Application of Side Wall Bracket Trolley in Construction of Closed Roller （U-shaped Groove）
张志远 ZHANG Zhi-yuan
（中铁十六局集团第五工程有限公司，唐山 063000）
（China Railway 16th Bureau Group the 5th Engineering Co.，Ltd.，Tangshan 063000，China）
摘要：针对设计变更后的公路石方路堑工程，设计制定侧墙支架台车，结合既有承建工程实际情况，分析其施工效率及实用性，达到保质保量，按期完工的目的。
Abstract: For the highway stone roller construction after the design change, the side wall bracket trolley is designed. Combined with the actual conditions of the existing construction project, the construction efficiency and practicability are analyzed, in order to make the project completed on schedule with quality and quantity guaranteed.
关键词：公路路堑；设计变更；侧墙支架台车
Key words: highway roller；design change；side wall bracket trolley
中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）01-0117-04
0 引言
唐山二环路项目隧道引道工程在施工过程中由于水位线较高，结合现场实际情况设计变更了U型槽的结构尺寸，增加了U型槽设置长度，从而加重了施工任务。为了保质保量，按期交工，我项目打破常规施工套路，采用侧墙支架台车整体浇筑，不仅节省了人工、机械费用，还提高施工安全保障，加快了工程施工进度。
1 工程概况
唐山市中心城区环线（二环路）工程位于唐山市中心城区外围，为唐山市新外环路系统的一部分。工程起点为南湖迎宾大道，终点为新205国道。工程所在地基地构造较复杂，新构造运动强烈，附近主要褶构造为开平向斜，主要断裂构造为陡河断裂、唐山断裂。路基沿线地下水含水层富水性强，均为孔隙潜水，一般水位埋深为6～20m。区域地质构造复杂，场地土多为中硬II类场地土组成。
我单位承建的第十三标鼓楼隧道引道工程，北侧隧道引道长628.589m，南侧隧道引道长603.589m，道路沿线主要为山区，地势起伏较大，路堑最大挖深为24.32m。引道终点处南北两侧各有一个鱼塘，原设计为防止路面结构被鱼塘水侵蚀设置了两段U型槽。分别位于北侧引道NK1+267-NK1+427路段，长度为160m；南侧引道SK1+376-SK1+510路段，长度为134m。U型槽净宽15.05m，基础厚度为1.5m，外侧侧墙高9.5m，内侧侧墙高2m。U型槽主体为C40钢筋混凝土结构。（见图1）
原设计路面为西高东低，由于地下水位高程高于原路面设计标高，现场实际施工开挖路堑过程中出水较多，经设计现场实地勘察，并结合现场实际情况，将设计标高抬高，并将引道U型槽工程变更为北侧引道U型槽桩号NK1+065~NK1+530，长度为465m，加长305m；南侧引道U型槽桩号SK1+055~SK1+532路段，长度为477m，加长343m。同时变更侧墙的高度，由原设计的内墙2m，外墙9.5m，变更为北侧引道外侧墙7m，内侧墙5.5m；南侧引道双侧5m。（见图2）
2 变更后存在的施工问题
2.1 施工工期
原定U型槽主体施工工期60天，因设计变更增设U型槽长度，路基施工由原本的直接爆破开挖石方路堑，变为根据新变更的U型槽结构预留施工槽道，并且对已开挖完成的石方路堑坡率进行调整，边坡防护施工相应延后，对已制定的施工计划有很大影响。
2.2 施工队伍
因设计U型槽结构尺度的变更，侧墙高度的增加，拟定的20人施工的U型槽专业施工队伍，要完成的钢筋混凝土工程由变更前的294m变为940m，工程量加大了三倍。原计划的人员、机械设备已经不能满足变更后的施工要求。
2.3 施工安全
按设计规范要求，石方路堑开挖爆破完成后，应及时跟进施工边坡防护工程，封闭围岩，避免岩层因暴露时间过长造成施工安全危害。U型槽侧墙墙背回填按设计要求是要在侧墙混凝土达到设计强度的100%后才允许回填。引道北侧NK1+065-NK1+255，南侧SK1+055-SK1+360段路基全部是深路堑地段，边坡爆破开挖后受U型槽侧墙影响不能及时施工边坡防护工程，给施工生产带来安全隐患。
3 侧墙台车
总结变更后的U型槽施工所存在的问题，不难看出U型槽侧墙工程是制约路基工程的主要原因，为按业主要求按期交工加大了施工难度。U型槽侧墙施工缝按设计为10-15m一道，按常规方法左右侧墙需独立施工。施工7m高侧墙，为了保证工程质量需要考虑多块模版拼接、搭设脚手架、施工接缝、施工错台、机械调配等诸多因素，每一个环节出现纰漏都会给最终的侧墙工程质量造成不良影响，且每一循环用时较长。立模必须采用对拉筋内撑外拉，侧墙砼浇筑完成后还会残留拉筋眼，既影响砼外观质量也不利于后续防水层的施工。
为了保证工程质量，加快施工进度，针对U型槽侧墙施工我项目部打破常规，结合现场实际定制了2台侧墙台车（见图3），采用侧墙台车左右两侧侧墙一次浇筑成型。
台车长度按施工缝长度设计为10m循环作业，台车高度结合南北侧U型槽设计结构尺寸，分别为7.5m和5m。模板面板厚度为8mm，门架翼板厚14mm，门架腹板厚12mm，5排门架有5排基础千斤，下纵梁两端配有行走系统。
3.1 计算参数
砼的重力密度为：24kN/m3；砼入模时的温度取25℃；砼浇筑速度：2m/h；掺外加剂。钢材取Q235钢，重力密度：78.5kN/m3；弹性模量为206GPa，容许拉压应力以及容许弯曲应力为215 MPa，有部分零件为45钢，容许拉压应力计算取250MPa（《钢结构设计规范》表3.4.1-1）。
3.2 计算载荷
①振动器产生的荷载：4.0kN/m2；或倾倒混凝土产生的冲击荷载：4.0kN/m2；者不同时计算。
②对侧模产生的压力。
砼对侧模产生的压力主要为侧压力，侧压力计算公式为：P=kγ
当v/T>0.035时，h=1.53+3.8v/T；
当v/T<0.035时，h=0.22+24.9v/T；
式中： K-外加剂影响修正系数，掺缓凝剂作用的外加剂时k=1.2，不掺外加剂时取k=1.0；
γ-混凝土的容重（kN/m3）；
T-混凝土入模时的温度（℃）；
v-混凝土浇筑速度（m/h）；
h-有效压头高度（m）；
P-新浇混凝土对模板产生的最大侧压力（kPa）；
依据上述已知条件：
因为：v/T=2/25=0.08>0.035，
所以 h=1.53+3.8v/T=1.53+3.8×0.08=1.834m
最大侧压力为：P=kγh =1.2×24×1.834=53kN/m2；
为安全起见，检算强度时载荷设计值为：pa=1.2×53+1.4×4.0= 69.2kN/m2。
3.3 侧模计算
面板宽度2.0m/片，面板由间距为25cm的角钢支撑，分析面板时，可将其简化为跨度为0.25m的简支梁。（图4）
①面板强度计算。当面板厚度为8mm时，面板受到的最大压力为p=pb=74.53kN/m2
面板所受的最大弯矩为
Mmax=ql2/8=（1/8）×（74.53×1.6）×0.252=0.932kN·m
面板的抗弯模量
w=bh2/6=（1/6）×1.6×0.0102=2.67×10-5m3
面板受到的弯曲应力为
?滓=Mmax/w=932/（2.67×10-5）=34.9MPa<[?滓]=215MPa
由此可知该面板的强度符合标准。
②面板的刚度计算。
面板的惯性矩
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所以面板的刚度满足要求。
3.4 下纵梁的检算
如图5所示，下纵梁主要是受门架立柱传下的压力作用。
5排门架有5排基础千斤，下纵梁两端还有行走，同时通过下纵梁中间3排门架将压力直接传到千斤上，所以在台车工作状态下，对下纵梁在竖向并无弯矩作用，计算时可忽略弯曲应力和绕度。下纵梁主要是受到门架作用下的正压力，根据圣维南原理，集中力作用下的力的影响只存在于一定范围内。
出于安全考虑，假设力只作用在于门架接触面的范围内，即两块0.472m长的筋板两根0.25m长的腹板承受压力。
腹板的受力面积为A=2×0.012×0.25+2×0.472×0.01=1.544×10-2m2
单个门架立柱传递的力为F=3997/10=399.7kN
?滓=F/A=399.7×103/（1.544×10-2）=25.89MPa<[?滓]=215MPa
所以下纵梁强度满足要求。
通过上述分析发现，台车各个部件均符合相关规范标准，这说明该台车符合正常施工的受力要求。
在现场U型槽施工过程中，在采用了符合结构混凝土受力要求的台车后，侧墙施工不用搭设脚手架，钢筋结构可以一次成型，避免了重复安装拆卸脚手架、模板等造成的人工及机械资源浪费；由于台车面板模板采用钢板整体焊接没有接缝，浇筑混凝土时，模板不会发生涨模、漏浆等不良现象，做到了混凝土施工质量可控；侧墙台车自带的走行系统，混凝土浇筑完成达到一定强度后，可以直接移动到下一作业面循环施工，混凝土施工循环作业效率得到显著提高。
4 总结
结合现场实际应用，侧墙台车实际操作简便，6人即可完成一板侧墙模板的移动及定位，节约了大量人工及机械费用；双侧侧墙混凝土浇筑一次成型，能够杜绝混凝土的质量通病，提高工程质量；侧墙混凝土达到一天浇筑一板的速度，缩短了施工循环时间，对加快工程施工进度，消除施工安全隐患起到了重要的作用。
参考文献：
[1]唐山市中心城区环线（二环路）工程施工图.
[2]唐山市中心城区环线（二环路）工程道路工程变更设计.
[3]钢结构设计规范. |
