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隧道自动衬砌台车集成信息化系统工法

1.前言

隧道衬砌台车是一种钻爆法隧道施工中拱墙二次衬砌施工作业设备,受制于国内劳动力人工成

本低廉和机械化施工一次性投入费用高等因素的影响,国内隧道钻爆法施工机械化水平一度停滞不

前。随着我国道路基础设施不断向纵深推进以及“一带一路”的实施,以我国为主的道路交通建设主

战场正从东部逐步转向中西部、从国内转向海外，复杂、陌生地质条件将成为隧道建设的常态,修建

难度将越来越大。传统普通钢模衬砌台车受自身缺陷限制如工艺复杂、工序多、质量控制受人为因

素影响大等,施工后隧道衬砌出现了混凝土不密实,拱顶空洞、渗水、开裂等一系列问题,严重影响建

设和运营安全,给后期整治增加了巨大的资金和工期成本,因此,传统的模板衬砌台车已不能满足现代

隧道质量建设标准,自动化程度高、甚至智能化能保证隧道衬砌质量的新型二衬台车设备已成为现代

隧道衬砌施工建设的必然需求。

2.工法特点

针对普通台车门架通过面积小，无通风管保护装置、隧道衬砌环向施工缝容易被台车压裂，混

凝土浇筑过程中台车易变形或下沉、环向中埋止水带不居中、混凝土浇筑一孔灌到顶、随意振捣或

过度振捣、二衬拱顶空洞、二衬台车行进速度慢、二衬混凝土养护不到位等缺点逐个击破，改进台

车模架，安装信息化系统设备，从“机”方面保证二衬混凝土施工质量。

3.适用范围

本工法适用范围为所有在建隧道二衬施工。

4.工艺原理

通过改进普通隧道衬砌台车模架，并安装信息化系统设备，研发集智能定位监控系统、混凝土

振捣管理系统、视频监控管理系统、衬砌混凝土浇筑拱顶防空洞自动检测及预警保护系统、液压行

走系统、自动喷淋养护系统等多功能为一体的自动化衬砌浇筑台车，实现整合一体化隧道衬砌浇筑

施工工艺，以改变隧道衬砌施工技术落后、工序繁多、质量缺陷较多的局面。

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5施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

5.2台车模架结构设计改进优化

台车改进后表现为设计结构精简，便于制造、装运、现场拆装和管理，支撑杆件比传统台车减

少一半，操作简单，可快速立模和脱模；传力路线短、节点少、浇筑过程中不易发生变形和移位；

台车顶部、两侧和底部空间超大化设计，改善作业环境，增加喇叭口通风管通过装置，提高通风截

面积，解决隧道通风管路经过衬砌台车区域通风管易破损的问题，更便于工程车辆行驶通过。

台车整体采用人性化设计，台车前后端四周均设置爬梯平台和防护栏，现场施工安全保障和文

明形象得到有效提升。

5.3衬砌台车智能定位监控系统

衬砌台车智能定位监控系统实时监测台车定位时模板到混凝土衬砌表面的径向距离，通过粗调

和精调定位，智能报警，指导台车精确定位，实时监测台车定位时的压紧程度及接触压力，避免压

裂衬砌混凝土。

实时监测衬砌台车模板和混凝土衬砌表面的距离、变形程度和衬砌混凝土的压力监测，作业时

衬砌变形情况等参数实现屏幕显示，并通过声光报警装置指导工人作业。

衬砌台车智能定位监控系统，解决了传统衬砌台车施工过程中凭经验操控的情况。新型台车实

现可视化、数字化、智能化和操控方便的作业效果。在环向施工缝搭接处进行台车定位时，可避免

压力过大造成衬砌搭接部分的破损，同时在浇筑过程中对混凝土的灌注压力和台车变形进行实时检

测，以便调整。

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图5.3台车智能定位监控系统

5.4环向施工缝及中埋止水带定位工装

环向施工缝缺陷改进方法是在衬砌台车端头配置钢模定型堵头板，堵头板根据台车弧度环向布

置，相互之间采用螺栓连接，堵头板内外圈挡块间及堵头板与台车模板间均采用活动铰接形式，收

支模时可自由翻转，操作简单。止水带定位卡具是为了确保施工缝环向中埋止水带安装顺直、居中、

不变形。堵头板设置有径向调整结构，可根据不同衬砌厚度对中埋止水带实现准确定位，且定位牢

固。