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与TBM配套的全环内通式衬砌模板台车在大伙房输水工程中的应用 高菊如1 罗建春2 涂文轩3 中铁西南科学研究院有限公司 1副总工程师 2工程师 3副研究员 摘要 与TBM配套的全环内通式衬砌模板台车在大伙房输水工程中获得了成功应用，实现了TBM掘进与全环整体模筑衬砌联合作业的施工模式，提高了隧洞综合施工效率和现浇混凝土质量，降低了隧洞综合修建成本。本文首先分析和总结了隧道（洞）衬砌施工工法与设备现状，然后介绍了与TBM配套的全环内通式衬砌模板台车的主要功能和特点、主要技术参数；最后对与TBM配套的全环内通式衬砌模板台车在大伙房输水工程中的应用情况和应用效果进行了介绍。 关键词：TBM、全环内通式、衬砌模板台车、联合作业 一、前言 1.1 工程概况 辽宁省大伙房输水工程是辽宁省“十五”期间一项重要水利工程，是解决辽宁省中部抚顺、沈阳、辽阳、鞍山、营口和盘锦六城市工业用水和生活用水的大型水资源配置工程，受益人口近1000万人，对辽宁省中部地区的经济、社会发展具有十分重要的意义。大伙房输水工程主体建筑物为一长85.32km的输水隧洞，工程总体布置上充分利用天然地形，在适当的位置一共布设了16条施工支洞。这样既简化了施工期的通风、出碴问题，又保证了运行期的补气和维修通道问题。主洞线洞室埋深较大，一般为100～300m，岩石多为中硬岩，微风化，围岩工程地质分类结果Ⅱ类围岩占30.9％，Ⅲa类围岩占23.4％，Ⅲb类围岩占35.0％，Ⅳ、Ⅴ类围岩占10.7％，成洞条件较好，对TBM施工有利。隧洞施工采用以TBM为主，钻爆法为辅的施工方法。前21.61km采用钻爆法施工，后63.71km中除有2km采用钻爆法施工外，其余采用3台TBM分成3个标段（即TBM1、TBM2、TBM3）施工，每台TBM的掘进长度在18～20km左右，TBM掘进开挖的隧洞洞径为8.0m。工程总工期6.22年，总投资54.67亿元。 1.2 衬砌施工工法与设备现状 目前，隧道（洞）施工一般采用钻爆法和TBM法两种。对于钻爆法施工，由于能采用传统的衬砌施工工艺，衬砌的施工方法一般可采用先铺底（或仰拱）后边顶拱或先边顶拱后铺底的分开浇筑的方法，或者全圆整体浇筑的方法。对于衬砌设备，如果采用分开浇筑的方法，边顶拱一般只能采用普通衬砌模板台车施工，铺底（仰拱）只能由人工浇筑，且仰拱施作的同时，会干扰掘进的运输作业；如果采用全圆整体浇筑的方法，一般只能采用普通针梁式模板台车，而这种衬砌设备内部不能通过运碴等车辆，隧道（洞）开挖运输与衬砌施工相互干扰。因此，上述施工模式都不能很好解决隧道（洞）开挖运输与衬砌相互干扰矛盾实现开挖与衬砌的平行作业，在很大程度上影响了隧道（洞）施工速度的进一步提高。对于TBM法施工，若采用市场上一般的衬砌设备（普通模板台车或针梁式模板台车等），掘进与衬砌只能采用顺序作业模式，即在掘进完成后，再浇注混凝土衬砌。采用这种施工方法和施工工艺，在工期要求较高的情况下，很难满足进度要求。 因此，不管是采用钻爆法还是TBM法施工，一般衬砌施工设备均无法解决掘进运输与衬砌施工相互干扰问题，隧道（洞）的综合施工速度受到限制。而且，在隧道（洞）施工中，仰拱和边顶拱通常都是分开浇注施工的，两者之间遗留的纵向施工缝使得隧道（洞）衬砌质量很难得到保证。 中铁西南科学院有限公司针对一般隧道（洞）衬砌施工模式及设备无法满足隧道（洞）在施工速度、施工质量、综合成本和运营安全等方面要求越来越高的现状以及隧道（洞）越修越多、越修越长的市场需求，经过多年的探索和研究，首次提出了TBM掘进与衬砌联合作业的施工模式，并研制了适应这种施工模式的与TBM配套的全环内通式衬砌模板台车（简称“全环内通式衬砌模板台车”）并成功应用于国际最长的大伙房输水工程隧洞施工。 二、全环内通式衬砌模板台车简介 全环内通式衬砌模板台车是中铁西南科学研究院有限公司自主研制的能够实现TBM掘进与衬砌联合作业和衬砌全环整体一次浇筑成型的现浇混凝土衬砌设备（见图一）。该台车已获国家发明专利和实用新型专利各一项，通过了由四川省科学技术厅组织的科学技术成果鉴定，总体上达到了国际领先水平。 2.1 主要功能和特点 （1）全环内通式衬砌模板台车采用液压、电气控制执行机构的动作与机械锁紧定位相结合的方式克服了抗浮难题，实现了台车各种功能，自动化程度高，安全性好。 （2）全环内通式衬砌模板台车有足够的内净空，隧道施工运输车辆能够安全顺利地从台车腹下通过。 （3）隧道掘进相关大型配套设施——出碴连续皮带运输机、高压电缆、进排水管和大直径风管（直径2.2m）等能够穿过全环内通式衬砌模板台车内部，确保前方掌子面掘进工作正常运行。 （4）全环内通式衬砌模板台车的模板为全环模板，衬砌后无纵向施工缝，实现了隧道现浇混凝土衬砌的全环整