关键词：隧道衬砌;钢模台车;掌子面快速掘进;

作者简介：张志刚（1979—），男，山西忻州人，高等工程师，从事公路工程管理事情。
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隧道混凝土二衬是隧洞内末了一道防水构造，对付隧道施工质量及构造的安全稳定至关主要。
隧道模板台车则是常用的隧道混凝土二次衬砌成型机器，一样平常根据隧道断面设计制造，也是隧道施工中主要的施工机器之一。
随着我国公路交通培植规模的不断扩大，隧道施工机器化、开挖爆破等快速掘进施工技能不断成熟，隧道开挖速率也随之加快，如何实现隧道二衬施工速率和掌子面开挖掘进施工速率的匹配，担保施工过程知足现行规范对隧道二衬掌子面间隔的哀求，提升二衬外不雅观质量，肃清隧洞内狭窄环境施工风险成分，成为终年夜隧道衬砌施工中普遍面临的技能难题。
传统的二衬台车一样平常利用普通Q235钢板材质的面板，易锈蚀，台车与透风管理为立体交叉设计，施工效率低，安全风险高。
为此，必须对终年夜隧道模板台车进行改进，提高机器施工效率，为我国公路交通隧道培植供应担保。

隧道衬砌钢模台车的作业办法有拆装式和平移式两种。
拆装式钢模台车同时设置两套及以上模板，待完成一段混凝土贯注施工后分离台车和模板拱架，通过模板、模架拆除转运贯注后的衬砌混凝土后，台车穿过前述模板，对下一贯注段履行立模和贯注。
平移式钢模台车常日只配备一套模板，且模板与台车固定，待完成一段衬砌混凝土贯注并达脱模强度后将整车移动至下一施工段衬砌施工。

隧道衬砌钢模台车作为移动式钢架构造，紧张包括台车、模板、托架、走行机构、升降机构、操作装置等部分，构造详见图1。
台车架和模板是主体构造，顶板及侧模均通过螺栓连接；顶模板设置在托架上，旁边侧模板分别通过水平丝杠和涡轮螺杆减速器收张侧模板。
走行机构包括主动装置和被动装置两部分，主动行走机构的走行电动机带动减速器，驱动整机行走，被动轮从动[1]。

图1 钢模台车构造（单位：mm) 下载原图

根据《公路隧道施工技能规范》（JTG F60—2009），流动性较高的混凝土稠浊料坍落度一样平常为8～18cm，掺加减水剂后坍落度将增大至10～20cm。
在混凝土初凝阶段，混凝土材料中存在的水泡及蒸发后残留的气孔经振捣后必将向上移动，因侧拱下半部分为曲线型钢模，将混凝土封闭后水泡和气泡难以顺利排出，终极勾留在混凝土构造表面而形成蜂窝、麻面[2]。

钢模台车面板抗磨性能紧张受刚度、硬度、表面粗糙程度等的综合影响。
金属材料的抗磨性一样平常通过材料硬度衡量，由于材料硬度是材料抵抗物料压入表面能力的表示，硬度越高，物料压入表面的深度也就越浅，磨损程度也越轻，抗磨损性能也越精良。
此外，金属基体强度越高，在磨损过程中所具有的抵抗磨损的能力也越强[3]。

某隧道设计长度为6 401m，按照双向掘进办法施工，每台衬砌钢模台车施工间隔超3 000m，因此台车有效长度应为12m，面板厚度应不小于12mm，按照30～60cm的设计二衬厚度，每台衬砌钢模台车需至少衬砌250次。
为此，提出Q235钢板、2mm厚不锈钢+10mm厚Q235钢板的不锈钢复合钢板、12mm厚的不锈钢板等钢模台车面板材料方案。

(1) Q235钢板。
该类型的钢板表面硬度比不锈钢低，在面板厚度相同的情形下，很随意马虎在终年夜隧道施工中涌现表面变形，若采纳增加表面厚度和刚度的办法，则衬砌钢模台车的重量及造价一定增加。
Q235钢板材料在隧洞内湿润环境下随意马虎涌现浮锈，打磨除锈必将耗费人力，延缓工期。

(2) 2mm厚不锈钢+10mm厚Q235钢板的不锈钢复合钢板。
此种材料可有效战胜Q235钢板表面硬度不高、随意马虎生锈等弊端，使钢模台车面板抗堕落性和整体刚度明显提升。
但是在削竹式洞门等分外断面以及常规性打磨清理过程中，均随意马虎涌现台车表面损伤，2mm厚度的不锈钢层磨损较快；在焊接工艺的限定下，返修率较高。

(3) 12mm厚的不锈钢板。
这种面板材料能较好战胜前两种材料的劣势，可长期确保钢模台车高效率、高质量施工，清理打磨韶光大大缩短。
随着不锈钢板厚度的增加，价格也略有提高，但是钢模台车周转利用次数的增多、利用寿命延长、脱模机利用频次减少所带来的社会效益和经济效益可完备抵消其高昂的购买本钱。

通过以上对不同面板材料性能的比较，三种材料的力学性能见表1，该隧道衬砌钢模台车终极选用12mm厚的不锈钢板，以提升面板工程性能，增加钢模台车周转利用次数，延长钢模台车利用寿命。

表1 钢模台车面板材料的力学性能 下载原图

2.2 钢模台车混凝土分料系统的优化

隧道衬砌钢模台车混凝土送料及分料系统很随意马虎引发堵管，进而增加转管次数和下料高度，延长拆管和接管韶光，引发混凝土材料离析；还必须通过增加振捣次数将中部混凝土引开，使浇筑难度增加，浇筑韶光延长，施工进度延缓，并不可避免地涌现蜂窝麻面、冷缝、气泡等外不雅观瑕疵。

通过改进传统钢模台车，加装滑槽和料斗，并在主料斗、主溜槽及分流槽、分流串筒和入窗溜槽等构造处增设插板阀门，使混凝土均匀流向相应的事情窗口，实现混凝土逐窗入模分层浇筑[4]，担保布料均匀，提升浇筑施工效率。

在未预留出透风管道位置的情形下，衬砌钢模台车透风管只能从二衬台车轨道旁穿过，考虑到6.5m的二衬台车轨距以及1.5m的透风管直径，门架支撑杆间隔可忽略不计，则二衬台车通畅宽度最大不超出3.0m，必将降落隧道内施工机器通畅效率，且透风管道随意马虎破损，降落透风效果。

为此，可在钢模台车门架上预留孔道，用于透风管道固定，避免增大二衬台车通畅宽度，防止施工机器刮蹭透风管道而造成管道破损，担保透风效率。

传统的木板端模因木板加固定位存在一定难度，既摧残浪费蹂躏木材，堵塞效果差，又随意马虎涌现端头漏浆、跑模，降落端头混凝土密实度和防水效果，造成预埋件跑位等病害，进而不利于二衬施工进度和质量掌握。

利用由L形内侧钢板、L形外侧钢板及支撑丝杆所组成的新型定型钢端模后，可担保止水带精确定位、快速安装，提升止水带安装质量和端头混凝土浇筑施工质量，确保施工缝防水效果。
该形式的定型钢端模通过活动螺栓将内侧钢板和台车模板主体连接，其内侧钢板设计宽度25cm，横向移动间隔0～20cm，对付不同厚度的隧道二衬施工均较为适用。
外侧钢板则采取15cm宽的可翻动活页钢板，通过螺栓连接内侧钢板；在内外侧钢板之间安装环形止水带，并通过活动螺栓夹紧固定，借助侧向丝杆支撑。

某隧道为双向四车道分离式设计，隧道长6 401m，最大埋深740.8m，单头掘进段不短于3 000m，且隧道地质条件繁芜，因穿越多处断层破碎带而受断裂带和伴生布局影响较大，同时面临突泥、涌水、地热、岩爆等不良地质。
在某隧道入口段旁边洞施工期间，按照以上思路改进后的2台衬砌钢模台车分别完成了1 800m和1 600m的衬砌施工任务，衬砌次数共达到284次，且台车无任何变形迹象，隧道二衬外不雅观良好，二衬台车中透风管道穿越段无缺，止水带顺直，性能上风得到有效验证。

按照《公路工程质量考验评定标准》（JTG F80/1—2017）中对隧道衬砌平整度及止水带施工偏差干系哀求，对该隧道衬砌施工所利用的2台普通模板台车和2台改进后的钢模台车施工质量展开比较剖析，结果见表2。
根据表中统计结果，改进后的衬砌钢模台车比传统模板台车施工偏差更少，施工质量大幅提升。

表2 二衬施工许可偏差 下载原图

该隧道Ⅱ级围岩二衬厚度30cm，不设置预埋钢筋，且浇筑方量为87.1m3/次，二衬施工进度的比拟详细见表3。

表3 施工进度比较 下载原图

根据表中统计结果，改进后的隧道衬砌钢模台车每次施工可比传统模板台车节省3h施工韶光，则在事情面条件具备的根本上，则改进后的衬砌钢模台车可至少比传统模板台车多施工两次二衬。
在施工隧道Ⅱ、Ⅲ级围岩时，机器化施工和爆破效率明显提升，隧道掘进速率加快，采取改进后的衬砌钢模台车后可省去频繁安装预埋件、变断面加固端模、除锈等操作环节，确保二衬施工进度与开挖掘进速率的匹配性，缩小二衬和掌子面的间隔知足规范和安全生产哀求。

综上所述，对付终年夜隧道工程，如果反复清理和打磨二衬钢模台车，必将延缓施工进度，增加人工耗费和施工管理难度，同时花费大量脱模剂，乃至影响二衬外不雅观质量。
基于隧道衬砌全寿命周期视角，按照本文所提出的思路改进衬砌钢模台车，能使钢模台车抗磨耗性、抗堕落性大幅提升；台车门架处预留透风管道的做法有效避开了对隧道内其他施工车辆的堵挡和滋扰，安全风险降落，出渣效率及掌子面掘进速率明显提升，透风管道破损问题得到有效办理，社会效益和经济效益显著。

将本文提出的改进思路运用于某隧道衬砌钢模台车后，有效办理了传统模板台车面板易生锈、模板刚度及抗磨损性、抗堕落性差、脱模剂花费量大、除锈打磨等工序较多、混凝土分料系统随意马虎堵塞等质量通病，台车门架上透风管道口的预留设计使隧洞内作业环境大幅改进，用电本钱降落。
但不锈钢面板在我国当前公路隧道工程中运用较少，其实际工程性能和寿命周期是否与理论剖析相同等，有待韶光考验；不锈钢材料市场价格较高，不锈钢钢模台车建造本钱也相应较高，故本文改进思路对付较短隧道并不适用；此外，定型钢端模止水带安装受到隧道初期支护表面平整度和二衬厚度影响较大，进而影响堵头模板长度，故无法彻底避免漏浆。
总之，在采取本文思路进行隧道衬砌钢模台车改进时，必须充分考虑其利害势及本钱效益，确保发挥出最大的社会效益和经济效益。

[1] 魏志刚.基于提高隧道衬砌和防水质量的衬砌台车优化运用[J].江苏建筑职业技能学院学报，2022,22(1):6-9.

[2] 马兵兵.繁芜断面形式隧道衬砌钢模台车构造设计与功能实现[J].工程机器与维修，2021(2):34-36.

[3] 李彬.微改进隧道衬砌钢模台车在终年夜隧道中的运用[J].广东公路交通，2019,45(3):36-40.

[4] 喻致蓉，王松.基于不锈钢复合钢板面板的隧道衬砌钢模台车在隧道施工中的运用[J].科技视界，2018(9):184-186.

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