王仲达
中铁十二局集团第四工程有限公司 陕西西安 710021
摘 要： 结合长大隧道施工和运营期间通风、排水、交通、防灾救援、疏散及弃渣等的需要，辅助坑道的设置显得尤为重要。兴泉铁路宁泉段8标灯峰隧道设置一座斜井，斜井的衬砌断面形式为5.0×5.9m（净宽×净高）。辅助坑道衬砌的常规施工方法有两种；一是采用满堂支架支撑组合钢模板法施工，二是采用采购衬砌台车施工。由于采用满堂支架支撑组合钢模板方法衬砌周期较长，需要人员较多，对架子工技术水平要求较高，出现结构定位?尺寸偏差调整工艺较复杂，混凝土成型拼接缝较多，人工费较高；采用采购衬砌台车造价相对较高，加之委外加工及进场等时间影响，都会增加工期压力。结合以上几种因素经现场反复研究和实践，对辅助道衬砌模板及支撑体系进行技术改进，采用自制简易衬砌台车，台车轻便，走行自如，衬砌周期短，台车定位快速简单，混凝土成型效果好，安全、顺利、低成本、高质量地完成了辅助坑道衬砌施工，为类似工程施工提供了参考依据。
关键词： 长打隧道 辅助坑道 自制简易衬砌台车
1 引言
随着隧道施工技术的不断进步和国家基础建设事业的不断发展，长大隧道的施工占比也迅速增大。在长大隧道施工中，为加快施工进度、满足施工通风和防灾救援的需要，往往需要根据隧道长度、施工工期、地形、地质、水文、地面建（构）筑物等条件，选择合适位置增设辅助坑道。
2 工程概况
兴泉铁路宁泉段8标灯峰隧道全长6215米，是标段内唯一一座长大隧道。为加快施工进度、满足施工通风和防灾救援的需要，于隧道DK432+700处右侧设一斜井，斜井总长420米。采用无轨单车道运输，内净空断面尺寸5.0m（宽）×5.9m（高）。
灯峰隧道斜井衬砌采用复合式衬砌结构，即初期锚喷混凝土+拱墙整体模筑混凝土。斜井衬砌断面如图1所示。
结合传统施工经验，斜井模筑衬砌采用厂家定制台车浇筑混凝土无疑是最简单、最快速的施工方法。但从经济性考虑，采购衬砌台车造价相对较高，加之委外加工及进场时间的影响，都会增加施工风险和工期压力。因此，从更实用、更经济的角度出发，项目部利用型钢管材自行设计制作了斜井衬砌台车，该台车采用电机驱动走行轮在钢轨上行走，具有整体模筑混凝土、台车定位快速方便等特点，在实际施工中操作方便、人员需求少，混凝土成型效果好，具有较高的借鉴和推广价值。
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图1 斜井衬砌断面（单位：mm）
3 斜井衬砌台车设计及检算
3.1 台车结构形式的确定
台车底部纵梁采用双I32b工字钢，顶部纵梁采用I14工字钢，主要框架结构采用H125×125×6.5×9型钢，配3015钢模板使用，背肋架采用I14工字钢，背肋工字钢在直墙与曲墙交界处采用折页耳板连接以保证台车面板自如。为满足垂直定位要求，台车设4根纵向主套管立柱，立柱内套管为φ125无缝钢管，外套管为φ159无缝钢管，顶升依靠4台32t机械千斤顶为主，两侧共10根间距1m设置的φ80螺旋支腿将压力传递至双I32b纵梁之上。为满足横向定位要求，环向共采用8根φ80丝杆控制侧模张合。利用已完成施工任务的防水板铺挂台架走行轮作为走行装置，因台车结构尺寸较小且整体较轻便，共安装4个走行轮，1套驱动电机，在斜井已施工底板面上铺设2根43kg/m钢轨作为走行轨道。简易衬砌台车结构设计图如图2所示。衬砌台车单幅作业长度为6m，综合长度为6.25m。
图2 简易衬砌台车结构设计图（单位：mm）
3.2 Midas/Civil分析模型的建立及受力分析
采用Midas/Civil软件对横通道台车进行受力分析[6]，模板面板为板单元、支撑丝杆为桁架单元，其他主梁及模板背楞采用梁单元，建立台车模型如图3。
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图3 台车模型
混凝土容重取26kN/m3，按照最不利状态进行计算，混凝土未初凝，模板台车的面板受到混凝土流体压力，混凝土对面板的压力按照5.4m高进行计算。
1）面板受力分析
面板受力分析如图5所示，可以看到受力最大处在两边，面板正应力为18 MPa<[σ]=215 MPa，满足抗弯强度。
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3）模板变形分析
模板台车变形如图7所示，模板最大变形约2.7mm，满足《铁路混凝土工程施工质量验收标准（TB 10424-2010）》要求[7]。
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图5 模板台车变形图
4 简易衬砌台车的实用性
4.1 测量放线精确定位铺设轨道
在已施工完底板面精确放样定位衬砌台车轨道，保证台车走行至浇筑位置时台车中心与辅助坑道衬砌中心线位置允许偏差在0～5mm范围内。
4.2 台车就位
台车就位前通过整侧模丝杠长度，利用内撑I14拱架在直墙、曲墙交界处设置的耳板折页，保证边墙支模灵活收放，利用驱动电机牵引台车就位，在行走轮与钢轨之间安装防溜铁鞋。同步顶升4台32t千斤顶使φ159外套管及上部整体模板支架结构达到设计高度，调整φ80螺旋支腿高度，保证支顶牢固、受力有效传递至纵梁之上。
调整侧模丝杠，顶撑边墙侧模至衬砌设计内轮廓。安装施工缝中埋式橡胶止水带，采用木板封堵端头。台车整体就位完成。
4.3 浇筑拱墙混凝土
衬砌混凝土入模采用高压输送泵泵送入模，混凝土浇注前在台车上布置管路，采用1套三通管向两侧输送混凝土，实现边墙的分层、对称浇筑。当混凝土满边窗仓口后，另接软管连接位于台车拱顶的进浆孔实现封顶灌注。在浇筑过程中，专人随时检查台车上的各种杆件，加固支撑，并对丝杆进行紧固。
4.4 脱模移动台车
混凝土达到设计强度的75%以上（结构跨度2～8m），先通过调整侧模丝杠长度收回侧模，然后下调φ80螺旋支腿高度，同时降低4台32t千斤顶的顶升高度，完成拱墙衬砌的拆模工作。拆模后衬砌外观效果见图6所示。
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图6 衬砌拆模效果图
5 应用效果
灯峰隧道斜井模筑衬砌总长度为103米，根据台车6m单幅作业长度，合计需要衬砌施工18板。使用自制简易衬砌台车，避免了搭设、拆除作业平台脚手架的耗时工序，大大提高了施工效率，同时节约了高昂的采购衬砌台车费用，可节约成本36万元。
6 结束语
灯峰隧道斜井井身衬砌施工中，根据辅助坑道短期、快速、安全施工的实际特点，自行设计制作了斜井衬砌台车，方便灵活，简化了施工程序，节约了施工成本，加快了施工进度，为后续斜井进正洞施工创造了有力的工期条件。
1）该台车设计巧妙，定位方便；
2）通过利用有限元数值模拟软件Midas/Civil进行辅助坑道台车受力分析，并对台车总体受力变形和各个结构部件受力变形进行了分析，从而确定台车受力完全符合工程标准，强度和刚度能够满足混凝土施工要求。此台车当前已经投入使用，横通道结构面成型美观，连接缝小，质量达标；
3）设计时充分考虑了走行、定位的需要，可以快速进行中线定位，通过顶升套管立柱、丝杆调节等方式精准定位；
5）多组构件采用废旧钢材或者已施工完毕的衬砌台架构件加工或改装而成，有效的降低了工程投资。
参考文献
[1] 马琴芳.基于Midas/Civil的衬砌台车受力模拟分析[J].桥隧机械&施工技术,2013(3):73-75.(MA Qinfang. Analysis on force simulation of trolley based on Midas/Civil[J].Bridge and Tunnel Machinery & Construction Technology.2013(3):73-75.(in Chinese))
[2] 中华人民共和国行业标准.TB 10424-2018铁路混凝土工程施工质量验收标准.北京:中国铁道出版社,2019.