隧道水沟电缆槽自动化台车施工工法.docx
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隧道水沟电缆槽自动化台车施工工法
隧道水沟电缆槽移动模架施工工法
一、前言
随着铁路建设速度的不断加快，隧道沟槽施工逐渐从传统的手工施工转为机械化施工。
在过去，隧道水沟及电缆槽施工一般都是使用小块钢模组合施工技术，存在很多不足之处，包括作业工序多、耗时长、加固支撑多、整体外观欠佳、质量难控制，且施工现场交叉作业时施工难度大，施工成本比较高等，为了解决这些问题，选择作业工序简化，缩短施工时间，提高质量标准的机械化沟槽移动模架成为隧道沟槽施工发展的必然趋势。
向家包二号隧道引进了SDM-12B型水沟电缆槽移动模架进行施工，显著改善了传统模式的不足之处，降低了人工成本，提高了工效，改善了沟槽施工质量，取得了较好的效果，带来了较大的经济效益和社会效益，为隧道沟槽施工积累了丰富的经验和总结，值得借鉴，经总结形成该工法。
二、工法特点
1.施工质量高。
从混凝土的调配、运输、浇筑到模板就位、脱模都是机械一体化流水做工，这就很大程度提高我们现场施工的速度。
使用了水沟电缆槽移动模架，施工的质量更容易控制，移动模架使用整体钢模的设计，模板的强度大且稳定性良好，能有效的避免施工当中“跑模”现象发生；在钢模上安装附着式的振动器，振动的时间能够使用数控方式来进行控制，确保其振动效果的良好，避免出现人工振捣会产生流砂和蜂窝麻面现象。
2.施工劳动强度低周期短，作业人数少。
在过去的隧道水沟电缆槽中，使用的传统施工方法采用小块模板进行拼装，整体性差，模板安装及加固支撑、模板拆除耗时较长，每循环施工模板采用人工倒运，施工效率低，每循环施工周期约12小时。
采用液压水沟电缆槽移动模架施工，只要等移动模架组装完成之后，每次进行施工作业仅仅需要让移动模架定位，就可以全自动的进行操作，让模板就位，不需再拼装、拆除大小模板，所以施工非常快捷，每循环的施工周期仅需要8小时。
3.操作自动化程度高，所以操作很简单，并且整个施工场地不受破坏，能保持环境文明整洁，施工效率高，这项技术不需要使用临时支撑结构和材料，成本有明显降低。
由于施工机械化程度高，使用方便，也降低了我们人力的劳动强度，减少了人力投入。
这项技术对隧道水沟电缆槽等结构的施工普遍适用。
4.节能环保。
本移动模架拆卸方便，可循环使用。
以小块组合钢模施工需要多次拆卸，加固，组装，清理，打磨，焊接等措施，模板损失率高。
5.施工干扰小。
本台架通过门架支撑设置定型钢模于门架两侧，无需其他辅助机械转运模板，减少了隧道内交通组织。
其他施工车辆可以从门架下通过，对施工主体施工干扰小。
三、适用范围
本工法对隧道水沟电缆槽等结构的施工具有普遍适用性。
四、工艺原理
1.加工长12m的移动式模架及配套的定型模板；通过液压杆把模板悬挂起来，可以左右移动模板到设计的平面位置；通过液压设备可上下调整模板高度，使模板与设计标高一致；在模板调整到设计位置后，通过定型模板顶部“定位卡”固定模板与模板之间的相对位置和模板与模架的相对位置；模板固定后，浇筑结构；待结构成型脱模后，通过模架行走系统使模架整体移动到下一模混凝土浇筑的位置。
图一液压水沟电缆槽移动模架
2.液压水沟电缆槽移动模架的主要组成包括液压系统的模板支撑调整机构、模架、模板、电气控制系统和行走系统。
液压水沟电缆槽移动模架结构图一所示。
五、施工工艺流程及操作要点
1.施工工艺流程
施工过程一般包括，施工准备（放样及凿毛）、模架就位、模板定位、安装定位卡、灌注结构、拆模养护、转场施工下一循环等。
施工工艺流程见图二。
图二施工工艺流程图
2.液压水沟电缆槽移动模架操作要点
2.1拼装结束后，用手持角磨机对模板表面除锈找平，对无法调整的模板接缝处的小凸台用手持砂轮机磨平，用加垫子或抹腻子等办法消除缝隙。
2.2移动模架就位：
2.2.1启动移动模架的动力马达，将移动模架移动到施工位置，对基础千斤进行操作，使其顶撑于钢轨上并且要旋紧。
2.2.2让竖向油缸不断下降，让模架的模板能够达到设计预定的高度，然后再旋转顶部竖向千斤顶让其稳定的定位。
2.2.3使用液压换向阀让水平油缸继续撑出，使模架的边模到达预定位置。
2.2.4装好水平支撑的千斤顶丝杠。
2.2.5关闭油泵电机，来回的摇动手动换向阀的手柄，让水平油缸能够卸压，调节水平支撑的千斤顶丝杠，让模架边模进入浇注状态。
2.2.6装好撑地的千斤顶丝杠，安装端头模板。
3.现场施工要点
3.1测量放线
测量人员放出隧道中线、水沟电缆槽高程及施工位置控制点。
由于移动模架长度为12m，现场放样点纵向间距定为6m，保证每一浇筑段水沟电缆槽模板有3个平面和高程控制点；施工放样点应布设于水沟电缆槽外模靠线路侧10cm，避免施工过程中点位被模板遮挡或点位被破坏。
3.2钢筋制安
施工水沟电缆槽墙身钢筋，并将衬砌引出的综合接地钢筋接长并焊接于墙身最上面一根纵向通长钢筋，按综合接地要求该通长钢筋必须每100m断开一次。
3.3预埋件设置检查
根据设计要求将衬砌排水盲管接出，安装横向排水管。
电缆槽与侧沟之间预留泄水槽，焊接接地端子和接出过轨钢管。
所有预埋件必须保证安装牢固。
3.4模板加固
水沟电缆槽移动模架模板通过液压系统和整体台架进行加固，其电缆槽外模侧通过在仰拱填充混凝土上植入钢筋进一步加固；表面每6m通过角钢钢架限制相对位置并加固；端头模板利用钢模端头焊接圆箍，再插入钢管固定。
3.5混凝土浇注
混凝土均匀分层浇注，一次性浇筑完成。
因沟槽断面小，不能直接用罐车入模，需要用铁皮制成平口“[”型溜槽，便于引导混凝土入模，使模内混凝土面均匀上升。
坍塌宜控制在14～16cm范围。
3.6拆模及养护
混凝土实行洒水养护，不得少于14天。
因拆模全部通过液压系统操作，容易破坏混凝土，因此要求拆模前养护不得少于12h。
拆模时，先拆除端头模板及加固设施，再通过液压系统拆除水沟电缆槽外模，最后通过升降系统将水沟电缆槽模板整体上移。
拆模过程中禁止启动横向液压系统，避免模板横向移动破坏水沟电缆槽结构。
4.劳动力组织
劳动力组织分工情况如表1所示。
表1施工人员配置及职责分工
序号
人员工种
人数
主要工作职责
1
技术人员
1
进行施工的技术指导
2
试验工程师
1
进行混凝土的质量检查
3
质检工程师
1
进行施工的质量控制
4
混凝土工
3
进行现场的具体施工
合计
/
6
/
六、材料与设备
1.材料
主要有15cm方钢75m制作模架，10cm角铁15m、12cm槽钢12m制作定位卡。
定型模板1套。
总重量约4t。
2.主要机械设备
主要机械设备配备见表2。
表2主要机械设备配备表
序号
机械名称
型号
单位
数量
备注
1
液压水沟电缆槽移动模架
自制
套
1
12m
2
砼搅拌运输车
斯太尔王8m³
台
1
运距3km内
3
振捣棒
20
台
4
轻型
4
混凝土溜槽
套
2
自制
七、质量控制
1.执行的标准及规范
①《铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准》TB10424-2010；
②《铁路混凝土工程施工技术指南》TZ241-2005；
③《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》铁建设（2005）160号；
④《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》TZ214-2005；
⑤《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015。
2.为了防止模板、移动模架与定位卡出现结构形变，那么这些部件的刚度一定要有保证，不能低于设计要求。
3.严格进行测量数据复核制，确保测量放线获得的数据是准确无误的。
4.模板在使用前需要进行清洁，不能忘记涂抹脱模剂并且涂抹要均匀。
5.浇筑结构之前，严格按照“自检、互检、交检”三检这一制度进行多次检查核对，确保使用结构的尺寸、预埋件的设置位置都是准确无误的。
6.混凝土的材料质量要有保障，一些变质过期的水泥绝对不能混入，并且混凝土需要按照要求进行调配，杜绝凭经验进行调配。
7.混凝土浇筑完要进行养护，压强度能够达到拆模强度要求才可以进行拆模，随后就可以将整个模架移动到下一施工地点进行下一组的作业。
八、安全环保措施
施工中所有环节都必须严格的遵守隧道或相关地下工程的规程中的安全规定，确保施工各环节都是合理、科学、安全的。
特别需要注意以下这几点。
1.模架拼装，这一拼装过程中应该将要行走的滑轮先制动，这能防止模架出现自然溜滑，滑溜失控可能会导致事故发生。
2.材料移动，特别是一些大型、重型材料进行移动时，最好使用机械牵引设备来进行移动，如果因为空间限制只能依靠人工进行搬运时，只要是多人参与，无论是几人都需要配置专人在旁进行指挥，这才能避免因为多人发力时间力度不同导致重物落地造成人员损伤。
3.丝杆、螺帽这些需要调整后才能使用到设备进行使用、调整时必须使用专用工具，绝对不能出现赤手操作的情况，赤手操作很容易出现划伤和压伤。
4.传统的沟槽施工很容易就出现环境破坏情况，这对于施工单位形象非常不利，虽然很多环节的破坏是不可避免的，但是对于一些废物、废水、垃圾是可以进行人为处理和控制的。
所以在各环节施工中都需要按照国家的环境保护规定进行施工，对于垃圾、废物、废材、废油等需要进行认真的处理，施工完成后需要对现场进行清理，保证不会对环境造成二次污染，管理人员需要把环境保护也纳入到自己的管理、监督工作中去。
九、效益分析
本文所讲述的施工移动模架技术，其施工质量有保证、操作更简便、工作效率更高、工费成本大大降低。
以向家包二号隧道水沟电缆槽施工为例，一幅移动模架3个杂工8小时能完成1组（拆模、装模、浇砼），与传统方法相比较可节约工时60%。
采用该工法，有效提高了结构的外观质量，减轻了人员劳动强度，减少了成本支出，取得了较好的社会经济效益。
移动模架双侧拆模时间仅20分钟，移动仅需要2分钟，双侧定位10分钟，其模板加固基本靠模架本身，因此只需要安装端头模板，加固外模底部，安装角钢限位，仅需要1个小时；安装预埋件及模板表面清理刷油需1个小时，施工前凿毛和安装钢筋约1.5个小时，浇筑砼需要4个小时，整个施工过程约8个小时。
而传统拼装式模板要施工相同长度，拆模需要2个小时，然后重新安装模板和定位加固，需要3.5个小时，其余工序与水沟电缆槽模架一致，约6个小时，共计需要12个小时。
因此节省施工时间4个小时，大大提高了工作效率，并且主要利用机械作业，因此劳动强度大大降低。
基本上水沟电缆槽模架可以保证每天浇筑1板，而传统拼装模板一般需要2天才可浇筑1板，并且因模板拆除后需要安放，占用隧道行车道，影响其他工序施工。
使用水沟电缆槽模架施工后，其进度大大提高，节省隧道整体施工工期。
具体功效对比见表3。
表3功效指标对比
序号
项目
移动模架式（min）
传统拼装式（min）
备注
1
双侧拆模
30
120
2
施工前凿毛及钢筋安装
90
90
2
模板安装加固
60
210
3
预埋件安装及刷油
60
60
4
浇筑混凝土
240
240
5
合计
480（8个小时）
720（12个小时）
水沟电缆槽移动模架与传统拼装水沟电缆槽模板相比，具有施工机械化程度高、模板损耗底、施工效率高、施工成本低、操作简单等特点，具有明显的经济效益，以同样施工双侧12m（单侧24m）为例，其向家包二号隧道水沟电缆槽施工具体经济效益对比如下表：
表4成本对比分析
项目
移动模架
传统拼装式
备注
设备单价
30万元
10万元
使用寿命
5000米成洞
2500米成洞
用时
12-15小时
25-30小时
12米成洞
施作工期
5-6个月
10-12个月
施作工费
16.72万元
33.44万元
辅助油费
0
2.09万元
辅助工费
0
4.18万元
每延米成本
127元
200元
表5经济效益计算表
项目
计算依据
效益结果
班组人员
常规施工6人，采用移动模架后3人
节约3人
人员劳动强度
按常规施工，模架相关材料需人工搬运；使用移动模架后，实现整体移动，速度更快。
劳动强度明显降低
每循环时间
使用前12小时，使用后8小时
节约4小时
效益分析
每循环工时节省：
6人×12小时-3人×8小时=48工时
每循环节省费用：
48工时×15元/工时=720元
节省率：
1-（3人×8小时）÷（6人×10小时）×100%=60%
节省工费60%
十、应用实例
工程名称：
黔张常铁路QZCZQ-6段标向家包2号铁路隧道，全长1874m，2015年6月开工，2016年10月贯通。
预计会在11月份竣工。
1.工程概况
该路段隧道全长共计6600m，施工隧道为双线隧道，隧道双侧都设置电力电缆槽、水沟、电信电缆槽等3道沟槽，隧道外形横断的高度为80cm，宽度为160cm，水沟电缆槽施工安排在隧道二衬施工后进行。
2.施工进度
配合洞身开挖与控制，每月推进240m左右，水沟槽则日进约为12m，推进速度与洞身挖掘速度一致，2016年3月1日，沟槽施工队进场，施工时间2016年3月1日至2016年10月1日，整体施工耗时7天，使用1副移动模架，双侧槽累计挖建1680m，平均每日推进12m。
3.应用效果
该段隧道内部使用采用了液压水沟电缆槽移动模架这一施工方法，水沟电缆槽建设速度快，且现场检验各方面都符合设计要求，施工操作更为简化，作业面和现场保持整洁，模架结构外形整齐美观，整体工程工程耗时、工程质量、预算成本和文明施工等方面都有了明显的提高，取得良好成效。
具体效果图见图三。
图二水沟电缆槽相对位置图
图三移动模架施工效果图
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