隧道衬砌台车砼送料系统优化与应用

摘要：在长大隧道施工中，衬砌混凝土施工较为频繁，施工难度高，尤其砼送料系统对衬砌施工质量影响非常大以及施工工作效率低。对此，对隧道衬砌台车原砼送料系统进行优化升级，在实际施工应用中，确保了衬砌施工质量、提高衬砌施工效率。

关键词：隧道工程；衬砌台车砼送料系统；系统优化；衬砌混凝土；衬砌进度 文献标识码：A

中图分类号：U455 文章编号：1009-2374（2017）05-0030-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.05.014

1 概述

目前二衬台车混凝土送料系统比较落后，经常造成堵管，转管次数多，劳动强度大，衬砌进度较慢且外观存在局部蜂窝麻面、水印、气泡等现象。经研究发现，在整个衬砌混凝土浇筑过程中，原因主要集中在混凝土送料口布置不合理、振捣器安装存在问题，造成衬砌外观较差；使用混凝土输送导管向台车每个窗口送料，造成拆、接管时间较长，衬砌施工进度较慢。本文结合大秦岭隧道工程实践，对衬砌台车混凝土送料系统进行了优化升级，在实践过程中效果较好，工作效率得到显著提高。

2 工程简述

大秦岭隧道位于西安市户县涝峪乡和安康市宁陕县新场乡，以秦岭东梁山岭脊为界，岭北属涝峪乡管辖，岭南属新场乡管辖。隧道范围平均海拔1300～2638m，洞身地表起伏较大，地标自然坡度30°～60°，山高坡陡，基岩，沟壑纵横，地形复杂，植被茂密。隧道起讫里程DgK85+533～DgK8100+378.99，总长14845.99m，最大埋深1185m。

3 工艺原理及技术要求

衬砌混凝土浇筑前，模板台车上所有浇筑窗口均需打开，浇筑中，必须利用所有窗口进行混凝土振捣作业；混凝土入仓应自下而上，最大下落高度不能超过2m，从已灌注接头处向未灌注方向分层对称浇筑，台车前后混凝土高度差不能超过0.6m，左右混凝土高度差不能超过0.5m。衬砌_车两侧窗口浇筑混凝土时，应左右交叉入仓，防止偏压使模板变形；衬砌混凝土起拱线以下边墙部位，优先采用插入式振捣器进行混凝土振捣；起拱线以上部位混凝土振捣采用插入式振捣器与附着式振捣器相结合的方式。当采用附着式振捣器振动时，应设置分控开关，控制相应部位分别开机振动，振动时间尽量采用短时间、多次数、左右对称的方法。防止衬砌台车因振动产生的过大位移或变形。插入式振动棒变换位置时，应竖向缓慢拔出，不得在混凝土浇筑仓内平拖，不得碰撞模板、钢筋和预埋件。附着式振捣器安装应根据振捣器的功率及工作半径经计算安装，每台均需编码，设置分控开关；拱顶处衬砌混凝土浇筑封口时，应在端模处设排气孔，封顶混凝土必须排出空气，振捣控制到位，确保拱顶混凝土质量。

为满足工艺原理及技术要求，对衬砌混凝土送料系统重新优化改进安装分为两部分，高频振捣器安装及调试及衬砌台车溜槽优化升级，从而提高衬砌混凝土施工质量、施工工作效率。

4 工艺流程及技术特点

4.1 施工工艺流程

4.1.1 输送泵接管关闭第二、三层溜槽分流口挡板泵送混凝土开启第一层高频平板振捣器进行振捣逐层浇筑振捣关闭第一层窗口、关闭第一、三层溜槽分流口挡板及开启第二层溜槽分流口挡板泵送混凝土开启第二层高频平板振捣器进行振捣逐层浇筑振捣关闭第二层窗口、关闭第一、二层溜槽分流口挡板及开启第三层溜槽分流口挡板，依次类推浇筑完第三层窗口混凝土进行拱顶浇筑封拱顶。

4.1.2 衬砌混凝土浇筑及振捣工艺确定：高频振捣器安装完成后，应通过试验确定砼浇筑及振捣工艺，第一次试验按下述方式操作：采用对称浇筑、分层振捣。所有窗口首先采用振捣棒振捣分层摊平，待混凝土浇筑到振动器上方1m高处，开动当前高度下的整排高频振动器，同时振动15秒，然后继续灌注。脱模后观表面整体平整度及光洁度较好，继续进行后衬砌混凝土施工作业，如后期表观质量存在差异，现场进一步改进工艺，确保砼的表观整体平整度及光洁度满足设计及规范要求。

4.2 振捣器安装位置

4.2.1 衬砌台车附着式高频平板式安装。

4.2.2 高频平板振捣器功率均为1.5kW，共24台，安装于二衬台车左右对称的定型模板上，分上中下三层布设，每层布设4台，上中下三层呈梅花形布置。

4.3 固定方式

4.3.1 固定高频振动器的时候，需要考虑到其体积和重量都比较小，所以只需要安装一两个螺栓在模板上固定。但是其运行时候的激振力较强，所以必须保证地脚螺栓的强度，将钢板拧紧，需要通过肋板焊将台车模板和钢板焊接。在振捣前，需要确定夹具是否锁好。

4.3.2 在进行高频振动器和模板台车安装的时候，必须严格根据图纸进行，在安装和固定结束后，连接电控箱和振动器的时候，需要确保连接铜线的截面大于16mm2，并且需要使用16A的工业插头将其与电控箱连接，振动器外壳可以接零或者接地，高频变频柜的主缆线需要使用铜线，并且其截面应该超过6mm2。若是在出厂的时候，变频器的内部参数已经设置好，那么就不需要进行专门调整。

4.4 试振

4.4.1 根据要求进行模板台车以及高频振动器安装后，需要使用大于1.5mm2的铜线来将电控箱和振动器连接在一起，且需要使用16A的工业插头将其与电控箱连接；振动器外壳可以接零或者接地，高频变频柜的主缆线需要使用铜线，并且其截面应该超过6mm2；若变频器的内部参数已经设置好，则不需要进行专门调整。

4.4.2 在第一次使用前，需要对其控制系统进行检查。将变频柜总电源接通，将总开关打开，看相关方面是不是正常，按动变频柜的启动按钮，了解运转灯运行是不是正常。在启动变频柜的时候，振动器会逐渐加速，最后匀速地工作然后停止。若是运行的时候，电源缺相、操作错误等原因导致变频器的报警，需要按动面板上的故障复位按钮，然后才能够重新启动系统。在调试后才能够使用。

5 质量控制要点

（1）固定高频振捣器需要使用螺栓固定，所以工作前必须检查螺母，并将其拧紧，避免工作时出现脱落的情况；（2）高频振动器模板在使用的时候，会产生振幅，所以需要加固检查模板。为了避免出现台车偏移的情况，需要使用斜撑来加固；（3）在第一次使用前，需要对其控制系统进行检查；（4）在通过变频器进行系统控制前，电机启动本身便是软启动，在启动振动器后，中途绝对不能增加其他振动器的启动；（5）在砼浇筑开始前，需要对模板台车九尾情况进行检查，看其是不是符合要求；（6）严格二衬浇筑工艺，坚持“对称、分层、连续、振捣”之原则，严格遵守制度，禁止违规操作；（7）振动时间的确定：在进行二衬混凝土浇筑的时候，需要全面地考虑到各个方面，并根据实际情况确定。在浇筑进行到第一层入灰窗口下缘的时候，需要人工使用插入式的振捣棒来将混凝土表面振捣平，进行开关启动，分层分组地进行震动；若是塌落情况在16～18cm的时候，最好将振动时间设置在25～40秒之g；振动第二层的时候，可以根据上面进行，但是不能重复振动；（8）砼搅拌和运输时间要严格控制，和易性要好，坍落度应适当；（9）在进行变频器启动时，不能够进行16A插头的拔插，变频器启动的时候，若是将振动器直接通电，会出现严重扭矩，对振动器造成破坏，瞬时冲击电流过大也易击穿变频器整流桥而产生爆炸。

6 效果评价

6.1 砼送料优化组成及材料

6.1.1 衬砌台车送料系统由分别伸向台车左右侧12个进料窗口的溜槽和溜槽分流口料斗、溜槽内的挡板组成，见图1衬砌台车溜槽组成示意图。

6.1.2 料斗设置分料器和分料挡板，分料器是混凝土基本均匀往台车两侧送料，当不均匀时，插上分料挡板，使混凝土往少的一侧送料。

6.1.3 溜槽及料斗均采用2mm厚薄钢板，溜槽骨架采用3cm角钢，从现场施工来看，刚度能满足要求。

6.2 砼送料系统的优点

6.2.1 与来回倒管相比，可同时向台车两侧送料，避免台车偏压，大大减少了衬砌错台现象。

6.2.2 与原来的送料方式相比，较大地节约了时间，大大减少了冷缝现象。

6.2.3 可以较大地降低混凝土塌落度，有一定的流动性，输送泵能输送即可，衬砌外观有较大的改观。

6.2.4 避免来回倒管（只需要倒一次管，即封顶是倒一次），较大地节约了时间，提高了衬砌进度，同时降低了工人的劳动强度。

6.2.5 与原来的送料方式相比，减少了倒管造成的停顿时间，较大地减少了堵管现象。

7 结语

从施工过程整体来看，新送料系统节约了衬砌混凝土施工时间，较大地改善了衬砌外观，降低了工人劳动强度。但由于机械加工水平有限，还有待完善的地方，在加工台车之前，应与台车生产厂家沟通，利用它们完善的技术体系，进一步改进台车送料系统，使之更好地发挥功效。