巨跨地下洞库被覆施工一体化装备研究与应用

林春刚，尚 伟，*

(1. 广东省隧道结构智能监控与维护企业重点实验室，广东 广州 511458；2. 中铁隧道勘察设计研究院有限公司，广东 广州 511458)

0 引言

随着隧道及地下工程的蓬勃发展，地下空间开发逐步从浅层进入深部，规模从常规向超常规发展，相继涌现了众多大跨、巨跨隧道及超大型地下洞库。这些大型隧道及洞库相关的设计理论、施工技术超出了现有地下工程建设理论的应用范畴，其被覆结构(二次衬砌)的力学规律、稳定性面临诸多不确定性因素，给超大型地下空间开发带来了极大的困扰，制约着国家重大战略的实施。被覆结构是地下工程的永久性承载结构，对洞室的稳定性具有决定性影响，通常采用混凝土现浇工艺修建。大型地下工程被覆结构通常采用体型高大、结构高强的支架模板体系浇筑，以确保结构的稳定性[1-2]，但施工难度大、风险高。

徐州地铁1号线站铜区间(跨度为16.26 m)[3]、长沙市森林防火监测站(跨度为17.2 m)[4]、深圳地铁8号线深外站及连接线(跨度为21.56 m)[5]均为超大断面隧道，二次衬砌浇筑时均采用台架、脚手架联合支撑钢模板。青岛地铁2号线李村公园站及折返线区间(跨度分别为22.8、23.5 m)[6-7]、某储备洞室穹顶(直径27 m)[8]，使用脚手架、支撑钢模板进行二次衬砌浇筑。营盘路湘江隧道主线与匝道的分合流段(宽度为25.3 m)采用侧壁台车与中导坑钢模联合施工[9]。重庆地铁3号线红旗河沟车站(跨度为25.6 m)[10]、乌蒙山2号隧道(跨度为28.42 m)[11]均采用整体式模板台车完成拱墙衬砌浇筑。深圳市莲塘隧道分岔部(跨度为30 m)[12]、赣龙铁路新考塘隧道(跨度为30.26 m)[13]、京张高铁八达岭长城站(跨度为32.7 m)[14]，均是在门架式衬砌台车的基础上，通过增设副门架、加长模板，实现大跨段衬砌施工。海南某地下洞库扩建后净跨为40 m、净高为12 m，混凝土设计厚度为1～2 m，采用碗扣式脚手架支撑体系和整体自行式贝雷架支撑台架完成了被覆施工[15]。综上所述，目前大型地下工程二次衬砌施工装备以衬砌台车和满堂架支撑钢模为主，部分工程采用了两者组合式结构;在跨度方面,衬砌台车可达到32.7 m，满堂架可达到40 m; 在作业方面，仍旧以人工操作为主，效率低、风险大。

某巨跨超扁平大型地下洞库为罕见巨跨工程，现有大型地下洞库施工装备在结构跨度、自动化施工、风险控制等方面与本巨跨洞库施工要求相距甚远，难以满足需求。成熟的施工装备和配套施工技术是保障大型地下工程顺利施工的先决条件。本课题以满足国家重大地下工程需求为导向，依托某在建巨跨地下洞库，以实现被覆结构钢筋混凝土安全、快速浇筑为目标，采用“贝雷架支撑体系+钢模板”，集成钢筋绑扎与混凝土浇筑功能，构建巨跨地下洞库被覆结构施工一体化装备及配套工艺，精准、高效支撑巨跨超扁平大型地下洞库工程机械化施工。

1 工程概况

某在建工程为巨跨、矢跨比极小的地下洞库，围岩为白云质灰岩，岩体整体性较好，局部存在断层和节理，围岩基本稳定。地下洞库被覆为单跨钢筋混凝土结构，边墙以上部位一次浇筑成型。该洞库跨度为现有常规洞室最大跨度的2～3倍，被覆混凝土厚度为常规隧道的4～5倍，多层钢筋密集交叉，混凝土单循环浇筑量超千方、自重数千吨，但被覆混凝土施工周期仅有5个月。

2 总体方案设计

2.1 工程难点及要求

本工程地下洞库被覆混凝土施工装备体型巨大，拼装、移动、拆解、立模、脱模等均面临巨大挑战。单组混凝土浇筑长度为12 m，衬砌施工装备跨度大，纵向长度相对较短，在千吨级现浇混凝土的巨大载荷下，衬砌施工装备容易发生扭曲失稳，风险防控要求高。在保证结构安全、稳定的前提下，要求巨跨模板支撑体系具有快速拼装、自主移动、自动化施工功能，快速实现洞库结构稳定成型。

2.2 设计思路

被覆结构施工主要包括钢筋绑扎和混凝土浇筑，2大工序相继进行，且所需设备作业覆盖面相近，因此可将钢筋绑扎、混凝土浇筑装备合二为一，形成一体化施工装备。同时，拓展纵向长度，提高巨跨施工装备的抗扭稳定性，可实现一次定位，多工序同步施工，提高工效。

目前，全液压钢模板衬砌台车施工技术较为成熟，而贝雷架强度高、通用性强、租赁成本低、可实现快速拼装，因此，可将贝雷架支撑体系融入全液压钢模板衬砌台车，研制一体化施工装备，从而实现巨跨地下洞库被覆混凝土安全、优质、高效施工。

2.3 设计方案

钢筋绑扎与混凝土浇筑一体化施工装备上部分为钢筋绑扎区和混凝土浇筑区，中部使用高强度组合式贝雷架支撑体系，底部采用多台轨行式行走机构驱动一体化施工装备前、后移动；支撑体系底部预留行车门洞，用于施工设备、材料进出。整体结构见图1，整机主要技术参数见表1。

钢筋绑扎区位于前端，多台钢筋绑扎台架布置在支撑体系顶部，并可在钢筋绑扎区域内前、后移动；钢筋绑扎台架上方布置有钢筋定位卡具、升降平台和钢筋吊具，可辅助钢筋绑扎，见图1(a)。

混凝土浇筑区位于后端，巨跨弧形模板通过模板支架组成整体式结构，便于立模、脱模动作协调；模板顶升、横移机构设置在模板支架底部与贝雷架支撑体系之间，可用于模板精准定位，见图1(b)。模板支架上配置有混凝土浇筑系统、振捣系统和人工作业平台，便于混凝土灌注、振捣施工。

(a) 钢筋绑扎装备主视图

(b) 混凝土浇筑装备主视图

(c) 混凝土浇筑装备侧视图

表1 主要技术参数

3 部件结构

3.1 贝雷架支撑体系

3.1.1 结构设计

贝雷架支撑体系(见图1)为主要承载结构，由贝雷架基础、贝雷架主架、工字钢梁组成。贝雷架基础底部设置行走机构，顶部承载贝雷架主架；贝雷架主架为支撑体系的中部桁架结构，用于传递载荷、保持结构稳定；工字钢梁设置在贝雷架主架上方，用于搭建作业平台、安装辅助设备和支撑模板。

单个贝雷片外形尺寸为3 115 mm×176 mm×1 500 mm，拼装长度为3 m，主要由上下弦杆、竖杆及斜杆焊接而成。上下弦杆一端为阴头，另一端为阳头，均设置有销孔。纵向拼装时，将2个贝雷片上下弦杆的阴头、阳头销孔对齐后，将销子插入即可；多排拼装时，采用斜撑连接对应的竖杆、弦杆，螺栓锁紧；多层拼装时将多个贴合弦杆对齐，螺栓锁紧。采用多排多层贝雷片结构，可提高支撑体系的结构强度和稳定性。

贝雷架基础为2组3排单层加强型粱形结构，纵向长度为30 m，共4组。贝雷架主架底层采用贝雷片箱形组合结构(见图2)，提高抗弯抗扭刚度；上层混凝土浇筑区采用2组3排单层加强型梁形结构，如图3所示。钢筋绑扎区采用单组3排单层加强型梁形结构，贝雷架主架层与层之间为纵横交错布置，采用螺栓锁紧，横向结构可根据层高分段配置，纵向均匀布置5组。

钢筋绑扎区载荷相对较小，贝雷架主架布置1层单排双层贝雷片箱形结构，顶部采用型钢搭建钢筋绑扎作业平台。

图2 贝雷片箱形组合结构

图3 3排单层组合结构

3.1.2 力学分析

根据贝雷架支撑体系的结构特点和载荷分布规律，贝雷架基础的跨度、载荷最大，可确定为危险结构。按混凝土浇筑过程中最不利载荷作用于支撑体系，采用有限元分析法进行危险结构力学验算。有限元模型中，模板面板采用虚梁模拟荷载，支撑螺杆、螺杆、贝雷架间斜撑均采用桁架单元，其余均采用梁单元。贝雷架和工字钢梁的材料型号、力学参数及验算结果见表2。由结果可知，贝雷架、工字钢梁的正应力、切应力在容许值范围内，危险结构的变形挠度小于容许值，因此贝雷架支撑体系可满足结构安全性需求。

表2 支撑体系部件主要力学参数及验算结果

3.2 钢筋绑扎台架

3.2.1 方案设计

被覆配筋设计为多层钢筋立体网，完成绑扎后整体顶升到位，随后通过锚杆悬吊固定。钢筋绑扎的主要步骤有钢筋提升、定位、固定、单片网绑扎、接头焊接、立体网成形等步骤。施工中主要面临定位精度要求高、竖向作业距离远、钢筋绑扎量巨大等难题。为此，设计了钢筋绑扎台架，以型钢焊接的空间桁架作为主架，配置钢筋吊具、升降平台、钢筋定位卡具、轨行式驱动机构等功能结构，见图4。

图4 钢筋绑扎台架

具体施工时,可将钢筋绑扎台架预先移至施工区域，使用钢筋吊具将所需钢筋吊运至钢筋绑扎台架顶部，通过钢筋定位卡具使钢筋精确定位，随后绑扎牢固。当作业距离较高，超出人手作业范围时，可启动升降平台，增大人工作业范围。通过底部行走机构，往复移动钢筋绑扎台架，可覆盖全域钢筋绑扎需求。

3.2.2 结构设计

3.2.2.1 主架

主架为钢筋绑扎台架的基础构件，是由型钢焊接而成的门架式结构，上部承载钢筋吊具、升降平台、钢筋定位卡具等，兼做工作平台，下部为行走机构，使其具有较大的作业范围。

3.2.2.2 行走机构

行走机构用于钢筋绑扎台架往复移动，采用轨行式结构，由电机同步驱动，一端主动，另一端从动。行走机构与主架之间采用铰接连接，具有良好的力学传递性能。钢筋绑扎台架静止时应采用锁轨器固定，防止滑动。

3.2.2.3 钢筋吊具

钢筋吊具用于提升钢筋，该设备主要由驱动器、制动器、钢丝绳、定滑轮、吊钩、放料仓、支架等组成，固定在钢筋绑扎台架的主架上，见图5。吊钩挂载钢筋后，启动驱动器，在钢丝绳的牵引力作用下，可将钢筋提升至钢筋绑扎台架顶部;随后在人工辅助牵引的作用下，缓慢放置在放料仓内，便于后续钢筋绑扎取用。根据施工需求，钢筋吊具可布置在钢筋绑扎台架和支撑体系的边缘，成对布置、使用。

图5 钢筋吊具

3.2.2.4 升降平台

巨跨洞库被覆混凝土厚度较大，超出人工作业范围，需借助升降平台辅助施工。升降平台主要选用单极固定式剪叉升降台，采用液压驱动，升降行程较低，结构紧凑，具有良好的操控性和安全性。

3.2.2.5 钢筋定位卡具

超大跨洞库被覆钢筋网通过拱部锚杆接头固定，自上而下逐层绑扎。作业过程中采用钢筋定位卡具精准定位。钢筋定位卡具分为纵向和环向2种，均采用小型化、轻便化设计，便于重复使用，示意图见图6。

1—纵向钢筋； 2—环向钢筋； 3—环向钢筋定位卡具； 4—纵向钢筋定位卡具。

1)环向钢筋定位卡具。环向钢筋定位卡具用于定位和支撑环向多层钢筋，沿洞库断面弧形设置在钢筋绑扎台架上。钢筋绑扎台架上沿纵向预留定位销孔，环向钢筋定位卡具采用定位销轴放置在钢筋绑扎台架上。环向钢筋定位卡具主要由面板和面板上的多个分层“L”型卡槽组成。“L”型卡槽数量和间距取决与钢筋网设计层数和层距。环向钢筋定位卡具与钢筋绑扎台车之间采用定位销轴连接，定位销孔需预先制作，具有位置可调、定位准确的功能。使用时可预先将环向钢筋定位卡具布置在施工位置，然后将环向钢筋放置在“L”型卡槽内，实现环向钢筋定位与临时支撑，与上层钢筋完成绑扎后即可拆除，并移动到下一位置继续使用。

2)纵向钢筋定位卡具。纵向钢筋定位卡具用于定位纵向钢筋，与环向钢筋定位卡具配套使用，其横断面为与隧道断面弧形同心的弧形板状结构，其顶部设置有多个“U”型槽，其间距符合纵向钢筋间距设计要求。使用时可将纵向钢筋定位卡具放置在多组纵向钢筋之间，并与环向定位钢筋卡具密贴，保持与纵向垂直，并使其“U”型槽卡在钢筋上，沿纵向设置多个纵向钢筋定位卡具，即可实现纵向钢筋精准定位。

3.3 模板系统

被覆混凝土浇筑“先墙后拱”，拱部一次浇筑成型。洞库被覆厚度大、载荷重、质量要求高，因而拱部模板采用钢制弧形模板。为提高模板的整体力学稳定性，便于立模、脱模等，模板系统整体固定在模板支架上，经模板支架传递混凝土载荷以及完成立模、脱模等功能(见图1(b))。

拱部模板主体结构为弧形，两侧末端为直墙模板。弧形模板环向共11块，环向采用铰接连接，并使用连杆锁死，保证弧形模板的精度。直墙模板环向共2块，分置弧形模板左、右两端，采用铰接结构，驱动液压油缸可使直墙模板搭接边墙(见图7)。

图7 直墙模板

模板系统分层预留多个工作窗口，可用于混凝土浇筑、振捣、观察浇筑状况等。拱顶留混凝土灌注孔，用于布置拱顶混凝土泵送管路。模板系统工作窗布置如图8所示。

图8 模板系统工作窗布置图

3.4 模板液压系统

被覆模筑混凝土施工时，模板应具备立模、脱模的功能。支撑体系定位后，立模时仅需要上下、左右精准调控模板。因此，模板液压系统应具备模板顶升、横移、直墙模板扩展的功能。3.3节提到模板系统固定在模板支架上，因而模板液压系统均作用在模板支架上，底部设置在支撑体系上，具体结构见图9。模板顶升、横移液压系统前后设置2排，单排设置12套，设备中线对称布置，布置位置见图1(b)。模板定位时，需采用液压同步驱动技术，确保多套液压系统动作协调。

图9 模板顶升、横移系统原理

3.4.1 顶升功能

顶升功能由顶升油缸、伸缩套筒和螺旋丝杠实现，其中，顶升油缸提供驱动力，伸缩套筒用于导向，螺旋丝杠用于定位后的锁定并提供支撑力。

3.4.2 横移功能

横移功能由横移油缸与顶升、横移基座实现，横移油缸提供驱动力，顶升、横移基座可相对支撑体系左右滑动，进而带动顶升结构、模板支架整体横向移动。

3.4.3 直墙模板扩展

直墙模板采用液压驱动到位后，使用螺旋丝杠锁紧，具体结构见图7。由于模板系统跨度、自重均较大，需在多处设置模板顶升、横移系统，前、后2排，共24套，均匀分摊模板竖向载荷。直墙模板扩展前、后2排，共4套，承载边墙段部分载荷。模板液压系统采用同步控制技术以保证驱动模板时的动作协调性。

3.5 混凝土浇筑系统设计

地下洞库被覆拱部混凝土浇筑按照左右对称、自下向上、分层浇筑的工艺原则，连续浇筑、一次成型。被覆跨度大、坡度小、输送距离长，单循环浇筑量极大，适合采用封闭管路泵送混凝土，确保混凝土入模质量。为提高工效，两侧可分别设置一套独立的浇筑管路，同时浇筑混凝土，并严格控制浇筑速度和两侧混凝土的高度差。混凝土浇筑系统见图10。

图10 混凝土浇筑系统

混凝土浇筑采用自动旋转对接浇筑系统，可实现混凝土管路快捷变换，其结构主要包括主管路、旋转机构、伸缩机构和分管路。主管路前端接泵车，后端接旋转机构；多套分管路以旋转机构的圆心为中心，呈环形布置，其前端用于对接伸缩机构，后端放置于各个工作窗内或接通拱部浇筑孔。旋转机构接通主管路，以液压马达驱动，可回转。伸缩机构布置在旋转结构的末端，以液压油缸驱动，可伸缩、对接分管路，管路接口处使用管箍锁紧。旋转机构与伸缩机构配套使用，可实现主管路与分管路逐次对接，自动旋转对接原理见图11。

图11 自动旋转对接原理图

被覆混凝土厚度较大，多层钢筋网较为密集，拱顶近似水平段从底部泵入混凝土时难以完全填充模板舱，为此需将管路插入模板舱内。泵送管路向上穿过模板、钢筋网，顶部出口距离初期支护20 cm。混凝土泵送管纵向布置3排、每排设置5个，纵向间距3 m，横向间距5 m，靠近已浇筑段混凝土的间距为0.75～1.00 m，布置方式见图12和图13。

图12 拱顶混凝土泵送管侧向视图

图13 拱顶混凝土泵送管端部视图

模板定位后布置混凝土泵送管路，上穿沿途干涉钢筋网需切断处置。脱模时，在模板处切断混凝土泵送管，模板外侧管路滞留在混凝土内。

3.6 振捣系统设计

被覆混凝土厚度较大，外部附着式振捣器无法有效完成混凝土振捣施工。为满足现浇混凝土密实度要求，拱墙混凝土采用高频插入式振捣器捣固，具体施工时采用直插或斜插方式。插入式振捣器采用轻量化设计，便于人工手持振捣棒穿过钢筋网间隙，振捣时不接触钢筋网。振捣棒采用低压变频驱动，接通电源即可启动振捣。振捣时间可预先设置，防止混凝土过度振捣而发生离析。针对本项目设计的插入式振捣器参数见表3。

表3 插入式振捣棒设计参数

3.7 行走系统设计

被覆混凝土结构分段逐次浇筑，施工装备应具备自行走功能。本装备自重较大，采用轨行式结构，设置在支撑体系底部的一体式钢结构上。每套设备配置2个行走轮。行走机构以电机减速机驱动，链条式传动，可适应重载、粉尘等不良环境。

行走系统以12根重型钢轨为轨道，左右两侧对称布置，每根轨道前后分别布置1套行走机构，均配置电机减速机驱动，共24套行走机构。行走机构采用多电机速度偏差耦合同步控制，严格控制各个行走机构的移动速度，保证支撑系统底部的一体式钢结构整体沿轨道直线行走，从而承载整个支撑体系移动，防止架体失稳。轨行式行走机构如图14所示。

图14 轨行式行走机构

4 被覆施工工艺

4.1 工艺流程

钢筋绑扎与混凝土浇筑一体化装备可实现一次定位，同步完成相邻2个循环的钢筋绑扎和混凝土浇筑，工艺流程见图15。

图15 钢筋绑扎与混凝土浇筑一体化装备工艺流程图

4.2 钢筋绑扎

钢筋绑扎以钢筋绑扎平台为主要施工装备，主要有钢筋吊装、定位、锚固、绑扎等工序，所完成的钢筋网应满足布筋准确、绑扎牢固，不因混凝土浇筑、振捣而引起变形。具体方法如下：

1)使用钢筋吊具将所用钢筋分批吊装至钢筋绑扎平台上，并将表面处理干净，按照配筋设计搭配不同长度、数量、直径的钢筋，以备取用；

2)将纵向钢筋放入纵向钢筋定位卡具的“U”型槽内，环向钢筋从最后端开始布置在环向钢筋定位卡具的“L”型卡槽内，并将顶层的钢筋与锚杆连接，径向连接筋布置在纵向钢筋与环向钢筋的交点处，完成首个环向单片网。左、右两侧可同步布置纵向钢筋与环向钢筋，并将接茬处连接牢固；

3)首个环向钢筋单片网完成后，将环向钢筋定位卡具向前端移动一个环向钢筋间距，随后再次布置环向钢筋、径向连接筋，并连接牢固，完成第2个环向钢筋单片网。随后使用纵向连接筋，将首片和第2片钢筋单片网绑扎为整体；

4)重复第2个钢筋单片网和纵向连接筋绑扎流程，直至所有钢筋单片网绑扎完成，钢筋立体网已基本完成。

4.3 混凝土浇筑

被覆混凝土采用自动旋转对接装置泵送入模。为避免产生施工缝，采用6辆混凝土搅拌车、2台拖泵从左、右两侧同时施工，采用先墙后拱的顺序，自下而上、分层、对称浇筑，两侧高度差不超过30 cm，分层高度30 cm，浇筑速度控制在0.75 m/h以内，拱顶浇筑时可适当提高速度。

拱顶近水平段采用先快后慢的浇筑方式，混凝土的浇筑总时长等分成3段，混凝土泵送速度每次降低20%，横向由边缘向中间对称浇筑，纵向由内向外依次浇筑，可最大限度缓解水化热的不利影响。

封顶阶段采用带压灌注，在泵送压力作用下，混凝土先填充纵向内侧，然后向外侧涌动。根据拱顶空洞检测结果，填充密实后逐次使用中部、端部泵送管路输送混凝土，直至完成封顶。为便于封顶混凝土浇筑并提高施工质量，封顶阶段应慢速灌注，并使封顶区域尽可能小。

4.4 混凝土振捣

混凝土入模后应及时振捣均匀、密实。插入式振捣器通过模板作业窗直插或斜插入现浇混凝土，一般情况下应连续振捣25～30 s，每次振动时间不宜少于10 s，不得超过60 s。插入式振捣器应按照“快插慢拔”的原则，逐层逐窗振捣，各振捣点间距不宜超过1.5倍振捣半径，防止漏振。当模板内的混凝土不再下陷、不再出现气泡、泛浆流动或成水平状时即可停止振捣。

采用二次振捣技术，对失去坍落度但仍处于塑性状态的混凝土进行二次振捣，提高混凝土的强度、密实度和抗渗性能，降低混凝土产生收缩裂缝的风险。初凝后的混凝土不得再次振捣。混凝土振捣时应加强质量检查，产生偏差时应及时调整工艺参数，确保混凝土振捣效果。被覆拱顶近水平段采用自密实混凝土浇筑，无需振捣。

4.5 拱顶混凝土脱空检测

拱顶混凝土灌注不饱满或者不密实的情况下，被覆混凝土背后容易产生空洞，从而对整个被覆结构的耐久性造成不利影响。拱顶混凝土灌注期间采用分布式触压传感器检测拱部混凝土压力状态，判断是否存在脱空，并作为拱部混凝土封顶终止的判据。

分布式触压传感器纵向密贴于拱顶初期支护表面，带状结构上设置有多个检测单元，对应显示终端多个指示灯。当检测单元采集到混凝土压力时，对应的指示灯亮起，表示检测位置的混凝土为“密实”状态。借助拱顶混凝土脱空检测，实现拱顶混凝土封顶全过程信息化检测，可避免仅凭经验或目测判断封顶结束时机而导致的拱顶混凝土脱空。拱顶混凝土脱空检测原理见图16。

图16 拱顶混凝土脱空检测原理图

5 工程应用

5.1 应用情况

被覆施工一体化装备已完成被覆混凝土施工，累计施工5个月，完成混凝土浇筑20余组。所用贝雷架运输方便，可实现洞内快速组装，形成稳固的支撑体系。通过整合钢筋绑扎与混凝土浇筑装备，使一体化贝雷架支撑体系纵向长度达到30 m，提高了其结构强度和稳定性，在千吨级现浇混凝土的巨大载荷下，保证了立模精度和施工安全。顶部分设钢筋绑扎与混凝土浇筑工区，通过优化施工组织，可实现工序协调并进，充分调用人工，实现人工、设备最优配置，从而提高劳动生产率。

钢筋绑扎台架、钢筋吊具、钢筋绑扎定位卡具等工装有利于提高多层钢筋网绑扎效率。整体式钢模板及其液压驱动系统满足了超大跨度条件下立模、脱模施工需求。自动旋转对接灌注系统实现了高质量混凝土快速入模，同时降低了狭小空间内频繁换管的难度。自主行走系统解决了超大型被覆施工装备纵向移动的难题。拱顶混凝土脱空监测装置可实时反映混凝土饱满状态，可为封顶施工提供信息参考，避免盲目施工。脱模后混凝土表面光滑，未见蜂窝、麻面、错台等质量缺陷，衬砌强度、密实度、背后脱空率等均满足衬砌施工质量验收规范。

被覆施工一体化装备主要工序作业时间见表4，除混凝土硬化要求的时间较长外，表中各工序均满足施工进度要求。此外，组织施工时可充分利用混凝土硬化时间，提高综合施工效益。

表4 主要工序作业时间

5.2 配套要求

本设备所需施工人员和配套设备均为常见配置，见表5和表6。

表5 衬砌施工劳动力配置

表6 衬砌施工主要设备配置

5.3 存在的不足

本装备跨度大、载荷大，应用中轨道铺设精度和人工协作是主要问题。行走机构采用速度同步控制，轨道铺设精度较差时，行走轮容易发生偏载，导致局部载荷过重，无法顺利行走。同时在行走过程中，应时刻关注行走的直线度，出现偏差时应及时调整驱动速度。

6 结论与讨论

巨跨地下洞室被覆施工是地下工程装备技术面临的行业难题，采用安全、可靠、高效的施工装备，是保证衬砌施工质量，提高施工效率的必备条件。以高强度模块化贝雷架组建支撑体系，借鉴全液压钢模板衬砌施工技术，研制了集钢筋绑扎与混凝土浇筑功能于一体的巨跨被覆施工装备，取得的主要结论如下：

1)以贝雷架为基本构件的支撑体系通用性强，结构简单，组装方便，便于运输，适用于洞内快速组装巨跨被覆施工装备，可承受巨跨被覆混凝土载荷。

2)采用钢筋绑扎与混凝土浇筑装备一体化形式，可显著增加纵向尺寸，对于提高巨跨被覆施工装备的稳定性效果显著，可满足降低施工风险的需求。

3)巨跨被覆施工装备一体化技术实现了钢筋绑扎和混凝土浇筑一体化施工，能够实现多工序协同并进，配置多种自动化、信息化工装可简化设备操作难度，降低人工劳动强度，从而提高施工效率，确保按期完成巨跨被覆施工。

巨跨地下洞库被覆施工一体化装备为巨跨被覆施工提供了全套装备、工艺解决方案，但在施工中需要投入较多的施工人员和设备，施工组织难度大、风险管控压力大。下一步可研究采用自动化、信息化施工技术，提高施工装备的自动化程度，实现少人化施工。