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【摘要】模板臺車具有施工便捷、施工工期短、施工質量高、施工環境友好和便于維護保養等優點,因而在我國山嶺隧道中廣泛使用。然而,地鐵車站主體襯砌主要的施工方法主要為傳統的支架模板法和鋼模板加三角支撐法,車站襯砌模板臺車應用相對較少,目前仍處于推廣階段。有鑒于此,文章擬詳細闡述和對比目前車站主體襯砌的主要施工方法,介紹車站襯砌模板臺車的基本組成,總結目前車站襯砌模板臺車存在的問題,并展望未來發展的方向。
【關鍵詞】地鐵車站;主體襯砌;模板臺車;現狀及展望
模板臺車最初的研制始于20世紀50年代,20世紀80年代以來在美國、英國、日本等國開始廣泛應用于公路、鐵路、地鐵隧道和水工隧洞中[1]。我國的模板臺車的引進始于1978年,并在京廣線大瑤山隧道中開展了初步應用[2]。模板臺車具有施工便捷、施工工期短、施工質量高、施工環境友好和便于維護保養等優點,因而在我國山嶺隧道中廣泛使用。然而,目前地鐵車站主體襯砌主要的施工方法仍為傳統的支架模板法和鋼模板加三角支撐法,車站襯砌模板臺車應用相對較少,仍處于推廣階段。有鑒于此,本文擬詳細闡述和對比目前車站主體襯砌的主要施工方法,介紹車站襯砌模板臺車的主要組成,總結目前車站襯砌模板臺車的研究現狀和未來發展的方向。
1車站主體襯砌的主要施工方法
目前,車站主體襯砌的施工方法包括:支架模板法、鋼模板加三角支撐法和模板臺車法[3]。傳統的車站主體結構施工,常采用滿堂支架與木模板結合的施工方法,如圖1和圖2所示。該方法主要采用滿堂鋼管支架搭設支撐體系,用方木作為模板的龍骨,外部采用膠合板或竹膠板作混凝土面板組成模板支架體系。該工藝需要在基坑內搭建與基坑同寬的鋼管支架,然后再逐塊拼裝木模板。目前大部分地鐵車站主體襯砌施工仍采用此方法,因其具有如下優點:不需要大型的吊裝設備;周轉次數多、周轉時間短,使用輔助設備少;可釆用人海戰術施工來搶工期。支架模板法雖然機動靈活,但其應用的局限性也是顯而易見的:鋼管支架搭接工程量大,搭接速度慢,木模板安裝時,操作空間狹窄,作業環境差,模板拼裝速度慢;模板、鋼管支架搭接質量難以保證,可靠性差,混凝土澆筑時,易導致側墻變形或混凝土漏漿;木模板拼裝次數多,混凝土表面平整度差,易存在接縫錯臺;對工人技術要求較高,效率低,人工成本高。鋼模板加三角支撐是采用整體鋼模做面板,用萬能桿件或三角鋼支撐作為支撐體系組合施工,主要用于側墻襯砌施工(圖3)。鋼模板加三角支撐法具有如下優點:安全性較滿堂腳手架支撐體系大大增加,施工時因側向不受力,極大提高了架體的水平穩定性,減少了架體水平桿的搭設密度;保證混凝土外觀質量,表面平整、光滑、無錯臺;側墻施工時間縮短,施工縫處理較為徹底,結構滲漏水減少;由于墻板分次澆筑,中板及頂板采用碗扣式腳手架作為支撐體系,方便快捷,加快了工程進度。但鋼模板加三角支撐法仍有諸多不足:單側墻體模板支架全部是大模板體系,單靠人工無法安裝,支模時模板及支架必須占用垂直運輸設備;側墻與板分開澆筑,每層増加了一道水平施工縫,給防水工作帶來麻煩。模板臺車施工法是使支架體系形成整體,加入行走裝置,與鋼模板通過可調液壓油缸相連,提高自動化能力的一種襯砌施工方法(圖4)。施工過程中不需要頻繁使用大型起吊設備,模板定位容易,提高了混凝土面板的平整度,且能重復多次使用,澆筑的側墻混凝土能及時養護,混凝土質量得到了保證。減少了頂板支架體系設計時應考慮的混凝土側向壓力,從而減少鋼管的投入和人力。該方法特別適用于長條形地下工程。模板臺車主要有以下優點:節約大量勞動力,大幅提高施工效率,降低工程成本;澆筑完成的結構邊墻外觀質量好,養護及時且效果好,降低了收縮裂縫的產生率,平整度髙,無蜂窩麻面、氣泡及孔洞等現象;操作快捷,便于維修及保養;施工環境良好。
2車站襯砌模板臺車的基本組成
車站襯砌臺車型式多樣,但其結構基本相似,主要由幾大部分組成:模板系統、支撐系統、門架系統、行走系統、液壓系統和附屬機構(圖5)。
2.1模板系統
臺車的模板系統主要由面板、邊裙和加強筋三部分組成,模板之間常用螺栓連接,利于模板的安裝、拆卸和調整。頂模板下托架主要承受模板的自重和澆注時上部混凝土的重量,它上承模板,下部通過支撐千斤頂和液壓油缸將力傳導于門架體。邊模板以槽鋼對焊的邊模板通梁和側模板絲圖5模板臺車的基本組成杠來與門架相連接,從而確保邊模板的整體剛度。
2.2支撐系統
支撐系統主要用于承受灌注混凝土時產生的壓力同時可起到調節模板的位置和起支撐模板的作用,安裝于門架和模板之間的側向螺旋絲桿。它能夠確保在襯砌時模板的整體剛度。托架支承千斤保證托架的可靠和穩定,改善灌注混凝土時托梁縱梁的受力條件。門架的支承千斤在在門架縱梁的下面,襯砌臺車在工作的時后,它就頂在軌道面上,承受混凝土和整個臺車的重量,用以改善門架縱梁的受力條件。
2.3門架系統
臺車車架主要包括車架縱梁、橫梁、立柱、斜撐、立柱側部斜拉連桿、立柱頂部縱拉連桿及行走部分。在滿足強度、剛度要求的情況下,車架常采用型鋼設計,結構合理,加工簡便迅速。各部件的連接均采用螺栓結點板連接,容易拆裝,運輸方便。
2.4行走系統
行走機構是安裝在襯砌臺車門架的底縱梁下部,采取電機減速器得直連驅動系統,確保臺車整個軌跡行走的平穩和可靠。
2.5液壓系統
泵站和液壓缸構成了臺車的液壓系統。液壓缸分為平移缸、升缸和側模缸,鋼模板臺車的立模、定位和收模通過所有油缸的動作來實現。液壓泵站可設計為立式密閉結構,液壓泵設置在油箱中,多路換向閥置于油箱上方,便于操作,外觀整潔。
2.6附屬機構
附屬機構主要包括工作平臺和梯子等。工作平臺是放置施工機具和工人開展相關操作的地方。梯子連接地面和工作平臺,使操作人員能夠攀爬至工作平臺。
3車站襯砌模板臺車的現狀及展望
車站襯砌模板臺車具有施工便捷、施工工期短、施工質量高、施工環境友好和便于維護保養等優點。車站襯砌模板臺車目前仍處于初步應用和市場推廣階段[4-11],存在如下不足:墻模板臺車僅適用于直線段,遇到有轉角或弧線設計時不適用;車站襯砌施工質量比傳統方法高,但仍不完美;模板臺車通用性不強,針對不同地鐵車站工程需配置不同的模板臺車,一次性購買造成施工成本增加。針對以上車站襯砌模板臺車存在的問題,提出以下發展方向,供未來模板臺車的改進與發展作參考。
作者:黃興 王新強 霍永鵬 雷元亮 徐策 單位:西南交通大學