CN103939114B - 一种悬轨式台车衬砌施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种悬轨式台车衬砌施工方法，包括以下步骤，（1）初支拆除：将导洞初支拆除1/3-1/2高度，以适应台车的高度；然后，将已经拆除部分的表面进行平整；所述导洞初支拆除部分是导洞初支的侧墙；（2）防水施工：将顶纵梁、扣拱初支与设计的二衬扣拱的接触面安装防水板；（3）钢筋加工安装：将预加工成型的钢筋，运输至作业面，按设计要求进行安装；（4）台车安装就位，升起台车，将模板升至设计位置，进行混凝土浇筑。本发明的悬轨式台车衬砌施工方法，大大减短二衬扣拱混凝土施工关拆模时间，缩短了工期，且连续施工性能好；大大的节约了模架、脚手架拼拆的人工费；提高了浇筑精度及质量。

Description

一种悬轨式台车衬砌施工方法

技术领域

本发明涉及一种隧道衬砌施工方法，特别涉及一种利用悬轨式台车进行地铁暗挖隧道衬砌施工的方法。

背景技术

洞桩法(PBA)施工地铁暗挖车站全部采用逆作法进行施工，二衬扣拱施工完毕后，车站上方地表、管线及周边建筑物的沉降基本稳定，安全风险基本解除，快速施工二衬扣拱砼，可以减少地表、管线及周边建筑物累积沉降，同时也为土方开挖提供了前提条件。

在暗挖车站有限空间作业环境下，由于原上层导洞初期支护分段拆除，空间狭窄，不利于大型设备进行作业。现有技术常采用散拼模架，加脚手架支撑施工二衬扣拱砼，也偶有利用简易台车施工的，但均存在不足，影响施工。

散拼模架加脚手架支撑施工方法：散拼模架主要是利用钢管脚手架或碗扣式脚手架作为支撑，用工字钢拱架和小块钢模进行现场拼装，立模进行二衬扣拱砼浇筑。拼装及拆除施工速度较慢，且拼缝容易发生错台、漏浆等现象。

落地式台车施工方法：现有台车通常为落地式台车，落地式台车采用工字钢加工，台车较重，需要在在初支扣拱开挖后的土层上铺设轨道，轨道铺设需要枕木进行反复调平调正，且台车自重大移动困难，使得其使用极为不便。

中国专利CN101824994A公开了一种砼衬砌钢模台车,包括有门架和托架,门架端面上分别固定安装有平移液压千斤顶和升降液压千斤顶,托架上固定焊接有左、右弧形顶模板,左、右弧形顶模板的下端分别铰接有向下延伸至门架下端的左、右弧形侧模板,门架的两外侧壁与所述的左、右弧形侧模板的内壁之间分别铰接有数个液压千斤顶和螺旋千斤顶；门架的底端分别固定焊接有横向的左、右行走直梁,左、右行走直梁底部分别安装有滑轮和轨道千斤顶。

其施工台车可沿铺设轨道行走，能够沿上、下以及左、右方向调整位置。能够较好的适用于不同的施工环境，但是其对于底部的轨道要求较高，因为轨道需要承受的压力大，包括台车的重量和衬砌浇筑的混凝土重量。而且，还必须保证衬砌浇筑过程中，轨道性质稳定，不沉降。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中常规的二衬扣拱施工方法存在施工速度慢、质量差，工时耗费多等缺点，提供一种悬轨式台车衬砌施工方法，尤其是一种在洞桩法施工中，利用悬轨式台车进行地铁暗挖隧道衬砌施工的方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种悬轨式台车衬砌施工方法，包括以下步骤，

(1)初支拆除：根据台车高度，将导洞初支拆除1/3-1/2高度。优选的，导洞初支侧墙拆除后保留高度不小于100cm，方便施工人员通行和移动台车。然后，将已经拆除部分的表面进行平整。所述导洞初支拆除部分是导洞初支的侧墙，尤其是从接近扣拱的部分开始向下拆除。优选的，在导洞初支拆除后对断面进行平整处理。所述拆除1/3-1/2高度是指导洞初支侧墙高度的1/3-1/2。

(2)防水施工：将顶纵梁、初支扣拱与设计的二衬扣拱的接触面进行防水处理。优选的，导洞支撑和初支扣拱相接面不作防水处理。

(3)钢筋架设：将预加工成型的钢筋，运输至作业面，按设计要求进行安装。

(4)台车就位：将初支拆除面平整，安装施工台车装置系统。

所述台车装置系统包括模板、模架、顶升机构和导轨。

所述模架有多个。

所述模架包括上弦拱、中间腹杆、下弦拉杆和行走机构。

所述模板与上弦拱固定连接。上弦拱可以作为模板背面的加强筋，平衡模板各部分的负载能力。

所述上弦拱的两端与下弦拉杆的两端固定连接，两者形成弓形结构。所述中间腹杆设置在弓形结构中间，连接上 弦拱和下弦拉杆。优选的，中间腹杆垂直设置在弓形结构中间。

所述行走机构设置在下弦拉杆的底部，与导轨相适应。所述导轨轮与导轨相适应。

所述导轨由沿导洞横截面方向设置的第一工字钢，所述第一工字钢有多个且相互平行；沿导洞延伸方向设置的第二工字钢组成，第二工字钢固定安装在第一工字钢上。所述第一工字钢横向架设在导洞初支侧墙的断面上，所述第二工字钢沿导洞延伸方向架设在第一工字钢上。第二工字钢有多个，且相互平行，构成台车移动的导轨。

进一步，优选所述顶升机构为千斤顶。所述千斤顶有多个，千斤顶设置在经过平整的断面上，千斤顶端头上升顶起台车到衬砌施工高度，并支撑起整个台车重量。优选的，所述千斤顶为螺旋式千斤顶。所述千斤顶还可以设置在其它的固定基础之上。进一步，多个模架之间用钢管固定。进一步，模架采用工字钢固定连接而成，优选焊接。也可以使用其它固定连接方式加工成型。

台车沿导轨运动到施工衬砌的地点后，在相应的初支断面上安装千斤顶，顶升台车到达相应的高度。

(5)混凝土浇筑，台车就位后安装好其余各部分的封闭模板，即可开始混凝土浇筑。

进一步，在步骤(1)中，采用人工手持风镐进行喷射混凝土拆除，采用人工手持风镐拆除初支的方法适用于导洞内狭窄环境，因为在导洞内部，尤其是需要浇筑衬砌的导洞内部，环境狭小，大型机械难以发挥，而单纯的人工敲打拆除速度慢，只有将人工的灵活性与小型机械的拆除能力相结合才能有效的实现导洞初支的高效破除。优选的，采用氧气乙炔切割格栅，格栅钢筋是导洞初支修筑过程中预埋的钢筋骨架，钢筋大小相互混合适用，机械式的切割方式容易受到环境限制，氧气乙炔切割格栅速度快，精确度高，尤其适用导洞内狭小环境。

优选的，混凝土拆除前，先测量标高并用油漆画线，保证未破除初支顶面的标高及平整度，并且有利于台车的连续运行。优选的，为了防止沉降，保证施工安全，每次初支拆除长度不超过7.5m。优选的，为保证结构施工安全，杜绝边跨中跨在同一断面破除初支。

进一步，在步骤(2)中，防水施工前先进行基面处理，支撑拆除前，除导洞支撑和初支扣拱相接面，其余部分基面已进行了处理，所述基面处理是混凝土表面的平整处理。

进一步，所述防水处理方法如下：先用水泥钉和与防水板相配套的塑料圆垫片将缓冲层固定在基面上，固定时钉头不得凸出垫片平面，然后铺设防水板。优选的，塑料圆垫片的固定位点之间呈正梅花形，固定间距为50～80cm。铺设的防水板是2mm厚ECB防水板，采用自动爬焊机进行焊接铺设，局部段落采用热风焊枪进行人工焊接，防水板之间接缝搭接宽度10cm；防水板采用热风焊枪手工焊接在塑料圆垫片上、焊接应牢固可靠。

具体如下优选的，导洞支撑和初支扣拱相接处格栅割除后，将相接面处格栅及钢板等尖锐物割至根部，并用水泥砂浆抹平顺。优选的，采用重量比1：2-3的水泥砂浆进行抹浆平顺处理。

所述防水处理是将防水板固定在需要防水处理的基面上。优选的，用水泥钉将防水板固定在基面上，水泥钉固定防水板具有固定效果好，容易操作等优点。优选的，用配套的圆垫片作为缓冲层进行处理，固定时钉头不得凸出超过垫片平面，加装圆垫片可以有效的防止防水板被水泥钉穿透脱落，且有利于控制水泥钉的钉入深度，保证水泥钉与初支、防水板的固定强度都达到最优。

进一步，在步骤(3)中，优选的，二衬扣拱环向主筋采用Φ32螺纹钢筋，直螺纹套筒连接，直螺纹套筒可以简化钢筋端头连接，并减少钢筋端头的锐利部位对施工人员的伤害威胁。优选的，钢筋加工时，将丝扣长度为全套筒长度。安装时先将直螺纹套筒拧满，与预留接头对位好后，再往回拧紧完成连接。

进一步，步骤(4)中，优选的，上弦拱、中间腹杆和下弦拉杆构成坡面桁架。桁架结构具有独特的稳定性，坡面桁架是具有弧形的桁架结构，特别适用于拱形衬砌的施工。优选的，所述行走机构为四个导轨轮。

优选的，台车上的模板是可调整的模板，与待施工的衬砌面相适应。可调整的模板根据实际需要进行调整，与设计的弧面贴合度好浇筑混凝土的结构达到最优化。优选的，所述模板是具有弧形表面的模板。

台车安装调试过程如下：铺设好导轨，将台车就位于导轨之上。沿导轨方向推动台车到达施工地点，用千斤顶顶升起台车，使台车的模板表面就位到待衬砌的洞顶。此时台车与导轨分离，导轨不承受衬砌过程中台车和混凝土的重量；而相应的由千斤顶升起的台车高度容易控制、调整。

根据施工条件不同，只需在地面承压能力好的位点设置千斤顶，在没有承压能力达标的位点时，只需在少数的地方预浇筑混凝土并进行沉降压力测试即可。如发生意外沉降现象，由于千斤顶有多个，所以不易发生倾覆。当某个千斤顶所在位点发生沉降时，重新升高千斤顶的高度即可以调整好台车的高度，不必重新安装支撑机构。

优选的，在下弦拉杆下方设置延衬砌施工方向延伸的总承钢架结构，使各个模架之间的压力统一到钢架之上，方便千斤顶统一顶升、分配压力。优选的，所述总承钢架结构为双拼工字钢或箱型钢材。

尤其是，在洞桩法的施工环境下，在拆除原有的上导洞初支时，保留部分初支高度，利用现有导洞初支承受压力，可以进一步的减少台车施工中的位点设置。

进一步，步骤(5)中，混凝土浇筑采用压浆的方式进行浇筑，二衬回填注浆系统的设置间距为4～5m。注浆系统包括注浆底座和注浆导管，注浆底座与防水板热熔焊接。注浆导管采用塑料螺纹管，具有足够的抗压强度，确保埋入混凝土的部分不被压扁。

进一步，钢筋及模型安装经检查符合要求后，进行混凝土施工，采用C40，P10商品混凝土泵送浇注。在台车中部顶部位置设置一个泵送口。在和泵送口相接处泵管位置设置一个三通，将润泵水和砂浆通过三通排掉，避免进入结构内影响混凝土质量。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.能提高施工速度：悬轨式台车充分利用现有的条件作为支撑平台，大大减短二衬扣拱混凝土施工关拆模时间，缩短了工期。尤其是在洞桩法施工中，可以未破除的导洞初支作为支撑平台，其承压能力好，结构位置沿导洞纵深方向，方便连续施工。

2.节约成本：和散拼模架施工方式相比，采用悬轨式台车节约了模架拼拆的人工费用，节约了脚手架搭拆人工费用。和落地式台车相比，节约了轨道基础处理费用，比落地式台车轻便，节约了台车制作费用。

3.施工质量可靠：本发明台车因为无拼拆作业，且纵向延伸作业时推进平衡(根据现场条件设置的导轨仅承受台车压力，不易变形)，提高了延伸作业时相邻衬砌之间的浇筑精度，解决了散拼模架拼装容易出现的错台和漏浆问题，确保了混凝土的浇筑质量。

附图说明：

图1为本发明的总工艺流程图。

图2为本发明悬轨式台车的立体分解视图(注图2中导洞初支部分破除，同时顶部初支未绘，实际施工过程中不必一次性完全破除顶部初支)。

图3为悬轨式台车的模架结构。

图4为台车在导洞中就位施工衬砌时的正面视图。(注图3中导洞初支未完全描绘出来)

图5为图4中台车单独的正面视图。

图6为台车在导洞中施工时侧视图。

图中标记：1-模板，2-模架，3-千斤顶，4-轨道，8-导洞初支，9底部土方，201-上 弦拱，202-下弦拉杆，203-中间腹杆，204-行走机构，205-钢管，301-垫板，401-第一工字钢，402第二工字钢，801-已浇筑完成的立柱。

具体实施方式

下面结合试验例和附图，及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

以某地铁施工为例进行分析如下。

(1)破除上部的导洞初支侧壁

如图2或4所示，考虑到台车施工高度和初支8拆除施工的高度，初支内轮廓拱顶至扣拱土方开挖面高度确定为3250mm，初支拆除高度确定为距初支内轮廓拱顶2250mm。保证台车轨道离基底高度1000mm，既便于接拆输送泵管，又保证施工人员能够方便移动台车。

测量好待拆除的侧壁的高度后，在侧壁上用油漆标记绘制出标线，保证未破除初支顶面的标高及平整度。由于洞内空间有限，初支拆除采用人工手持风镐进行喷射混凝土拆除，氧气乙炔切割格栅。为了防止沉降，保证施工安全，初支每次拆除长度7.5m，为保证结构施工安全，杜绝边跨中跨在同一断面破除初支。

步骤(2)防水处理

遇到渗水较多段落，提前进行止水处理。铺设防水板前先用水泥钉和与防水板相配套的塑料圆垫片将缓冲层固定在基面上，固定时钉头不得凸出垫片平面。固定点之间呈正梅花形布设，顶拱上的固定间距为50～80cm，2mm厚ECB防水板铺设采用自动爬焊机进行焊接，局部段落采用热风焊枪进行人工焊接，防水板之间接缝搭接宽度10cm；防水板采用热风焊枪手工焊接在塑料圆垫片上、焊接应牢固可靠。

步骤(3)钢筋加工

顶纵梁施工时预留钢筋接头精确定位困难，二衬扣拱钢筋加工时严格控制钢筋的下料长度及钢筋的弧度精度，对于个别预留接头偏差较大的采用现场实测下料。由于钢筋较粗，且中跨两端接头均预埋在顶纵梁内，直螺纹套筒与原预埋的钢筋接头对位时不易调整，内层钢筋安装时，内层靠近防水板，保护层只有5cm，连接非常困难，钢筋加工时，将原丝扣长度由半套筒长度调整为全套筒长度，安装时先将直螺纹套筒拧满，与预留接头对位好后，再往回拧紧完成连接。分布钢筋接长采用直螺纹套筒连接，与主筋采用绑扎搭接。

钢筋于地面加工场内集中制作成型，通过竖井吊装，自制小型钢筋运输车运至作业面按设计要求进行安装。二衬扣拱环向主筋采用Φ32螺纹钢筋，直螺纹套筒连接，顶纵梁施工时预留钢筋接头精确定位困难，二衬扣拱钢筋加工时严格控制钢筋的下料长度及钢筋的弧度精度，对于个别预留接头偏差较大的采用现场实测下料。

由于钢筋较粗，且中跨两端接头均预埋在顶纵梁内，直螺纹套筒与原预埋的钢筋接头对位时不易调整，内层钢筋安装时，内层靠近防水板，保护层只有5cm，连接非常困难，钢筋加工时，将原丝扣长度由半套筒长度调整为全套筒长度，安装时先将直螺纹套筒拧满，与预留接头对位好后，再往回拧紧完成连接。分布钢筋接长采用直螺纹套筒连接，与主筋采用绑扎搭接。

步骤(4)台车高位与准备

4.1台车准备。考虑施工进度及现场实际需要，项目部自制移动台车进行二衬扣拱施工。

施工台车结构如下，参见图2：所述台车包括模板1、模架2、千斤顶3和导轨4。所述模架有多个。所述模架包括上弦拱201、中间腹杆203、下弦拉杆202和行走机构204。所述模板与上弦拱固定连接。上弦拱可以作为模板背面的加强筋，平衡模板各部分的负载能力。所述上弦拱的两端与下弦拉杆的两端固定连接，两者形成弓形结构。优选的，中间腹杆垂直设置在弓形结构中间。所述中间腹杆设置在弓形结构中间。所述行走机构设置在下弦拉杆的底部，与导轨4相适应。所述导轨轮与导轨相适应。所述导轨由延导洞模截面方向设置的第一工字钢和沿导洞延伸方向设置的第二工字钢组成，第二工字钢固定设置在第一工字钢之上。所述第一工字钢横向架设在导洞初支侧墙的断面上，所述第二工字钢沿导洞延伸方向架设在第一工字钢上。

模板可以是对称坡面、不对称坡面、半坡面。根据实际施工情况，调整台车的坡面结构形状，使模板的结构适宜施工环境，保证模板与其它模板结构的接缝密实性，提高衬砌施工精度。

进一步，所述模板背面有加强筋结构。优选的，所述加强筋与桁架结构是一体的，加强筋既是模板的结构增强部分，又是桁架的一部分，在桁架结构的稳定性得到保证的同时，模板的承压强度也大提升。

进一步，所述模板是弧形模板，模板弧形两端部连线与模板之间设置的是坡面桁架。当然，还可以在坡面桁架下方增设一些钢架结构，增加台车的高度，优选的，所述钢架结构为平行桁架，或者将其设置为底部具有一定高度的坡面桁架，即上部为坡面，下部立方体结构的桁架结构。进一步，所述行走机构是导轨轮。当然，所述行走机构还可以是其它的适用于平行移动装置机构。

利用导洞未破除初支作为台车立模和移动的主要支撑平台。台车采用工字钢模架+可调模板组成，台车长度为7.5m，工字钢模架分为上弦拱、中间腹杆和下弦拉杆，沿模板长边每0.75m设置一跨，每组台车共计11组模架，按0.75m间距焊接在I20纵向双拼工字钢上；每两组模架间采用钢管连接(每组模架设置6根)，保证其稳定；模板采用1500x750x5mm的可调钢模板，长边沿扣拱纵向设置，模板直接采用螺栓固定，模板拼装完成后与模架焊接固定。纵向双拼工字钢下设25t螺旋式千斤顶，螺旋式千斤顶设置间距1.0m。

4.2台车就位立模

台车设置四个定向轮，利用工20导向工字钢作为台车纵向移动轨道，实现台车纵向移动。台车走行至工作面后，利用25T螺旋式千斤顶实现台车高度方向调整，螺旋式千斤顶设置间距1.0m，每组台车共计14个千斤顶。端模采用15mm厚的聚乙烯泡沫板，按照端头模的弧形尺寸进行制作，适当加宽10cm，分布钢筋穿过后，再加设木板和方木，注意保证和防水板的密贴并用方木撑紧。利用分布钢筋直螺纹套筒加卡条的方式形成拉杆支撑。短的分布钢筋直接利用套筒加卡条，长的分布钢筋加设套管后支顶在方木上，利用套筒丝扣局部调整，使套筒和卡条顶紧。

步骤(5)混凝土浇筑。

钢筋及模型安装经检查符合要求，进行混凝土施工，采用C40，P10商品混凝土泵送浇注。在台车中部顶部位置设置一个泵送口。在和泵送口相接处泵管位置设置一个三通，将润泵水和砂浆通过三通排掉，避免进入结构内影响混凝土质量。

实施例1

如图1所示，在PBA工法中，不完全破除导洞初支，利用未破除初支作为台车立模和移动的主要支撑平台。台车采用工字钢模架+可调模板组成，台车长度为7.5m，工字钢模架分为上弦拱、中间腹杆和下弦拉杆，沿模板长边(或沿初砌浇筑延伸方向)每0.75m设置一跨，每个台车共计11组模架，按0.75m间距焊接在I20纵向双拼工字钢(或箱钢结构钢)上；每两组模架间采用钢管连接(每组模架设置6根)，保证其稳定；模板采用1500x750x5mm的可调钢模板，长边沿扣拱纵向设置，模板直接采用螺栓固定，模板拼装完成后与模架焊接固定。纵向双拼工字钢下设25t螺旋式千斤顶，螺旋式千斤顶设置间距1.0m。

当施工前，破除部分导洞初支，使初支的剩余高度适宜衬砌台车的顶升高度。进行相应的防水施工、钢筋捆扎安装，浇筑前的准备工序全部完成高位后。在两侧的初支上架设好工字钢作业横架，再在横架上架设置延导洞纵向设置的工字钢作为导轨。台车延导轨前进至初砌位，由千斤顶顶升至衬砌高度，浇筑施工。完成后，拆去千斤顶的压力，台车下降回到导轨上，推动台车前进至下一段施工位点，千斤顶顶升台车就位，开始下一段浇筑施工。

与现有技术的散拼模架施工、落地式台车施工进行成本分析比较，结果如下表：

表1.成本分析

本发明的悬轨式台车大大节约了施工成本，尤其是人工费用。当然，上表中尚未考虑到本发明工法的简便性，从理论上而言，本发明的工法可以大大加快衬砌的施工速度，减少衬砌的施工难度，对于工期有着极其突出的有益效果。

Claims (10)

1.一种悬轨式台车衬砌施工方法，包括以下步骤，

（1）初支拆除：将导洞初支拆除1/3-1/2高度，以适应台车的高度；然后，将已经拆除部分的表面进行平整；所述导洞初支拆除部分是导洞初支的侧墙；

（2）防水施工：将顶纵梁、扣拱初支与设计的二衬扣拱的接触面进行防水处理，即安装防水板；

（3）钢筋加工安装：将预加工成型的钢筋，运输至作业面，按设计要求进行安装；

（4）台车就位：将初支拆除面平整，安装施工台车装置系统；

所述台车装置系统包括模板、模架、顶升机构和导轨；

所述模架有多个；所述模架包括上弦拱、中间腹杆、下弦拉杆和行走机构；

所述模板与上弦拱固定连接；

所述上弦拱的两端与下弦拉杆的两端固定连接，两者形成弓形结构；

所述中间腹杆设置在弓形结构中间；

所述行走机构设置在下弦拉杆的底部，与导轨相适应；

所述顶升机构活动连接在下弦拉杆的底部；所述顶升机构有多个；

所述导轨由沿导洞横截面方向设置的第一工字钢，所述第一工字钢有多个且相互平行；沿导洞延伸方向设置的第二工字钢组成，第二工字钢固定安装在第一工字钢上；所述第一工字钢横向架设在导洞初支侧墙的断面上，所述第二工字钢沿导洞延伸方向架设在第一工字钢上；第二工字钢有多个，且相互平行，构成台车移动的导轨；

（5）台车就位后，将模板升至设计位置，进行混凝土浇筑。

2.如权利要求1所述台车衬砌施工方法，其特征在于，所述顶升机构为千斤顶，所述千斤顶设置在拆除的导洞初支的断面上。

3.如权利要求1所述台车衬砌施工方法，其特征在于，台车还包括钢管；多个模架之间用钢管固定连接。

4.如权利要求1所述台车衬砌施工方法，其特征在于，模架采用工字钢固定连接而成。

5.如权利要求4所述台车衬砌施工方法，其特征在于，模架采用工字钢焊接而成。

6.如权利要求1所述台车衬砌施工方法，其特征在于，在步骤（1）中，采用人工手持风镐进行喷射混凝土拆除。

7.如权利要求1所述台车衬砌施工方法，其特征在于，在步骤（2）中，防水施工前先进行基面处理，支撑拆除前，除导洞支撑和初支扣拱相接面，其余部分基面已进行了处理。

8.如权利要求1所述台车衬砌施工方法，其特征在于，在步骤（3）中，二衬扣拱环向主筋采用Φ32螺纹钢筋，直螺纹套筒连接。

9.如权利要求1所述台车衬砌施工方法，其特征在于，步骤（4）中，台车结构中，上弦拱、中间腹杆和下弦拉杆构成坡面桁架。

10.如权利要求1所述台车衬砌施工方法，其特征在于，步骤（4）中，台车结构中，所述行走机构为四个导轨轮。