专利名称：地下隧道无拉杆侧墙施工方法及施工用模板台车的制作方法
技术领域：
本发明涉及隧道施工方法及设备的技术领域。
背景技术：
地下矩形混凝土框架结构作为地下隧道施工一种结构形式在我国七八十年代普遍发展，当时主要应用在车站、过水通道等小型工程中，一般采用木模板或小块组合钢模板施工。随着科学技术的发展和工程质量要求的提高，进入九十年代以后，地下矩形砼框架结构的长大工程在我国逐渐地发展起来，而且施工技术也发展到采用组合大块钢模板或模板台车组织施工。
2009年I月开始建设的贵广铁路的重点控制性工程佛山隧道，由中铁第四勘察设计院设计，隧道全长3750m，设计为明挖隧道，其中进、出口端为敞开U型槽砼结构，长为(1120m+840m) 1960m ;中部暗埋段为矩形双箱式砼框架结构，长1790m。地下矩形双箱式砼框架结构分节段设置沉降缝，最大的标准节段长60m、宽29. 810m，高10. 965m，施工难度大，尤其是其侧墙采用墙身无拉杆形式，侧墙模板台车的设计成为项目保证施工质量和进度的关键技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的模板台车，尤其适用于隧道工程墙身无拉杆侧墙的施工，具有操作简单、灵活、可自由装配、成本低的优势。本发明的另一目的在于采用上述模板台车，进行地下隧道无拉杆侧墙的施工操作，达到降低成本、缩短施工工期的目标。为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案一种地下隧道无拉杆侧墙施工用模板台车，其由若干台并列平行的模板台车单元通过紧固件连接组成，所述模板台车单元包括-底座，及-若干模板支架，所述模板支架由固定于所述底座上的下支架与位于下支架之上的上支架或中支架之其中之一叠加组装而成，所述下支架或中支架或上支架包括由水平支撑杆、固定于水平支撑杆末端的竖向支撑杆、连接于水平支撑杆及竖向支撑杆之间的斜撑拼装而成的三角形桁架，所述竖向支撑杆序贯连接于同一铅垂线上，及-安装于底座的若干行走脚轮，及-安装于底座用于调节所述底座的高度及水平定位用的若干调节螺栓，及-若干液压系统，所述液压系统的液压缸固定于所述底座，液压系统的活塞杆杆头朝向侧墙模板的方向，及-安装于底座用于把模板台车单元固定于施工场所的地脚螺栓，及-配重，所模板台车还包括若干侧墙模板，所述侧墙模板由大面积钢板拼接而成，多个模板支架通过设置于竖向支撑杆上的螺栓固定连接于侧壁模板，所述模板台车还包括用于牵引模板台沿隧道纵向行走的卷扬机，所述卷扬机可拆卸地固定于所述底座上。所述侧墙模板在面向模板台车的一面设置有加劲肋。所述每台模板台车单元设置有6个调节螺栓，以便从前后左右各位点进行高度的调节。作为其中一种实施方式，所述模板支架从上至下由上支架、中支架和下支架依次固定连接而成，所述上支架搭建有施工平台。
作为其中另一种实施方式，所述模板支架从上至下由上支架和下支架固定连接而成，所述上支架搭建有施工平台。作为其中另一种实施方式，所述模板支架从上至下由中支架和下支架固定连接而成，所述中支架搭建有施工平台。一种应用如前所述的模板台车进行地下隧道无拉杆侧墙施工的方法，其特征在于包括以下步骤(I)浇筑地下隧道底板及待施工侧墙底部的肋角；(2)安装侧墙防水设施和钢筋；(3)组装模板台车使底座与模板支架连接，以大块钢模板组拼形成的侧壁模板固定于模板支架上，多台模板台车单元通过紧固件固定连接成一套模板台车，安装调节螺栓、行走脚轮、液压系统、卷扬机、放置配重；(4)模板台车初步就位使行走脚轮调整至与侧墙平行的方向，锁定，开启卷扬机牵引模板台车沿侧墙方向行走至待施工侧墙前方；(5)模板台车精确定位把油缸活塞杆杆头与设置于已浇筑肋角中的锚固螺栓连接，启动油泵拉动台车，使模板紧靠在已浇筑的肋角上，保持油缸的受力状态；在底座的底部使用千斤顶将模板台车顶起至行走脚轮悬空，把所有调节螺栓调整到与地下隧道底板接触的高度，检查底座基本处于水平状态，然后将千斤顶卸载移开，继续调整调节螺栓，直到侧墙模板的模板面竖直，拧紧固定调节螺栓；检查模板下端与已浇筑肋角的密贴情况，必要时用海绵塞缝止水堵浆，把地脚螺栓与预设于已浇筑肋角的钢筋固定，卸载液压油缸；安装堵头模板及施工平台； (6)侧墙预埋件设置；(7)侧墙混凝土浇筑；(8)待混凝土强度达到100%后进行模板台车脱模修整；(9)侧墙混凝土采用保湿法养护，混凝土浇注完成后，待混凝土终凝后开始洒水养护，对侧墙顶面和钢模板洒水养护，保持湿润；模板拆除后，及时用透水土工布覆盖，并洒水养护20 35天。具体地来说，所述待施工侧墙底部的肋角呈向上45°角方向。本发明设计出新型的模板台车可根据侧墙模板的长度由多个模板台车单元自由组装而成，模板台车的高度也可以根据侧墙的高度由上、中、下支架组接，模板台车上设置有使模板台沿侧墙方向行走的牵引系统，还设有使模板台车相对侧墙作远近位置距离调整的液压系统，侧壁模板跟随模板台车可方便地移动和精确地定位，从而使侧墙混凝土顺利地进行浇筑。本发明适用于地下设置垂直围护结构的大型矩形框架-砼结构，也适用于地下设置垂直围护结构的长大型敞开U型槽砼结构；由于需要利用结构的底板提供轮子的刚性行走道，因此须满足先底板后侧墙的顺序组织施工。
图I是模板支架的其中一种组合方式。
图2是模板支架的第二种组合方式。图3是模板支架的第三种组合方式。图4是模板台车定位于待施工侧墙位置的结构示意图。图5是由多台模板台车单元组装成的施工用模板台车结构示意图。
具体实施例方式按以下步骤进行地下隧道无拉杆侧墙的施工步骤一浇筑地下隧道底板及待施工侧墙底部的肋角(如图4所示的肋角8)。底板混凝土强度达到80%时，一边养护，一边开始清理场地，预留出能满足堆放模板台车的构件、设备及拼装的场地，同时准备吊装设备。步骤二 安装侧墙防水设施和钢筋。步骤三组装模板台车由于侧墙按每20m分段(分节长度按照尽量避免和减少由于徐变和收缩引起混凝土结构开裂的原则考虑)施工，所以每套侧墙模板长度也按20m设计，每套侧墙模板固定在一架组装好的模板台车上，每架模板台车则由若干辆模板台车单元连接组成，如图5所示，本例中为7辆。每辆模板台车单元由底座、若干模板支架、行走脚轮、调节螺栓、地脚螺柱、液压系统等组成。底座作为模板台车单元的重量及部件固定的承受体，可以多个模板支架共同固定于同一底座上，也可以每个模板支架独立固定在一个底座上。每个模板台车单元可以包括若干个平行设置的模板支架，如图5所示，每台模板台车单元包括4个模板支架，或如最右边的模板台车单元包括3个。根据围护结构的布置形式，受隧道底纵坡和支撑的影响，隧道各断面的高度不一致，支撑体系也不一样，按高度设置分别有一道横撑、两道横撑、三道横撑，共计三种断面形式。因此，模板台车设计既要必须满足不同断面的高度要求，又要考虑到施工成本的问题，因此施工时，按照断面的需要分三种情况进行组装。因此，具有三种模板支架组装形式，图广3所示。如图I所示的组装方式中，模板支架由下支架I、中支架2、上支架3依次叠加组装而成。上支架3上安装有施工平台4。每一层支架均包括水平支撑杆、固定于水平支撑杆末端的竖向支撑杆、连接于水平支撑杆及竖向支撑杆之间的斜撑，水平支撑杆、竖向支撑杆和斜撑拼装组成三角形桁架结构。上、中、下支架的竖向支撑杆叠置于同一铅垂线上，并固定连接。竖向撑杆上设有用于与侧墙模板紧固连接的固定螺栓。
底板为C40高性能混凝土，能满足行走道的强度和刚度要求，可以充分利用已浇筑底板的有利条件进行设计行走系统。在底座安装行走脚轮6。每辆模板台车可根据受力及平衡的要求而设置4飞个行走脚轮。行走脚轮为万向自由行走脚轮，可360°旋转走动。每台模板台车单元均设置有若干调节螺栓，调节螺栓安装在底座上。模板台车的施工荷载承受由预埋的锚固螺栓和调节螺栓来承受。设计时从先浇筑底板的有力条件进行考虑分析，在底板肋角上预埋锚固螺栓和利用底板面比较平整、刚度高的特点设置调节螺栓来承受施工荷载。每台模板台车单元均设置有液压系统，主要是为模板台车精确定位和脱模提供动力，设计时考虑能利用预埋在肋角上的锚固螺栓为受力锚固点，因此设计为半自动、简单的分离式液压系统。油缸设计为两端都带连接头，经受力分析每套模板台车配置3套液压系统，油泵固定在底座上，油缸的活塞杆杆头与相应预埋在肋角中的锚固螺栓连接，油缸的缸体则与底座连接，由油泵提供液压动力。
侧墙模板面板采用大块钢模板拼接而成。根据围护结构的支撑高度、模板长度、曲线半径确定钢模板尺寸，按以下四种情况进行设计①、标准块300X 300cm，300X 200cm，300X116. 5cm ；②、非标准块200X 300cm, 200X 200cm, 200X 116. 5cm ;③、曲线外侧调节块317 X 300cm，317 X 200cm，317 X 116. 5cm ;④、曲线内侧调节块283 X 300cm，283 X 200cm, 283 X 116. 5cm。模板面板采用A3钢厚5mm钢板，模板面向模板支架的一面设置横向加劲肋、边肋和竖向加劲肋。由于模板台车整体重量较轻，牵引力设计时，按照方便适用的原则进行考虑，经过现场考察和受力分析，采用一台3t卷扬机和滑轮组提供动力。卷扬机安放在模板台车前进方向始发端的底座上，用于承受牵引力的钢丝绳锚固端采用￠25钢筋制作且预埋在底板上。如图5所示，组装模板台车单元，首先把底板与模板支架连接，由大块钢模板5. I、5. 2,5. 3组拼形成的侧壁模板5固定于模板支架上。多台模板台车单元通过紧固件固定连接形成一套模板台车，在底座上安装调节螺栓、地脚螺栓、行走脚轮、液压系统、卷扬机等，并放置配重，保证模板的重心在模板台车整个底座的垂直中心线上，确保模板安全稳定。步骤四模板台车初步就位。I、把卷扬机的钢丝绳安装在滑轮组上，牵引至与前方预埋于底板中的连接钢筋相连。2、选择行走部位的前进端方向的四个轮子为导向轮，摆正方向后用插销锁住，清理走行道的杂物。3、开启卷扬机牵引模板台车沿着行走线路到指定位置。直线地段能一次到位，曲线地段需要利用导向轮调整几次方向即可就位。步骤五模板台车精确定位。把油缸活塞杆与设置于已浇筑肋角中的锚固螺栓连接，启动油泵拉动台车，使模板紧靠在已浇筑的肋角上，保持油缸的受力状态；在底座的底部使用千斤顶10将模板台车顶起至行走脚轮6悬空，把所有调节螺栓7调整到与地下隧道底板接触的高度，检查底座基本处于水平状态，然后将千斤顶10卸载移开，继续调整调节螺栓7，螺帽上下调节螺栓的丝口进行校正，保证了模板的水平和垂直度；同时，把调节螺栓升到一定高度，使轮子与走道分离，实现万向轮在施工混凝土时不参与受力，确保了行走部分的安全。直到侧墙模板的模板面竖直，拧紧固定调节螺栓；检查模板下端与已浇筑肋角的密贴情况，必要时用海绵塞缝止水堵浆，把地脚螺栓与预设于已浇筑肋角的钢筋固定，卸载液压油缸；安装堵头模板及用于混凝土浇筑的施工平台；堵头模板指的是需浇注混凝土墙身两端的封端模板。步骤六侧墙预埋件设置。侧墙预埋件主要有接地端子和下一步施工顶板的预埋锥形螺母、螺栓，模板就位、后按图纸设置接地端子和预埋顶板模板接缝的锥形螺母、螺栓。步骤七侧墙混凝土浇筑。侧墙采用汽车泵泵送混凝土入模，并使用串筒配合(满足灌注高度要求，同时避免浇筑过程中混凝土污染钢筋和模板)，浇筑混凝土时，预留串筒位置，由于分节长度为20m，设置5个灌注点同时浇筑混凝土。混凝土浇筑时为保证墙体模板的侧压力均衡，按照分段、分层、对称的原则进行浇筑，进度保持基本一致，每层浇筑厚度为50cm。采用插入振动器捣固，振动器移动间距不超过振动器作用半径的I. 5倍；与模板保持5(Tl00mm的距离，插入下层混凝土 5(Tl00mm ;每一处振动完毕后边振动边徐徐提出振动棒；避免振动棒碰撞模板、钢筋及其他预埋件。步骤八待混凝土强度达到100%后进行模板台车脱模修整。混凝土强度达到100%后才能脱模。I、解除锚固螺栓与模板台车的连接。2、调整轮子的移动方向(横向)，用插销锁住，把轮下的杂物清理干净。3、用千斤顶顶住底座的下端稳定台车，调整调节螺栓至轮子着地时悬空于地面。4、千斤顶徐徐缓慢卸载，使轮子着地受力，然后移开千斤顶。5、重新连接油缸，调整进出油管方向，启动油泵，使模板台车脱离锚固螺栓，且预留满足维修保养的空间。底板面不平整时，可以辅于手葫芦倒链帮助退模。步骤九侧墙混凝土采用保湿法养护，混凝土浇注完成后，待混凝土终凝后开始洒水养护，对侧墙顶面和钢模板洒水养护，保持湿润；模板拆除后，及时用透水土工布覆盖，并洒水养护28天。采用简易式模板台车与轨道式模板台车、履带式模板台车效益的对比如下表I所示表I
权利要求
1.ー种地下隧道无拉杆侧墙施工用模板台车，其特征在于由若干台并列平行的模板台车单元通过紧固件连接组成，所述模板台车单元包括 -底座，及 -若干模板支架，所述模板支架由固定于所述底座上的下支架与位于下支架之上的上支架或中支架之其中之ー叠加组装而成，所述下支架或中支架或上支架包括由水平支撑杆、固定于水平支撑杆末端的竖向支撑杆、连接于水平支撑杆及竖向支撑杆之间的斜撑拼装而成的桁架结构，所述竖向支撑杆首尾相连接于同一铅垂线上，及 -安装于底座的若干行走脚轮，及 -安装于底座用于调节所述底座的高度及水平定位的若干调节螺栓，及 -若干液压系统，所述液压系统的液压缸固定于所述底座，液压系统的活塞杆杆头朝向侧墙模板的方向，及 -安装于底座用于把模板台车单元固定于施工场所的地脚螺栓，及 -配重， 所述模板台车还包括若干侧墙模板，所述侧墙模板由大面积钢板拼接而成，多个模板支架通过设置于竖向支撑杆上的螺栓固定连接于侧壁模板， 所述模板台车还包括用于牵引模板台车沿隧道施工方向行走的卷扬机，所述卷扬机固定于所述底座上。
2.根据权利要求I所述的模板台车，其特征在于所述侧墙模板在面向模板台车的ー面设置有加劲肋。
3.根据权利要求I所述的模板台车，其特征在于所述每台模板台车单元设置有6个调节螺栓。
4.根据权利要求I所述的模板台车，其特征在于所述模板支架从上至下由上支架、中支架和下支架依次固定连接而成，所述上支架搭建有施工平台。
5.根据权利要求I所述的模板台车，其特征在于所述模板支架从上至下由上支架和下支架固定连接而成，所述上支架搭建有施工平台。
6.根据权利要求I所述的模板台车，其特征在于所述模板支架从上至下由中支架和下支架固定连接而成，所述中支架搭建有施工平台。
7.一种应用如权利要求f 6所述的模板台车进行地下隧道无拉杆侧墙施工的方法，其特征在于包括以下步骤 (1)浇筑地下隧道底板及待施工侧墙底部的肋角； (2)安装侧墙防水设施和钢筋； (3)组装模板台车使底座与模板支架连接，以大块钢模板组拼形成的侧壁模板固定于模板支架上，多台模板台车单元通过紧固件固定连接成一套模板台车，安装调节螺栓、行走脚轮、液压系统、卷扬机，放置配重； (4)模板台车初步就位使行走脚轮调整至与侧墙平行的方向，锁定，开启卷扬机牵引模板台车沿侧墙方向行走至待施工侧墙前方； (5)模板台车精确定位 油缸活塞杆杆头与预埋于底板肋角中的锚固螺栓连接，启动油泵拉动台车，使模板紧靠在已浇筑的肋角混凝土上，保持油缸的受カ状态；在底座的底部使用千斤顶将模板台车顶起至行走脚轮悬空，把所有调节螺栓调整到与隧道底板接触的高度，检查底座基本处于水平状态，然后将千斤顶卸载移开，继续调整调节螺栓，直到侧墙模板的模板面竖直，拧紧固定调节螺栓； 检查模板下端与已浇筑肋角混凝土的密贴情况，必要时用海绵塞缝止水堵浆，把地脚螺栓与预设于已浇筑肋角混凝土的钢筋固定，卸载液压油缸； 安装堵头模板及施工平台； (6)侧墙预埋件设置； (7)侧墙混凝土浇筑； (8)待混凝土强度达到100%后进行模板台车脱模修整； (9)侧墙混凝土采用保湿法养护，混凝土浇注完成后，待混凝土终凝后开始洒水养护，对侧墙顶面和钢模板洒水养护，保持湿润；模板拆除后，及时用透水土工布覆盖，并洒水养护2(Γ35天。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述待施工侧墙底部与底板之间设置有45°角的肋角。
全文摘要
本发明公开了一种地下隧道无拉杆侧墙施工用模板台车，其由若干台并列平行的模板台车单元通过紧固件连接组成。本发明还公开了应用该模板台车进行地下隧道无拉杆侧墙施工的方法。本发明设计的模板台车可根据侧墙模板的长度由多个模板台车单元自由组装而成，模板台车的高度也可以根据侧墙的高度由上、中、下支架组接，模板台车上设置有使模板台沿侧墙方向行走的牵引系统，还设有使模板台车相对侧墙作远近位置距离调整的液压系统，侧壁模板跟随模板台车可方便地移动和精确地定位，从而使侧墙混凝土顺利地进行浇筑。该模板台车可应用于地下设置垂直围护结构的大型矩形框架砼结构或地下设置垂直围护结构的长大型敞开U型槽砼结构等场合的施工。
文档编号E21D11/10GK102704949SQ20121019567
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月14日 优先权日2012年6月14日
发明者周盛初, 张永财, 曾飞, 李明忠, 王爱溪, 荣劲松, 赵青锋, 陈国良, 黄国忠 申请人:中交四航局第一工程有限公司