨道和轨道钢支架组成。铺设时要先铺下循环段靠内侧的滑道，并根据左右两侧轨道的间距铺设已浇筑沟槽段的滑道。在需进行滑道铺设的位置以间距1.5m放置滑道支架，在支架上铺设角钢轨道。已浇筑沟槽段内侧滑道系统由薄钢板和角钢轨道组成，在角钢轨道下面铺设一层薄钢板可以有效避免角钢对已浇筑混凝土表面造成破坏。轨道搭接缝要控制在5mm以内，且内外两条轨道的标高尺寸要控制一致，避免由于高度不一导致滑动时模板发生变形或垮塌。
1.2.6 外侧模板滑动系统安装及模板移动到位
在外侧模板滑道铺设的同时进行滑轮系统的安装。主要分为以下几个步骤：第一步，将脱模时拆除的横向槽钢重新进行安装（可只将一部分先安装，其余部分等模板移动到位后再安装），同时在前、中、后三个横梁上部各安装一个横向角钢（该角钢长度比横梁槽钢略长，用于安放滑轮组）。第二步，在内外两个电缆槽内各用一个千斤顶通过顶起横梁来抬升整体模板（为防止由于模板一端抬升过高导致模板变形，可将模版分两次抬高），当模板抬升约20cm高度后将滑轮组放入横向角钢和轨道之间，然后降低高度取出千斤顶（设有前、中、后3套滑轮系统，共计6套滑轮组）。为防止在移动过程中滑轮组发生偏离，在滑轮组与角钢的接触面加焊螺纹钢筋以增大摩擦力。第三步，模板滑动系统安装到位后由5～6人采用撬杠方式进行内模的移动到位。
1.2.7 模板台车定位
外侧模板移动到位后同样采用千斤顶抬升模板一定高度后移去滑轮系统，同时拆除靠边墙的外侧滑道系统。根据对内外侧模板尺寸和标高进行测量结果，调整丝杆，待模板位置精确调整到位后将剩余用于固定外侧模板和桁架及内侧模板的横梁槽钢安装固定完毕，使内外侧连接为整体，待模板内部各项预埋件检测合格后封堵电缆槽底部盖板，然后在电缆槽预留口内安装φ20排水管，所有工作完成后，标志着模板台车定位完成。
2 应用实例
2.1 工程概况
新建合肥至福州铁路客运专线（闽赣段）土建工程HFMG-6标花山隧道洞内左右侧各设“电力电缆槽（外侧）+水沟槽+通信信号电缆槽（内侧）”一道，其净空尺寸分别为：30cm×30cm、30cm×80cm、35cm×30cm，水沟壁厚13cm，通信信号电缆槽壁厚20cm，均C30混凝土。其中通信信号电缆槽内设一长60cmΦ16@50cm分隔插筋，沟槽盖板为6cm厚预制C35钢筋混凝土。在内侧通信信号电缆槽壁设钢筋网，纵向设3根φ10@20cm钢筋、1根Φ16钢筋，竖向设一长139cmΦ16@20cm钢筋。沟槽内设综合接地钢筋和预埋接地端子，排水系统为横向Φ20mmPVC排水管及Φ100mmPVC排水管。
2.2应用情况
2.2.1施工人员配置
施工人员配置见表1。
2.2.2施工设备配置
施工机械设备配置见表2。
2.2.3施工进度指标
根据实施性施工组织进度安排，花山隧道沟槽施工时间为7个月。为满足施工要求花山隧道投入4套沟槽模板台车，也即是每侧2套，左右侧采用平行作业，每侧采用跳段依次平行作业。每套15m长沟槽模板台车循环时间为23.5h，即单工作面进度指标为15.3m/d，综合一些影响因素月平均进度指标为450m。故每侧沟槽进度指标为900m/月，依此计算花山隧道沟槽需施工6.24个月，满足工期要求。
3 结论与体会
1）沟槽模板台车技术简单、便于掌握，选材丰富、制作容易，施工方便、机动灵活，有利于现场施工组织安排。投入多套可优化资源配置，减少人员数量，实现连续、流水作业；
2）沟槽模板台车结构新颖、外形简单、质量较小。结构形式便于拼装、拆除，安装拆除速度快，工人劳动强度低。施工成本投入少，可反复使用，施工安全、经济。因此，无论从适用性、经济性、可操作性、先进性、标准化作业程度等方面均具有优势，必将在当前及未来沟槽施工中得到进一步推广运用；
3）一次整体性立模定位，可实现电力电缆槽、水沟槽及通信信号电缆槽的混凝土连续整体浇筑，精简了施工工序，缩短了工序循环时间，提高了沟槽施工进度，沟槽结构整体性好；
4）采用沟槽模板台车较传统的沟槽施工工艺能大大减少施工缝及施工处理工作，彻底杜绝了模板反复安装、拆除工作以及模板碰撞、变形、易损弊端，同时降低了劳动强度，减少了人员数量，提高了工作效率；
5）利用沟槽模板台车进行沟槽施工较传统的沟槽施工工艺更能保证沟槽定位质量、预埋件位置，更易实现作业标准化、程序化、机械化、模块化，同时具有操作简便、安全实用和快速定位等优点；
6）沟槽模板台车有待进一步研究，存在台车行走依靠人力、沟槽模板台车还不是真正意义上的整体性。如在模板台车上安装电力驱动装置，可实现自动行走。增加模板台车重量，平衡模板外侧重量，取消边墙侧支撑，可解决沟槽模板台车分块移动，从而实现真正意义上整体移动，甚至可对沟槽实现滑模施工。
参考文献
[1]赵广平.新型组合弧形钢模板在高速铁路隧道仰拱整幅施工中的应用[J].隧道建设，2010，30（6）：706-711.
[2]尹忠辉，郭海坡.沟槽施工专项方案[R].福建建瓯：中铁隧道股份有限公司隧道十公司，2012.
[3]尹忠辉，郭海坡.工程质量自控体系[R].福建建瓯：中铁隧道股份有限公司隧道十公司，2012.
[4]文亚平.雪峰山特长隧道沟槽盖板塑钢模具施工技术[J].铁道技术监督：2011，8.
[5]王进志.夏茂隧道双块式无砟轨道施工关键技术[J].隧道建设，2011，31（增刊）：62-67.