整体式模板衬砌台车在矿山斜坡道混凝土支护施
发布时间：2015-07-06 10:21
摘要：文中介绍了在矿山井建斜坡道施工中，通过增加简单、 经济 、快捷的辅助措施，成功运用隧道施工衬砌台车，解决了大坡度斜井、斜巷的混凝土运输、浇筑等一系列施工难题。
关键词：整体式模板台车斜坡道衬砌施工
0引言
目前，隧道衬砌施工工艺已经相当成熟，但在矿山井建的大坡度斜井及斜坡道大多采用人工拆、装组合模板进行浇筑施工，不仅混凝土外观质量差，而且投入人工工作量大、掘进与支护工序间相互干扰，导致掘进缓慢。我们本着提高工程质量、减少投资和加快工期为目的，将隧道常用整体式模板衬砌台车试探性的应用于安徽诺普铁矿斜坡道的施工中，改善了以往斜坡道混凝土支护施工质量差、施工进度慢以及投入成本大的问题。下面针对如何在斜坡道衬砌施工中使用整体式移动衬砌台车和质量控制要点作一介绍。
1施工存在的难题及解决办法
李楼和吴集铁矿（北段）联合建设工程之一是全长6778.6m的辅助运输斜坡道项目，其中斜坡道自洞口向前787.3m要穿过第四系表土层、强风化基岩破碎带，设计钢筋混凝土支护。为解决以往矿山传统施工工法存在质量差、施工慢的缺陷，我们考虑到隧道衬砌整体式移动模板台车的施工优点，在巷道断面空间小（开挖断面34m2）和纵向倾角较大（18.184%）的不利条件下，重点解决了台车的安全移动与固定、陡坡长距离泵送混凝土易堵管的难题。解决方案如下：
1.1沿台车两侧行走轮轴线、在尾端分别固定1个10t手拉葫芦作为牵引下放装置，通过人工操作手拉葫芦牵引整体式衬砌台车，简单易操作，有效控制了台车的移动速度，工作效率高，施工安全，大大节约了成本。
1.2对于长距离的下坡混凝土输送管道采用每间隔60～80m设置π型起伏弯管，同时当输送泵达到泵送距离极限时，沿斜坡道搭设辅助运输滑槽，解决混凝土泵送过程中泌水离析、堵管的难题。
2施工方案
2.1台车移动牵引设备配置斜坡道纵向坡度为-18.184%，施工所用整体式衬砌台车自重30t，长度6.0m，首先对衬砌台车的牵引、移动、固定所需的配套装置进行设计：
衬砌台车的牵引力f=52.6kn，所需牵引力较大，采用2个10t手拉葫芦（一端固定在预埋地锚上）作为牵引移动下放装置。其中纵向每间隔15米（即每浇筑5模埋设2次），在仰拱浇筑时埋设ω型地锚一次，地锚采用φ25螺纹钢，位于台车两侧行走轮的轴线上，便于固定手拉葫芦（设置导链的定滑轮）。
2.2泵送管路的布设及混凝土滑槽的设计制作需要施工衬砌支护的斜坡道总长787.3m，其中在-21水平设计转向弯道，地表至-21水平长度为420m，-21水平至-75水平段长度为387.3m，故对混凝土的输送管路布置设计如下：
2.2.1地表至-21水平段：采用2台hbt60砼输送泵，第1台置于洞口处的拌和机放料口处。①当浇筑位置距离拌和机200m以内时，输送地泵接料后直接泵送入模；②当超过200m外时，加设1台hbt60砼输送泵紧跟衬砌台车（距离衬砌台车15～50m），随着施工距离的拉长，此时第1台地泵泵送能力受限，可利用斜坡道的坡度，在第1台地泵输送管出口和第2台地泵之间搭设滑槽，滑槽的长短可根据现场需要来定。此方案即可满足第一段420m的衬砌施工；
2.2.2-21水平至-75水平段：当施工至-21水平转弯段时，如果按照上述方案输送砼，必须再增加1台地泵，不仅成本投入加大，且混凝土易产生离析。此时在地表正对-21水平巷道边缘施工1个ф200下料孔（地表至-21水平深66m、下料孔至拌和机位置500m），混凝土可通过农用车运输至地表下料孔下放至洞内，洞内的下料孔出口处设置1台砼地泵，可满足向前200m的输送距离，如超过200m远时，加设砼输送地泵和滑槽，即可完成剩余衬砌施工任务；
2.2.3混凝土输送管路的布设和滑槽的制作
①因斜坡道坡度较大，当输送垂直高度大于6m时，为防止泌水离析和堵管，需要按如下图示进行起伏布设：
②输送线路上的混凝土滑槽采用1.5mm厚镀锌铁皮制作成ф75cm的半圆状，采用临时钢管支架架设距离地面1.8m高，注意保证接头处平整光滑，且滑槽坡度同巷道坡度平行一致。
3施工操作要点
整体式衬砌模板台车施工作业可分为：往复循环定位立模、注浆、脱模、行走四个工作过程，具体如下：
3.1台车移动就位台车行走轨道采用铁路p43钢轨，通过人工同步操作两侧固定在后方预埋地锚上的手拉葫芦，将台车匀速缓慢下放至浇筑位置后，将手拉葫芦固定。先利用竖向油缸千斤顶调整其标高，再利用横向油缸千斤顶调整其平面位置，确保模板中心线与斜坡道中心线重合后，检查无误后采用竖向、横向、侧向丝杠支撑牢固。
为避免混凝土浇注过程中台车产生上浮，采用3个丝杠在台车前端拱顶端部增设支撑，以防台车上浮造成拱部错台。最后进行堵头模安装。
3.2混凝土拌和浇注
3.2.1混凝土坍落度一般选14～16cm，根据灌注部位的不同，墙部混凝土坍落度宜小，拱部的宜偏大。适量掺加高效缓凝型减水剂，可以改善混凝土的和易性，增加其流动性；在混凝土中掺加粉煤灰有利于提高混凝土的和易性、保水性和密实度。
3.2.2混凝土浇筑工程中必须采用分层，左右侧交替对称浇注，每层浇筑厚度不宜大于100cm，两侧高差控制在50cm以内。一般采用灌注时间和灌注高度两个指标进行双控，即单侧混凝土灌注高度达1m时，必须交换另侧工作窗灌注；单侧混凝土灌注间歇时间不超过混凝土的初凝时间，诺普铁矿斜坡道施工中规定每侧连续灌注时间达50min时，必须换侧灌注。
3.3脱模行走按施工规范采用最后一盘封顶混凝土制作试件，现场养护试压达到的强度来控制，模筑衬砌混凝土强度不小于2.5mpa时拆模，根据现场经验一般混凝土浇筑完成20～24小时后可进行脱模操作，移台车至下一位置定位。
4质量控制及安全措施
4.1注意严格控制原材料及砼配合比和工作性，需要在高效减水剂中复合缓凝成分，延长砼的凝结时间；
4.2注意保证泵管的胶圈接口密封严密及每次施工完成后及时清洗滑槽，确保滑槽光洁顺滑，并确保其稳固度；
4.3手拉葫芦定期进行检查保养，台车移动时台车下方严禁站人；
4.4台车就位后及时放置卡轨器并用工字钢及方木支撑固定牢固；
4.5混凝土为斜坡灌注，注意加强振捣，同时防止台车上端头出现的空洞，保证泵送饱满及采取必要的补注浆措施；
4.6浇筑循环台车立模搭接长度不小于10cm，每两模间采用预埋止水带连接密封防水。
5结束语
在诺普铁矿斜坡道施工中通过解决台车移动、固定、混凝土运输浇注等诸多施工难题，最终取得了预期效果，同时从根本上解决了以往矿山井建衬砌环向接缝错台和漏浆、跑模、混凝土表面存在冷缝、颜色不一致等质量问题。
据施工现场统计：同以往矿山传统人工组装模板施工法相比，每延米立、拆模提高工效5倍、节约设备材料消耗投入70%、施工速度提高2倍以上。
整体式衬砌台车在矿山斜坡道中的成功运用，技术 经济 及社会效益十分显著，很值得在以后类似工程中广泛推广。
关键词：整体式模板台车斜坡道衬砌施工
0引言
目前，隧道衬砌施工工艺已经相当成熟，但在矿山井建的大坡度斜井及斜坡道大多采用人工拆、装组合模板进行浇筑施工，不仅混凝土外观质量差，而且投入人工工作量大、掘进与支护工序间相互干扰，导致掘进缓慢。我们本着提高工程质量、减少投资和加快工期为目的，将隧道常用整体式模板衬砌台车试探性的应用于安徽诺普铁矿斜坡道的施工中，改善了以往斜坡道混凝土支护施工质量差、施工进度慢以及投入成本大的问题。下面针对如何在斜坡道衬砌施工中使用整体式移动衬砌台车和质量控制要点作一介绍。
1施工存在的难题及解决办法
李楼和吴集铁矿（北段）联合建设工程之一是全长6778.6m的辅助运输斜坡道项目，其中斜坡道自洞口向前787.3m要穿过第四系表土层、强风化基岩破碎带，设计钢筋混凝土支护。为解决以往矿山传统施工工法存在质量差、施工慢的缺陷，我们考虑到隧道衬砌整体式移动模板台车的施工优点，在巷道断面空间小（开挖断面34m2）和纵向倾角较大（18.184%）的不利条件下，重点解决了台车的安全移动与固定、陡坡长距离泵送混凝土易堵管的难题。解决方案如下：
1.1沿台车两侧行走轮轴线、在尾端分别固定1个10t手拉葫芦作为牵引下放装置，通过人工操作手拉葫芦牵引整体式衬砌台车，简单易操作，有效控制了台车的移动速度，工作效率高，施工安全，大大节约了成本。
1.2对于长距离的下坡混凝土输送管道采用每间隔60～80m设置π型起伏弯管，同时当输送泵达到泵送距离极限时，沿斜坡道搭设辅助运输滑槽，解决混凝土泵送过程中泌水离析、堵管的难题。
2施工方案
2.1台车移动牵引设备配置斜坡道纵向坡度为-18.184%，施工所用整体式衬砌台车自重30t，长度6.0m，首先对衬砌台车的牵引、移动、固定所需的配套装置进行设计：
衬砌台车的牵引力f=52.6kn，所需牵引力较大，采用2个10t手拉葫芦（一端固定在预埋地锚上）作为牵引移动下放装置。其中纵向每间隔15米（即每浇筑5模埋设2次），在仰拱浇筑时埋设ω型地锚一次，地锚采用φ25螺纹钢，位于台车两侧行走轮的轴线上，便于固定手拉葫芦（设置导链的定滑轮）。
2.2泵送管路的布设及混凝土滑槽的设计制作需要施工衬砌支护的斜坡道总长787.3m，其中在-21水平设计转向弯道，地表至-21水平长度为420m，-21水平至-75水平段长度为387.3m，故对混凝土的输送管路布置设计如下：
2.2.1地表至-21水平段：采用2台hbt60砼输送泵，第1台置于洞口处的拌和机放料口处。①当浇筑位置距离拌和机200m以内时，输送地泵接料后直接泵送入模；②当超过200m外时，加设1台hbt60砼输送泵紧跟衬砌台车（距离衬砌台车15～50m），随着施工距离的拉长，此时第1台地泵泵送能力受限，可利用斜坡道的坡度，在第1台地泵输送管出口和第2台地泵之间搭设滑槽，滑槽的长短可根据现场需要来定。此方案即可满足第一段420m的衬砌施工；
2.2.2-21水平至-75水平段：当施工至-21水平转弯段时，如果按照上述方案输送砼，必须再增加1台地泵，不仅成本投入加大，且混凝土易产生离析。此时在地表正对-21水平巷道边缘施工1个ф200下料孔（地表至-21水平深66m、下料孔至拌和机位置500m），混凝土可通过农用车运输至地表下料孔下放至洞内，洞内的下料孔出口处设置1台砼地泵，可满足向前200m的输送距离，如超过200m远时，加设砼输送地泵和滑槽，即可完成剩余衬砌施工任务；
2.2.3混凝土输送管路的布设和滑槽的制作
①因斜坡道坡度较大，当输送垂直高度大于6m时，为防止泌水离析和堵管，需要按如下图示进行起伏布设：
②输送线路上的混凝土滑槽采用1.5mm厚镀锌铁皮制作成ф75cm的半圆状，采用临时钢管支架架设距离地面1.8m高，注意保证接头处平整光滑，且滑槽坡度同巷道坡度平行一致。
整体式衬砌模板台车施工作业可分为：往复循环定位立模、注浆、脱模、行走四个工作过程，具体如下：
3.1台车移动就位台车行走轨道采用铁路p43钢轨，通过人工同步操作两侧固定在后方预埋地锚上的手拉葫芦，将台车匀速缓慢下放至浇筑位置后，将手拉葫芦固定。先利用竖向油缸千斤顶调整其标高，再利用横向油缸千斤顶调整其平面位置，确保模板中心线与斜坡道中心线重合后，检查无误后采用竖向、横向、侧向丝杠支撑牢固。
为避免混凝土浇注过程中台车产生上浮，采用3个丝杠在台车前端拱顶端部增设支撑，以防台车上浮造成拱部错台。最后进行堵头模安装。
3.2混凝土拌和浇注
3.2.1混凝土坍落度一般选14～16cm，根据灌注部位的不同，墙部混凝土坍落度宜小，拱部的宜偏大。适量掺加高效缓凝型减水剂，可以改善混凝土的和易性，增加其流动性；在混凝土中掺加粉煤灰有利于提高混凝土的和易性、保水性和密实度。
3.2.2混凝土浇筑工程中必须采用分层，左右侧交替对称浇注，每层浇筑厚度不宜大于100cm，两侧高差控制在50cm以内。一般采用灌注时间和灌注高度两个指标进行双控，即单侧混凝土灌注高度达1m时，必须交换另侧工作窗灌注；单侧混凝土灌注间歇时间不超过混凝土的初凝时间，诺普铁矿斜坡道施工中规定每侧连续灌注时间达50min时，必须换侧灌注。
3.3脱模行走按施工规范采用最后一盘封顶混凝土制作试件，现场养护试压达到的强度来控制，模筑衬砌混凝土强度不小于2.5mpa时拆模，根据现场经验一般混凝土浇筑完成20～24小时后可进行脱模操作，移台车至下一位置定位。
4质量控制及安全措施
4.1注意严格控制原材料及砼配合比和工作性，需要在高效减水剂中复合缓凝成分，延长砼的凝结时间；
4.2注意保证泵管的胶圈接口密封严密及每次施工完成后及时清洗滑槽，确保滑槽光洁顺滑，并确保其稳固度；
4.3手拉葫芦定期进行检查保养，台车移动时台车下方严禁站人；
4.4台车就位后及时放置卡轨器并用工字钢及方木支撑固定牢固；
4.5混凝土为斜坡灌注，注意加强振捣，同时防止台车上端头出现的空洞，保证泵送饱满及采取必要的补注浆措施；
4.6浇筑循环台车立模搭接长度不小于10cm，每两模间采用预埋止水带连接密封防水。
5结束语
在诺普铁矿斜坡道施工中通过解决台车移动、固定、混凝土运输浇注等诸多施工难题，最终取得了预期效果，同时从根本上解决了以往矿山井建衬砌环向接缝错台和漏浆、跑模、混凝土表面存在冷缝、颜色不一致等质量问题。
据施工现场统计：同以往矿山传统人工组装模板施工法相比，每延米立、拆模提高工效5倍、节约设备材料消耗投入70%、施工速度提高2倍以上。
整体式衬砌台车在矿山斜坡道中的成功运用，技术 经济 及社会效益十分显著，很值得在以后类似工程中广泛推广。