与TBM配套的仰拱模板台车在大伙房输水工程的应用.doc

与TBM配套的仰拱模板台车在大伙房输水隧洞的应用 高菊如 罗建春 涂文轩 （中铁西南科学研究院有限公司，四川成都，610031） 摘要：与TBM配套的仰拱模板台车在大伙房输水隧洞施工中获得了成功应用，实现了TBM掘进与仰拱联合作业的施工模式，提高了隧洞综合施工效率和仰拱现浇混凝土质量，降低了隧洞综合修建成本。本文首先分析和总结了隧道（洞）仰拱施工技术与设备现状，然后介绍了与TBM配套的仰拱模板台车的主要功能和特点、主要技术参数；最后对与TBM配套的仰拱模板台车在大伙房输水隧洞的应用情况和应用效果进行了介绍。 关键词：TBM、仰拱模板台车、联合作业 1 前言 隧道（洞）内实行仰拱超前施工，使仰拱紧跟开挖掌子面，既可以实现隧道（洞）底部的快速封闭，有利于稳定掌子面，显著提高周边围岩的可靠度，又可以大大改善隧道（洞）内作业环境，通畅运输道路，减少运输车辆地损坏，加快施工进度等。目前国内外隧道（洞）仰拱施工一般采用完全人工、铺设仰拱预制块或借助仰拱栈桥人工抹面。完全人工作业不仅对隧道（洞）掘进工序的运输等产生严重干扰、安全隐患多，影响整个隧道（洞）的施工速度，而且工人的劳动强度大、作业效率低、仰拱施工质量也不能达到设计和相关施工技术指南的要求。根据秦岭、桃花铺隧道和“引黄入晋”隧洞工程的仰拱施工经验得知仰拱预制块不仅制作和安装工程规模庞大、工序繁杂、工艺技术严格、精度要求高，而且预制混凝土仰拱安装的内在密实性和外观的光滑平整程度，远不能与现浇的模筑混凝土相比。近年来，太行山隧道8＃斜井、厦门翔安海底隧道和京沪高速铁路西渴马1号隧道仰拱施工中采用了仰拱栈桥。仰拱栈桥虽然对于解决施工中的干扰问题，提高施工效率发挥了一定的作用，但是由于这些栈桥的结构和功能都过于简单，且自动化程度低，仅能起栈桥的作用，而不能实现仰拱结构的机械化施工，因此，施工效率较低。 中铁西南科学院有限公司针对目前隧道（洞）仰拱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掘进与仰拱联合作业的施工模式，研制了适应这种施工模式的与TBM配套的仰拱模板台车，并成功应用于国际最长的大伙房输水隧洞施工。 2 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。 3 与TBM配套的仰拱模板台车简介 与TBM配套的仰拱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掘进与仰拱联合作业和全幅仰拱一次浇注成型的现浇混凝土仰拱设备（见图1）。该台车已获国家实用新型专利一项，发明专利通过了审核。 3.1 主要功能和特点 （1）与TBM配套的仰拱模板台车采用液压、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（找正、定位、立模、脱模），自动化程度高，安全性好。 （2）与TBM配套的仰拱模板台车内部有足够的内净空，隧道施工运输车辆等能够安全顺利地从台车腹下通过。 （3）隧洞掘进相关大型配套设施——TBM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）等能够穿过与TBM配套的仰拱模板台车内部，确保前方掌子面掘进工作正常运行。 （4）与TBM配套的仰拱模板台车实现了仰拱全幅整体一次浇注，避免了隧洞底部施工纵缝地产生，减少了隧洞病害。 （5）混凝土养护期间，运输车辆通过与TBM配套的仰拱模板台车时不会对混凝土品质产生影响。 （6）与TBM配套的仰拱模板台车具有混凝土等强养生段。 3.2 主要技术参数（见表1） 表1 与TBM配套的仰拱模板台车主要技术参数 内容 单位 参数 循环长度 m 9～16 移动