张军灌浆剂
【摘 要】为改善长大隧道二次衬砌施作中的工作环境,提高二次衬砌施作效率,在传统模板台车的基础上进行技术改进,形成无骨架模板台车,增大了台车的净空面积和模板刚度,改善了隧道内现场作业环境,在渝黔铁路天坪隧道二次衬砌施作应用效果良好,可在其它隧道推广应用. 【期刊名称】《公路交通技术》
【年(卷),期】2018(034)002
【总页数】4页(P88-90,96)
【关键词】二次衬砌;无骨架模板台车;净空;刚度
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【作 者】张军
【作者单位】渝黔铁路有限责任公司,重庆 400014
【正文语种】中 文
【中图分类】过氧化氢酶活性测定U455.41
在隧道钻爆法施工中，液压模板台车[1-2]为二次衬砌不可或缺的设备。随着长大隧道施工要求的不断提高，隧道施工通风[3-4]环境的改善以及人性化管理已成为长大隧道施工的必备条件。
传统模板台车采用门架结构，支撑杆件密布，净空较小，回风性能差，掌子面空气流通不畅，洞内施工环境多时不好，不利于作业人员职业健康，特别是在长大隧道施工时，这种情况更为突出。为此，对二次衬砌台车提出更高要求，优化台车结构[5]是长大隧道模板台车设计与应用[6]的趋势。
渝黔铁路天坪隧道位于重庆与贵州交界地段，行政区属贵州省桐梓县，单洞双线结构，全长 13 978.252 m，设计时速200 km/h,是渝黔铁路的重难点及控制工程。隧道地质条件复杂，集高瓦斯、有毒有害气体、岩溶、高地应力、高地温、断层破碎带、危岩落石等不良地质于一体，属Ⅰ级高风险隧道。结合隧道施工条件，采用无骨架模板台车[7]在二次衬砌施作中得到了成功应用。
1 无骨架模板台车结构
无骨架模板台车主要由模板和底架2大部分构成。台车有效衬砌长度12 m，使用全断面整体液压自动行走系统，通过钢轨和枕木引导台车行走定位。主要技术参数如表1所示。
表1 台车主要技术参数项目类型技术参数外形尺寸/m长×宽×高=2302×1216×872行走速度/(m·min-1)670净空高度/m597液压系统主参数/MPa额定压力20，工作压力16轨距/m820
1.1 台车模板
模板部分由左右对称的拱顶中间铰接销连接。模板定位时，以其顶部铰点为圆心，铰点至小臂轴直线距离为半径做圆弧运动。为满足变断面环境，将模板分为顶模板和边模板，两者之间通过固定连接杆和三角形座连接而形成固定结构，从而使上、下模板形成整刚体，其刚度大大增强。衬砌时，模板底部与底架主梁通过3排交错丝杆连接，从不同方向将底模顶紧以防跑模。台车主体结构如图1所示。
图1 台车主体结构
1.2 台车底架
底架由3部分组成：基础底架、横移架、车辆行走平台。2组横移架上滑轨、滑块通过销轴与小臂连接到一起，从而使横移架与模板形成整体，此整体全部作用在基础底架上，同时横移架连接4个横移油缸，通过静摩擦使横移架与基础底架实现左右方向移动。
基础底架设行走系统，由行走电机带动台车沿轨道方向移动。为防止衬砌状态时行走轮受力造成损坏，基础底架主梁内侧共焊接20根底螺杆，以分散承受衬砌时的压力。
车辆行走平台架于基础底架之上，通过底座直接与地面接触而高于基础底架，运渣车通过时直接将振动传到地面而不影响台车基础底架，待进入下一衬砌循环时，小平台油缸升起，使其脱离地面与底架形成一整体，与底架一起行走。台车底架结构如图2所示。
2 无骨架模板台车的断面
传统模板台车为门架结构，无骨架模板台车简化台车结构，以增大模板的劲性骨架取代复杂的门架结构，如图3、图4所示。
图2 台车底架结构
单位：mm图3 传统模板台车的门架结构
单位：mm图4 模板台车的无骨架结构
2.1 门架结构与无骨架结构对比
传统模板台车的门架为主要支撑受力结构，门架由上下纵横梁、门架支腿、斜拉杆、支撑杆等组成，衬砌时混凝土载荷通过模板传递到门架上，再分别通过行走轮和对地丝杠传到地面。
无骨架台车通过调整台车支撑方式，增强模板刚度，相对于传统模板台车整体性更好，刚度更强。隧道内反复循环施作二次衬砌得到验证台车模板的变形较小。
2.2 通风净空对比
在长大隧道施工中，掌子面爆破后、出渣运输及喷浆过程中产生的粉尘需及时排出洞外。传统模板台车的门架结构复杂，纵向长度达12 m，进而使二次衬砌区段成为通风排烟的瓶颈。
掌子面及仰拱作业区域的粉尘通过台车排至洞外，在台车位置受到的局部风阻可通过公式计算进行对比。隧道通风的局部风阻与过风断面面积的平方成反比：
偏振式3d
式中：Rξ为局部风阻，kg/m7；ξ为局部阻力系数；ρ为空气密度，kg/m3；A为隧道断面积，m2。
单洞双线隧道的净空为89 m2，传统骨架台车门架范围的净空面积为29 m2，无骨架台车的净空面积为42 m2，净空面积差ΔA=13 m2。对比局部风阻，门架结构台车的局部风阻是无骨架台车的2倍。
相对于传统骨架模板台车，无骨架模板台车简化模板台车结构，明显增大净空面积，克服门架结构带来的通风不便。使掌子面至台车段作业区间的排烟速度加快，隧道通风效率进一步提高，作业环境改善的速度加快，为作业人员提供了有利条件。通过缩短因通风排尘的等待时间，同时也提高了各个工序的施工工效。在掌子面掘进超过2.5 km以上时，无骨架台车因其通风效果良好彰显其独特作用，有效解决了隧道内部由于传统骨架台车结构造成空气流通不畅的问题。
3 无骨架台车的工程应用
镁钙砖3.1 模板结构及制作
台车模板半径6.08 m，按单心圆设计，圆心距填充顶面的高度为2.64 m。每块顶模和边模纵向长度1.5 m，每侧由8块构成，共有32块，单块质量约3 t。模板部分由弧形顶模、边模、底模和支撑油缸丝杆组成。顶模和边模用铰接销连接，即采用耦合节点约束，内侧通过变断面调节油缸及支撑杆进行断面尺寸调节并支撑，保证其稳定性以增加刚度。模板面板为12 mm厚钢板，其上每侧纵向设4行0.5 m×0.5 m的工作窗口，每行4个。顶模与边模的两侧、中间为厚度12 mm的侧模和腹板。模板内侧纵向加劲肋采用∠80 mm×80 mm×6 mm的角钢，每根角钢与模板之间焊接4段，每段焊接长度75 mm。台车侧面结构如图5所示。
单位：mm图5 台车侧面结构
顶模和边模由固定于模板台车上的油缸支撑架支撑。油缸支撑系统刚度大，相当于一个固定基座，模板的支撑杆单元连接于台车支撑架固定于基座上。利用三角形稳定性原理，使模板与底部平台形成三角形稳定结构，提高模板整体刚度，增强其抗侧压能力使变形得到可靠控制。
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