二衬台车在天平山隧道中的应用

混凝土的强度、耐久性跟是否进行养护密切相关。隧道二次衬砌养护的特点是距离长，覆盖困难，施工互相干扰大，养护有难度，所以一直以来，隧道二衬混凝土大多采取自然养护，根本达不到标准养护的要求，不仅影响混凝土早期强度的增长，更重要的是由于混凝土表面水分急剧蒸发失散，造成混凝土表面干缩、龟裂、起毛，严重影响混凝土整体质量以及其他性能的发挥。我们在贵广高速铁路天平山隧道出口DK378+841~DK379+450段使用了二衬混凝土养护台车对二衬拱墙混凝土进行雾气养护，养护条件模拟室内标准条件，即混凝土拆模后立即对混凝土表面进行覆盖，同时向混凝土喷雾保湿，取得了不错的效果。

1工程概况

新建贵广铁路为开通250公里/小时（预留提速条件）的双线电气化铁路。其中天平山隧道属于I级风险隧道，隧道全长14 012 m，为单洞双线隧道。天平山隧道出口主要承担正洞2 374 m的施工任务。

2隧道衬砌设计参数

隧道净空断面采用三心圆曲墙式衬砌。衬砌砼厚度为45 cm～55 cm，二次衬砌采用C35泵送自防水砼结构，抗渗标号达S8。

3二衬混凝土养护台车的组成结构设计

台车主要由台车主体、行走装置、密封装置、与二衬台车连接装置、加温、加湿系统、检测系统等组成。

1）台车主体设计。台车主体分为固定部分和可伸缩部分，以适应不同的二衬养护长度。固定部分为台车两端的3.5 m独立台架，由型钢制成，其上固定环面支架。可伸缩部分由环面支架及连接环面支架的剪刀撑组成，计为模块，通过调整其数量，可组装任意长度。可伸缩支架展开最大长度3.5 m，最小长度约为0.5 m。固定部分和可伸缩部分下面均安装滚轮，在轨道上行走。

2）行走装置设计。采用双驱动动力装置，采用2台2.2 kW电机驱动固定台架在轨道上行走，传动方式为链传动。走行速度为3.05 m/min。适用钢轨为P50，下垫枕木高度为200 mm。

3）密封装置设计：其密封装置分为端面径向密封和环面纵向密封。可满足不平整度小于±100mm的洞壁密封，该装置隔热隔湿。① 端面径向密封采用气囊密封。气囊固定在台架环面支架上，工作时，通过鼓风系统填充气囊，气囊膨胀后与衬砌面紧密帖合。考虑到气囊若过长，会拖到地面，造成不便，故在端面第一平台处，设置伸缩杆装置，防水布分别固定在第一平台支撑与伸缩杆装置上，通过伸缩杆的拉伸，实现防水布的开合与折叠，实现了端面径向的完全密封；② 环面纵向密封采用防水布密封。防水布固定在环面支架上，沿衬砌内轮廓面铺开，端头与气囊衔接。使混凝土表面形成一个表面由防水布覆盖，两端气囊密封的密封空间。

4）与二衬台车尾部连接设计。采用连接支架与伸缩圆管的方式。连接支架与二衬台车面板为等距圆弧，与二衬台车面板裙边直接螺栓连接。伸缩圆管位于养护台车前端，用于悬挂防水布，工作时，各圆管伸出，将防水布直接挂装在连接支架上即可。

5）加温加湿系统设计。两端台架底部两侧各装设节能型电加热蒸汽发生器一台（共４台），用于增加温度和湿度。蒸汽发生器工作时产生蒸汽，通过管道进入密封空间，对混凝土进行养护。

6）密封空间内设置温度湿度感应探头，能监测到环境温度及湿度，及时反应到蒸汽发生器的显示屏上，同时根据设置的养护温度湿度自行调节，保持温度为20℃，湿度不低于95%。

4二衬养护台车操作步骤

1）二次衬砌台车脱模，向前移动约12 m。

2）铺轨。台车使用与二次衬砌台车相同的轨道。

3）启动行走系统，台车整体向前移动。将前后两台架停靠在需养护部位端部。

4）启动鼓风机气源，对端部密封（气囊）进行充气填充，实施径向密封。中部环面纵向密封依靠固定在环向支架上的防水布完成。

5）将连接板与二衬台车尾部面板裙边连接。调整前端与二衬台车连接处伸缩圆管长度，将防水布与连接板连接。

6）开始养护。混凝土的蒸汽养护可分静停、升温、恒温、降温四个阶段。

7）静停阶段：静停期间应保持环境温度不低于5 ℃，灌筑结束4～6 h且混凝土终凝后方可升温。

8）升温阶段：设置温度为43 ℃，湿度为95%，打开送气阀门向养护空间送气。要求在送气过程中对养护温度进行控制，升温速度不能大于10 ℃/h。

9）恒温阶段：当温度达到43 ℃时停止升温，进入恒温养护阶段，台车上有自动监控系统，当温度小于43 ℃时自动送气以保持恒温。恒温保持24 h。

10）降温阶段：恒温养护时间达到后，关掉送气阀，开始降温，降温速度不宜大于10℃/h，如果降温速度过快，应打开送气阀，如果降温速度过慢，可以适当将两侧密封气囊放气以加快降温速度。降温应全过程监控，保证降温速度满足要求。

5二衬混凝土养护台车的养护机理

二衬混凝土在硬化过程中，水泥完全水化需要的水量仅约为水泥量的22％～27％，多余的水量是为了满足混凝土施工和易性的要求，因此如能保持住混凝土中未凝水分不散失进行养护，由于保证了良好的水化热作用，生成晶态或胶态水化物，阻塞混凝土的毛细管道，降低混凝土内部的空隙率，增强混凝土的密实性，从而获得良好的抗渗性及耐久性。但实际施工时在自然环境中水分不断蒸发散失，若不创造人工湿润环境，如覆盖、浇水等，保持混凝土中的水分，则难以保证水泥的水化反应，特别是在混凝土硬化的初期，保持适当的环境温度和湿度对混凝土强度和其它性能的提高非常必要。采取二衬养护台车进行养护就是在混凝土表面进行覆盖，形成密封空间，然后通过蒸汽发生器向密封空间产生雾气，将混凝土中大部分水化热及蒸发水积蓄下来进行自养。使混凝土得到良好的养护，对提高混凝土的抗渗性、耐久性有着很重要的作用，从而保证了混凝土应有的质量。

6使用效果

使用二衬混凝土养护台车对混凝土养护后，我们制作了在自然条件下、二衬养护台车同条件下试件，试验结果如表2所示。表2说明，对于粉煤灰高性能混凝土，早期养护极为重要，在自然养护条件下收缩值最大，且从对比可知，使用二衬养护台车养护后再自然养护下的收缩值与标准养护的收缩值相差不大，这也证明了早期养护的重要性。因为试件的自缩在水化反应过程中形成，而整个水化反应时间虽长，但绝大部分反应集中在试件成型后12小时，此时，由于良好的供水，有效抑制了自缩。实践证明养护方法对混凝土强度的影响主要在早期。就早期强度而言，使用二衬养护台车养护条件下的混凝土强度比自然养护条件下的混凝土强度高，早期供水养护极为重要，早期充分供水可以减小混凝土的自缩和干缩。同时，有利于早期强度的形成和后期强度的提高。本养护方法，起到了早期供水的作用，可有效抑制自缩和干缩，混凝土试件的早期强度较高，28天强度稳定，不失为一种有效的养护方法。

7结论

通过对实验结果数据分析，得出如下结论：

台车养护达到设计强度百分比分别为：3d强度67%，7d强度118%，14d强度134%，28d强度134%，56d强度167%；

台车养护比自然养护强度提高百分比分别为：3d强度57%，7d强度45%，14d强度20%，28d强度16%，56d强度11%。

由此可见，对于混凝土早期强度，台车养护较自然养护更有优势，能较快提高混凝土早期强度，而且经过台车养护的混凝土最终强度较自然养护的更强。通过台车养护，混凝土表面质量明显提高，保证了混凝土施工质量。

使用二衬养护台车对混凝土进行及时养护，不但能保持住混凝土中未凝水分不散失，同时确保水泥水化所需水量，使混凝土得到良好的养护，对提高混凝土的强度及耐久性有着很重要的作用，从而保证了混凝土的质量。台车结构简单，使用方便，值得推广应用。

参考文献

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[2]高少强,隋修志.隧道工程[M].北京:中国铁道出版社,2003.

[3]金祖权.胶州湾海底隧道衬砌混凝土关键参数研究[J].中南大学学报,2011.