杨建福1， 祖炳洁1， 万 鹏2
(1.石家庄铁道大学机械工程学院，河北 石家庄 050043；2.中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600)
摘 要：借鉴铁路隧道长距离明洞施工经验，结合国内某地下综合管廊断面情况，研究设计了一套内外模板台车配合浇筑的施工设备。通过采用内、外模板台车配合施工，内模采用背驮式，预留内部空间，方便物流倒运；外模台车采用可转动横移模板，能够实现外模板的转动和横移，保证相对位置的精确。内模和外模可组成自动调整体系，可适应矩形、拱形断面、多舱室结构，并且一次浇筑成型。内外模板成套技术设备安装方便、定位准确、拆模迅速，具有良好的施工效果。
关键词：明洞；综合管廊；模板台车
综合管廊就是地下城市管道综合走廊，即在城市地下建造一个隧道空间，将电力、通讯，燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，并设有专门的检修口、吊装口和监测系统，实施统一规划、统一设计、统一建设和管理，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。当前，国内相关部门高度重视推进城市地下综合管廊建设，2013年以来先后印发了《国务院关于加强城市基础设施建设的意见》等文件，部署开展城市地下综合管廊建设试点工作。随着国内对地下空间的开发，国内外学者对城市地下综合管廊的研究在不断的深入，主要集中在综合管廊的管理、规划、施工等方面。综合管廊的建设对城市发展具有重大意义，综合管廊建设成为城市建设中一项比较关键的任务。由于综合管廊不适合分期修建，工程量较大，一次投入费用过高[1]；加之在城区建设时，采用明挖法进行施工会干扰地面交通，需要拆迁地面建筑物，以及需要加固、悬吊，支托跨越基坑的地下管线，工程难度大，所以亟需研究一种用于地下综合管廊快速施工的设备。
地下综合管廊的本体施工一般有明挖现浇法、明挖预制拼装法、盾构法、顶管法等，从国内已建成的大型管廊来看，多以明挖现浇法为主。明挖法适用于地形、地质条件适宜和地面建筑物条件许可的情况下。与非开槽施工相比，施工条件有利，速度快，质量好，而且安全。明挖法又分为明挖现浇法和明挖预制法。
针地综合管廊的施工特点，结合铁五院长距离明洞施工设备的设计经验，现研制一种适用于明挖现浇法的、能够进行综合管廊快速施工的内外模板台车设备。因为空间有限，内外模设备均采用自受力体系。通过研究国内外施工，结合五院机械在长距离明洞施工中的设计经验，研究设计采用明挖现浇法施工。拟采用内外模自调整施工。
对比国内外施工方式，明挖现浇大部分采用小块模板施工，如图1所示。小块模板施工需要起重设备配合，安装速度慢，调整精度低，施工起来非常繁琐，耗费大量的人力、物力。采用的小块模板为直线拟合曲线，折线拼接处错台不易保证；小模板外设置环向拉筋以及辐射状连接筋与内模连接，连接筋要留至主体内部，容易形成漏水点；拼接速度慢，一个循环采用小模板进行施工，拆装模板至少需要2～3 d的时间。结合铁五院在长距离明洞施工中采用衬砌台车和明洞外模板台车配合施工的实践(如图2所示)，针地国内某综合管廊断面情况(如图3所示)，设计内外模成套施工装备(如图4所示)，采用内外模台车共同配合进行管廊主体浇筑(多舱管廊浇筑施工外模板台车如图5所示)。由于封闭式内部空间不利于进行倒运和安装，故采用背驮式理念，开放了内部空间，可用于物流倒运。
图1 地下管廊小块模板施工 图2 张呼铁路长距离明洞外模板台车 图3 国内某单舱管廊断面
图4 单舱管廊内外模成套施工装备
图5 多舱管廊内外模成套施工设备
为了保证施工质量，可以在外模开窗口，内模保持封闭，全模板采用气动附着式振捣器。明挖施工需要对开挖断面两侧的土体进行加固，如果能够将开挖与浇筑施工同步进行，从而将开挖的土方转运至后方回填，不仅对整体结构有利，而且减少临时弃渣场。这就要求主体施工迅速，防水系统快速成型。防水施工时可采用防水卷材自动铺设以及防水自动喷涂设备(见图6)，提高施工效率，减少人工，可有效保证施工质量，并且节约成本。
图6 防水自动喷涂设备
外模台车在我国隧道明洞施工中是成熟的施工设备、在此不再赘述。这里只介绍内模板台车的主要设备，如图7所示。内模台车的结构主要包括六部分：可升降调整门架、侧墙模板、顶部模板、复合型模板拆装系统(油缸和撑杆配合拆装系统)、整体升降系统(立柱升降油缸系统)、行走系统。其中，可升降门架中间设置横梁，可满足横向受力要求。侧墙和顶部模板均采用整块大模板，均由1块2 200 mm和4块2 000 mm两种长度模板组成，模板连接采用销轴连接，内部采用槽钢进行加强。模板的拆装通过横移油缸、顶部调整撑杆、底部调整撑杆配合进行调整。整体升降系统采用4套60 t液压缸操作，所有液压缸全部采用比例电磁阀、通过PLC同步控制。设备驱动系统采用4驱，驱动为三合一低速大扭矩电机减速机。顶部采用先进的提浆整平技术，能够最大限度的减少人工。所有执行功能可全部无线遥控操作，技术人员能够在任意的位置控制设备，在调整模板线形时能够达到快速准确。
图7 内模板台车结构
2.1 设备施工特点
①拆装速度：安装 1 h，拆卸30 min。②操作安装人员：3人。③施工效率及质量：使用整体内、外模台车设备比小模板拼接的传统工艺在整体施工效率上提高25%以上，每孔施工周期内节省立模及拆模时间约20 h，有效的提高施工进度、降低施工成本；采用整体大模板施工减少了浇筑接缝，浇筑后抗渗抗震抗冻性能较好，有效降低后期运营维护费用，同时增加管廊外周的美观度，省去外周二次人工打磨。
2.2 施工工艺流程
主要介绍内模台车的工作流程，相应的外模台车不再叙述。施工过程中，内、外模台车在施工位置就位，内模立柱起升到标高，顶部模板通过横移油缸横向伸缩到管廊内径宽度，外模通过主梁上的十字销进行横向调整，使内外模板的间距为管廊侧墙的宽度，上部为管廊的顶部厚度。地下管廊内模台车施工流程：地下管廊准备工作(开挖基础、两侧进行防护)→铺设设备走行轨→内模台车运行到指定位置→立柱油缸起升，将模板升到指定标高→顶部模板通过横移油缸运动到侧墙内侧位置，加调整节锁定→侧墙模板转动到竖向位置→脚模板转动到竖向位置→侧墙模板和脚模板用底部撑杆锁定，内外模板配合浇筑→内模台车收缩，浇筑下一段。拆模时调节右侧脚部油缸和撑杆，将右侧脚模板旋转收缩(如图8(a)所示)；收缩左侧脚模板(如图8(b)所示)；然后拆下中间调整节，进行横向收缩、调节立柱油缸降低设备高度(如图8(c)所示)；内模拆模完毕，进行下一孔浇筑。多仓施工的操作步骤与此类似，外模模板拆装采用与内模相反的动作即可实现。图9、图10为内模浇筑系统三维示意图。
图8 拆模步骤
图9 综合管廊内模浇筑三维示意图
图10 内模台车断面三维示意图
根据铁路隧道明洞施工经验，为更好适应综合管廊施工的工况条件和提高浇筑速度，设计了该整体式连续内外模板台车成套设备，其具有以下优点：
(1)整体性好。连续内外模板施工成套设备采用整体大模板，施工整体性好，减少了小模板的拼接，有利于内部密实和外部美观，整体没有拼接缝隙和对拉钢筋的预留孔洞，有利于隧道的防水和防开裂。
(2)自动化程度高。连续内外模板成套设备自动化程度高，全部采用液压系统控制，执行元件采用液压缸，每套液压缸均采用比例电磁阀控制，保证其同步性能，采用无线遥控控制，根据测量人员的放样，通过遥控器实现设备的整体调整就位。
(3)拆模迅速，快速就位。该设备采用整体模板，下部模板通过液压缸进行拆模，下部模板张开后，将模板整体提升，模板整体脱模，然后通过遥控器控制其走行前移至下一工位。
(4)将模板和骨架作为一个整体来考虑其受力情况，并对其进行了现实模拟分析，使得该模板和骨架的整体传力顺畅，减小了浇筑时模板的变形量，从而可以有效地保证施工质量。
该技术能够解决在明挖现浇施工中如何快速施工的难题，具有较高的社会效益和经济价值。
参考文献：
[1]任继英.浅谈城市地下综合管廊的必要性[J].科技资讯，2014(17)：63
YANG Jianfu1， ZU Bingjie1， WAN Peng2
(1.College of Mechanical Engineering, Shijiazhuang Tiedao University，Shijiazhuang 050043,China； 2.The 5th Reconnaissance and Design Institution Group Co. Ltd. of China Railway，Beijing 102600,China )
Abstract：Upon the basis of the experience from the construction practice in long railway open-cut tunnels,and with the section of a certain urban underground pipe gallery taken into account,a whole set of new-type construction mechanical equipment consisting of both the inner formwork and the outer formwork jumbos and the concrete-casting equipment is studied and designed in the paper.The construction is performed with the inner and outer formwork jumbos adopted to aid the construction.The inner formwork jumbo is designed as the piggyback-type to reserve some internal space to facilitate the transportation of materials; the outer formwork jumbo uses the rotatable sliding templates,which can realize the movements of rotation and lateral sliding so as to ensure the relative precise location of the templates.Both the inner formwork and the outer formwork can form an automatically adjustable system, which can be adapted to all rectangular,arch-shaped cross-section and multi-chamber structures,which may be cast and shaped all at once.Having satisfactory construction effects,the complete set of inner-and-outer formwork technical equipment of this type is simple in installation, accurate in location, and quick in formwork removal.
Key words：open-cut tunnel；comprehensive pipe gallery;formwork jumbo
收稿日期：2016-09-08
第一作者简介：杨建福(1990—)，男，硕士研究生，研究方向为铁路施工机械。yangjianfu2705@163.com
DOI：10.13219/j.gjgyat.2017.02.017
中图分类号：U455.3
文献标识码：A
文章编号：1672-3953(2017)02-0063-04
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