隧道二衬台车长度及改装设计与经济性探索

隧道二衬台车长度及改装设计与经济性探索【摘要】本文以山西广源高速公路黄龙隧道施工为实例，研究在不同围岩情况下，隧道二次衬砌施工中台车应用及经济性分析【关键词】隧道围岩二次衬砌台车结构长度改装工期经济性中图分类号：u45文献标识码：a文章编号：目前，隧道衬砌施工由过去的手工操作走向综合机械化，提高隧道衬砌质量和工作效率是施工的最大需要。台车是铁路、公路隧道混凝土衬砌一次成型设备，产品性能良好、结构合理、衬砌质量高,是隧道二衬施工普遍采用的施工设备。如何根据设计、规范、施工工期及隧道围岩特性，设计及订做合适尺寸的台车，是隧道施工技术人员需要掌握的技巧。1、工程概况广源（广灵～浑源）高速公路第三合同段黄龙隧道位于山西省广灵县黄龙村之间，设计为左右线分离式，两洞中轴线间距30米。左线全长1112米，围岩情况：ⅲ级190米，ⅳ级220米，ⅴ级702米；右线全长1120米，围岩情况：ⅲ级190米，ⅳ级130米，ⅴ级800米。不良地质现象主要是地表岩溶、崩塌、岩堆和黄土湿陷。隧道建筑限界净宽10.75m、净高5.0米，ⅲ级、ⅳ级围岩衬砌厚度为40厘米c30混凝土，ⅴ级围岩为45厘米~50厘米的c30钢筋混凝土（紧急停车带加宽段为60厘米的c30钢筋混凝土）。2、衬砌工期要求整个标段项目建设工期为15个月，扣除洞口施工1个月，尾工处理0.5个月。计划隧道有效施工工期为13.5个月，隧道二衬施工必须在上断面开挖约90~100米方可形成工作面，而黄龙隧道进口段约700余米为ⅴ级围岩，单循环进尺为1.5米，1天施工2个循环，进尺3米。隧道有效施工工期越为11个月。3、钢模衬砌台车结构形式选择二次衬砌采用整体式钢模板台车全断面衬砌施工，根据现行的施工技术及施工经验，左右洞各采用1台通用的液压式钢模衬砌台车，台车架刚性要求低，结构型式灵活，重量轻，加工要求和施工中车辆通行标高要求低。行走机构由主动、被动两部分组成，整机行走由2套主动行走机构完成，行走传动机构带有液压推杆制动器，以保证整机在坡道上仍能安全驻车。台车架由端门架、中间门架、上下纵梁、斜拉杆、支承杆等组成，各部分通过螺栓联为一体。模板由螺栓联为一体的数块顶模和侧模组成，支模时，顶部液压缸将顶模伸到位，再操纵侧向液压缸，将侧模伸到位，调整顶部、侧部支承丝杠、完成支模；收模时，按上述相反顺序实施，不需拆模板，采用衬砌台车提高了衬砌质量和施工效率，降低了劳动强度，另外在顶模上安装有数台附着式振动器，供混凝土振捣用，每块模板上有工作窗口，用于灌注混凝土。液压系统由电动机、液压泵、手动换向阀、垂直及侧向液压缸、液压锁、油箱及管路组成，其功用是快捷、方便地完成支收模、即顶模升降和支承侧模。4、钢模衬砌台车工期进度安排设及计隧道衬砌施工进度分析：ⅴ级围岩c30钢筋混凝土：两个循环之间的时间间隔为3.5天。ⅲ级、围岩ⅳ级c30防水混凝土：两个循环之间的时间间隔为2.5天。采用台车的常规尺寸进行试算：①、全部采用10.5米或以下台车，进度不能满足要求，予以否定。②、全部采用12米及以上台车，满足进度要求，仍有一定富裕。可做参考。③、左洞：ⅴ级围岩702米，ⅲ级、围岩ⅳ级410米，采用12米台车，右洞：ⅴ级围岩800米，ⅲ级、围岩ⅳ级320米，采用10.5米台车。ⅴ级围岩工期（不含40米加宽段）：762米/（10.5/3.5）米/天=254天ⅲ级、围岩ⅳ级工期：320米/（12/2.5）米/天=76.天。除加宽段实际完成工期：（254+76）=330天=11个月。ⅴ级围岩工期（不含40米加宽段）：662米/（12/3.5）米/天=193.08天ⅲ级、围岩ⅳ级工期：410米/（12/2.5）米/天=85.42天。除加宽段实际完成工期：275.5天正常段施工完成后10天时间进行台车改造6米（改造一半），增加模板支架共计12吨，两个循环之间的时间间隔为3天（长度为原来的一半）加宽段所需时间40÷（6÷3）=20天。用5天时间左洞台车整体拆割成2~3部分，移动到右洞组装，右洞加宽段时间工期为20天。累计左洞台车使用时间为（275.5+10+20+5+20）=330.5天=11个月。工期基本满足要求。5、经济性分析钢模衬砌台车的断面尺寸由隧道断面形式决定，基本断面形式为（净宽：11.4米，净高7.306米；上断面为半径r=570里面的圆弧），另外每个单洞有40米的紧急停车带加宽段（净宽：13.9米，净高7.85米；上断面为半径r=747里面的圆弧），经计算得出，衬砌台车每延米重量为5.52吨。制作费用为7600元/吨，现场安装费用为1600元/吨。加宽段改造每延米增加钢模2吨。针对上述工期安排主要对②、③方案进行经济性分析②方案：台车费用：5.52吨/米×12米×（7600+1600）元/吨×2台=1218816元。加宽段改装费用：2吨/米×12米×（7600+1600）元/吨×2台=441600元②方案费用合计为1660416元③方案左洞台车费用：5.52吨/米×12米×（7600+1600）元/吨=609408元右洞台车费用：5.52吨/米×10.5米×（7600+1600）元/吨=533232元左洞加宽段改装费用：2吨/米×6米×（7600+1600）元/吨=110400元左洞移右洞整体拆装费用：2吨/米×6米×2000元/吨=24000元③方案费用合计为1277040元。③方案比②方案节约费用为383376元6、结语在隧道施工中，充分并正确考虑围岩情况对二衬工期的影响，分析及运用衬砌台车的施工工艺，正确选择衬砌台车的结构形式，并根据实际情况设计二衬台车长度及改装方案，在保证工期、质量、安全的前提下，可以为企业大量节约成本，取得良好的经济效益，。注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。