0 引言

隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的迅速發(fā)展，中國(guó)高速鐵路工程將步入一個(gè)新的臺(tái)階，作為中國(guó)面向世界的一張名片，必須堅(jiān)持做好標(biāo)準(zhǔn)化、機(jī)械化、信息化全面發(fā)展，不斷創(chuàng)新，不斷優(yōu)化才能將中國(guó)高速鐵路施工技術(shù)引向世界各個(gè)角落。鄭萬(wàn)高鐵作為國(guó)內(nèi)首條全面推廣機(jī)械化配套的鐵路線，不管是機(jī)械配備、還是人員構(gòu)成均將中國(guó)山嶺隧道施工引入一個(gè)新的高度。隨著整個(gè)施工線機(jī)械化配套的形成，加之建設(shè)單位對(duì)結(jié)構(gòu)物實(shí)體質(zhì)量要求不斷提高，結(jié)合項(xiàng)目目前施工進(jìn)展及無(wú)砟軌道施工計(jì)劃節(jié)點(diǎn)，中心水溝的施工迫在眉睫，為實(shí)現(xiàn)快速施工，設(shè)計(jì)制造24m長(zhǎng)度水溝模板臺(tái)車，臺(tái)車既能夠保證中心水溝施工進(jìn)度，還能保證施工質(zhì)量安全，同時(shí)還可降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度，落實(shí)以人為本、安全第一、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)、快速施工的工程管理理念。

1 工程概況

鄭萬(wàn)高鐵湖北段ZWZQ-8標(biāo)位于湖北省境內(nèi)，線路途經(jīng)襄陽(yáng)市?？悼h馬橋鎮(zhèn)、神農(nóng)架林區(qū)新華鎮(zhèn)、宜昌市興山縣古夫鎮(zhèn)，標(biāo)段起止里程為DK531+850～DK567+745，正線全長(zhǎng)36.002km，主要工程為四隧三橋。隧道工程總長(zhǎng)34.035km，占標(biāo)段總長(zhǎng)的94.5%；橋梁工程總長(zhǎng)1.96km，占標(biāo)段總長(zhǎng)的5.5%。隧址區(qū)不良地質(zhì)較多，有斷層、巖堆、巖溶、滑坡、順層偏壓、危巖落石、節(jié)理裂隙等。隧區(qū)地下水發(fā)育，施工中出現(xiàn)突水涌泥災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)較高。

高速鐵路雙線隧道排水包括結(jié)構(gòu)排水和結(jié)構(gòu)外排水，結(jié)構(gòu)排水包括防水板，縱環(huán)向盲管，每間隔不大于4m預(yù)留進(jìn)水孔將水引入側(cè)溝；結(jié)構(gòu)外排水以中心水溝為主，側(cè)溝為輔，每間隔30～50m將中心水溝與側(cè)溝連接一次。

2 臺(tái)車設(shè)計(jì)

2.1 臺(tái)車設(shè)計(jì)過(guò)程

鄭萬(wàn)高速鐵路隧道全長(zhǎng)34.035km，占全線總長(zhǎng)的94.5%，考慮到中心水溝施工進(jìn)度，項(xiàng)目部組織人員對(duì)中心水溝施工進(jìn)行調(diào)研，主要調(diào)研相鄰標(biāo)段或本單位已施工中心水溝先進(jìn)技術(shù)，其次調(diào)研模板廠家關(guān)于水溝模板的制造工藝，比選、確定最先進(jìn)、最經(jīng)濟(jì)的模板臺(tái)車，通過(guò)調(diào)研、比對(duì)發(fā)現(xiàn)大多模板廠家制造的模板臺(tái)車重量大、費(fèi)用高，其他施工單位或我單位已施工的中心水溝模板大都為簡(jiǎn)易模板，工裝不先進(jìn)、機(jī)械化程度低，結(jié)合調(diào)研結(jié)果，以及隧道斷面圖和施工要求，我項(xiàng)目最終決定自行設(shè)計(jì)、加工制造中心水溝模板臺(tái)車。

為確保模板的加工質(zhì)量，項(xiàng)目部成立了技術(shù)攻關(guān)小組，負(fù)責(zé)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，制定試驗(yàn)及改進(jìn)方案，完成試驗(yàn)總結(jié)，加工過(guò)程中監(jiān)督、指導(dǎo)；由項(xiàng)目部專業(yè)鋼構(gòu)件加工廠承擔(dān)加工任務(wù)，所有部件加工均在加工廠內(nèi)完成，重要結(jié)構(gòu)嚴(yán)格控制加工模具。經(jīng)過(guò)反復(fù)改進(jìn)和完善、試驗(yàn)及應(yīng)用，證明該模板性能良好、結(jié)構(gòu)合理、澆筑完的水溝表觀及實(shí)體質(zhì)量好，產(chǎn)品已經(jīng)定型。

臺(tái)車采用門架與模板結(jié)合形式，搭配液壓行走與橫移系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕便，各部件結(jié)構(gòu)使用靈活、多樣。臺(tái)車全長(zhǎng)24.1m，寬2.0m，包含6個(gè)主門架，2套牽引系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)重量較購(gòu)置成品臺(tái)車減輕20%以上，制作成本降低50%以上。

2.2 臺(tái)車組成及技術(shù)參數(shù)

臺(tái)車主要包括門架系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、橫移系統(tǒng)等（詳見圖1），臺(tái)車全長(zhǎng)24.1m，單次澆筑中心水溝長(zhǎng)度為24m，與上組混凝土搭接0.1m，包含6個(gè)主門架，門架之間縱向型鋼連接，行走系統(tǒng)為液壓軌行式，行駛速度為3m/min，垂直提升行程1.1m，橫向移動(dòng)行程0.4m。

圖1 中心水溝模板臺(tái)車組成圖

3 施工工藝及要點(diǎn)

3.1 施工工藝

工藝流程圖見圖2。

圖2 中心水溝施工工藝流程圖

3.1.1 施工準(zhǔn)備

①技術(shù)人員向班組作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)、安全交底，明確隧道中心水溝施工工藝及質(zhì)量控制要點(diǎn)，施工前備齊所需物資、機(jī)具。

②中心水溝作業(yè)時(shí)，至少應(yīng)超前2組（48m）對(duì)毛溝溝底及溝壁進(jìn)行清理，并按照混凝土施工要求對(duì)舊混凝土面進(jìn)行鑿毛處理，有水段落采用超前截水后清理淤泥，為后續(xù)水溝施工做好前提準(zhǔn)備工作。

3.1.2 測(cè)量放線

根據(jù)線路參數(shù)及隧道斷面放樣出水溝邊樁并標(biāo)識(shí)高程，直線段按照10m放樣一組點(diǎn)，曲線段按照5m放樣一組點(diǎn)，定位必須標(biāo)識(shí)清晰，不易損壞，一般采用鋼釘涂紅油漆或在鋼釘上綁扎鐵絲進(jìn)行標(biāo)識(shí)。

3.1.3 臺(tái)車定位

①臺(tái)車各部件檢查合格后，啟動(dòng)液壓軌行系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)行走至待澆筑段，臺(tái)車行走時(shí)，模板提升至填充面以上，防止行走過(guò)程中與既有混凝土發(fā)生碰撞造成設(shè)備損壞。

②臺(tái)車就位后，提升系統(tǒng)下放水溝模板直至與放樣標(biāo)高平齊，橫向偏差采用門架頂部橫移千斤頂進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保精準(zhǔn)定位。

③臺(tái)車定位準(zhǔn)確后，人工安裝模板內(nèi)橫向絲杠，并保證加固牢靠，同時(shí)利用斜杠與門架立柱對(duì)模板頂部進(jìn)行加固，在保證水溝寬度滿足設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上同時(shí)兼顧模板安裝線型平順，整齊劃一。

3.1.4 預(yù)埋件安裝

中心水溝與側(cè)溝預(yù)埋Φ100PVC管進(jìn)行連通形成導(dǎo)水管，當(dāng)側(cè)溝水量較大時(shí)通過(guò)導(dǎo)水管將多余的水引至中心水溝內(nèi)排除洞外，導(dǎo)水管自側(cè)溝向中心水溝設(shè)2%的流水坡，出水口管底距水溝底面為40cm。

3.1.5 溝壁混凝土澆筑

中心水溝混凝土澆筑分溝壁和溝底兩次澆筑成型，采用先澆筑溝壁、再澆筑溝底的順序組織施工，溝壁混凝土利用溜槽進(jìn)行澆筑，按照從遠(yuǎn)端向已澆筑段方向進(jìn)行澆筑，遵循水平分層、斜向分段、兩側(cè)對(duì)稱澆筑，采用小直徑搗固棒振搗密實(shí)。

3.1.6 等強(qiáng)、臺(tái)車行走

混凝土澆筑完成約8～10h后進(jìn)行松開各道支撐體系，臺(tái)車提升系統(tǒng)緩緩提升至填充面以上，保證混凝土各部位棱角不被破壞，向前鋪設(shè)鋼軌24m，啟動(dòng)液壓行走系統(tǒng)前行，臺(tái)車移動(dòng)至下一循環(huán)工作面。

3.1.7 溝底混凝土施工

①待溝壁混凝土澆筑長(zhǎng)度達(dá)到100m以上時(shí)，一次性澆筑溝底混凝土，按照一端向另一端逐漸推進(jìn)澆筑。

②巖溶段隧道中心水溝每20m設(shè)置隧底逆向?qū)埽瑵仓系谆炷燎昂附咏娱L(zhǎng)導(dǎo)水管，保證管口高于溝底50cm，并在管口設(shè)單向止水閥。

3.1.8 養(yǎng)生

臺(tái)車行走后，對(duì)溝壁立即進(jìn)行覆蓋塑料薄膜及土工布進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)；溝底混凝土待初凝后同樣覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)。

3.2 質(zhì)量控制要點(diǎn)

①臺(tái)車應(yīng)定位準(zhǔn)確，誤差可控，橫向定位偏差不得大于15mm，寬度偏差不得大于10mm，深度不得小于設(shè)計(jì)深度；臺(tái)車模板提升與下降時(shí)緩慢操作，裝卸螺桿時(shí)不得敲擊模板，使用模板不得出現(xiàn)明顯變形，定位前模板需打磨光滑平整，涂脫模劑。

②混凝土澆筑前必須將溝內(nèi)清理干凈，保證溝內(nèi)無(wú)雜物、積水，澆筑過(guò)程中在兩側(cè)設(shè)置擋護(hù)措施，防止施工污水或污泥流入混凝土內(nèi)，以免影響混凝土品質(zhì)。

③混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑，特殊原因中途停頓時(shí)間不得大于30min，應(yīng)保證在澆筑上層混凝土?xí)r，下層混凝土未初凝，澆筑過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)搗固，保證每個(gè)位置振搗到位，振動(dòng)棒不得碰模板及臺(tái)車其他部位。

④混凝土澆筑完成后應(yīng)盡快落實(shí)養(yǎng)護(hù)措施，養(yǎng)護(hù)頻次應(yīng)保持混凝土表面濕潤(rùn)，混凝土養(yǎng)護(hù)周期不得少于7d。

3.3 安全控制要點(diǎn)

①隧道施工洞內(nèi)設(shè)專人指揮調(diào)度，施工運(yùn)輸?shù)缆吩O(shè)專人養(yǎng)護(hù)，保證照明、通風(fēng)、排水設(shè)施良好，道路平順暢通、燈光明亮。設(shè)置好運(yùn)輸線路安全信號(hào)標(biāo)志，確保洞內(nèi)運(yùn)輸安全。

②隧道施工照明線路電壓在施工區(qū)域內(nèi)不大于36V。電氣設(shè)備要有良好的接地保護(hù)，所有電力設(shè)備設(shè)專人檢查維護(hù)，并設(shè)警示標(biāo)志。

③中心水溝施工過(guò)程中，在兩側(cè)施工安全邊界處設(shè)置警示燈或警示帶，防止與來(lái)往車輛發(fā)生碰撞。

④臺(tái)車投入使用前需全面檢查臺(tái)車各部件及系統(tǒng)的完好狀況，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行試運(yùn)行，定期對(duì)臺(tái)車進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，設(shè)定專人進(jìn)行對(duì)臺(tái)車在狀況進(jìn)行包保管理。

⑤鋪設(shè)行鋪設(shè)行走鋼軌時(shí)應(yīng)保證鋼軌鋪設(shè)平順、間距一致、固定牢靠，臺(tái)車行走應(yīng)緩慢平穩(wěn)，行走速度不得大于3m/min。

⑥所有工序施工完成后均要做到工完料清，嚴(yán)禁向洞內(nèi)丟棄廢料、費(fèi)油及生活垃圾，時(shí)刻保持洞內(nèi)文明施工條件良好。

4 應(yīng)用效果

自臺(tái)車設(shè)計(jì)制造后，通過(guò)在我項(xiàng)目新華隧道進(jìn)行了多次的試驗(yàn)及改進(jìn)，證明目前所使用的臺(tái)車性能良好，施工方便，結(jié)構(gòu)合理，施工質(zhì)量受控，應(yīng)用效果及優(yōu)勢(shì)突出，具體為：

①工效高，每循環(huán)施工有效長(zhǎng)度達(dá)到24m，用時(shí)18-24h（自臺(tái)車就位至等強(qiáng)后臺(tái)車移動(dòng)至下個(gè)循環(huán)），正常情況下每月完成中心水溝澆筑700m左右，可明顯提升施工進(jìn)度，為項(xiàng)目整體道床的快速施工奠定了基礎(chǔ)。

②費(fèi)用低，臺(tái)車由項(xiàng)目技術(shù)、設(shè)備人員共同設(shè)計(jì)、改進(jìn)，由項(xiàng)目部自建加工廠統(tǒng)一加工制作，比購(gòu)置成品設(shè)備費(fèi)用降低約50%以上。

③作業(yè)人員少，臺(tái)車模板支撐加固簡(jiǎn)便，僅需2人在1個(gè)小時(shí)內(nèi)即可完成全部絲桿的加固，臺(tái)車采用自行液壓系統(tǒng)，無(wú)需其他設(shè)備輔助行走，整個(gè)工序僅需4人即可完成全部施工內(nèi)容，采用機(jī)械化施工降低了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也保證了作業(yè)人員的穩(wěn)定。

④線性順直，臺(tái)車長(zhǎng)度總體較長(zhǎng)，整體性較好，施工中對(duì)薄弱環(huán)節(jié)均設(shè)置了加固措施，能夠保證澆筑完成后的混凝土線性筆直、外形美觀。

⑤質(zhì)量受控，水溝模板采用整體式鋼模板，并具有足夠的剛度和強(qiáng)度，且在狹小空間內(nèi)利用小直徑搗固棒進(jìn)行混凝土搗固，可以做到澆筑后的混凝土內(nèi)實(shí)外美，表面光滑、平整、美觀，無(wú)蜂窩、斑點(diǎn)、錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象發(fā)生。

⑥結(jié)構(gòu)合理，臺(tái)車采用門架式結(jié)構(gòu)與整體式鋼模相結(jié)合，配合液壓行走系統(tǒng)，既保證足夠的強(qiáng)度和剛度，又結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理，重量減輕，且外形美觀。

5 結(jié)論與建議

通過(guò)不斷的試驗(yàn)與改進(jìn)，最終中心水溝模板臺(tái)車在鄭萬(wàn)高鐵8標(biāo)隧道內(nèi)得到全面推廣應(yīng)用，其質(zhì)量、進(jìn)度、工效等方面得到較大的提升，臺(tái)車的使用滿足目前隧道機(jī)械化施工配套要求。

雖然項(xiàng)目部研發(fā)制造的中心水溝模板臺(tái)車滿足于目前隧道機(jī)械化配套施工趨勢(shì)，但要邁入信息化、智能化施工還有一定的差距，在今后的施工中，隨著社會(huì)發(fā)展的不斷進(jìn)步，應(yīng)不斷地改進(jìn)與完善改進(jìn)，為社會(huì)創(chuàng)造更大的價(jià)值。