底板液壓滑模及邊頂拱鋼模臺車在洞松水電站引水隧洞混凝土襯砌施工中的應(yīng)用

胡清焱，林德槐

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 概述

洞松水電站位于甘孜藏族自治州鄉(xiāng)城縣碩曲河中下游的香巴拉鎮(zhèn)、尼斯鄉(xiāng)及洞松鄉(xiāng)境內(nèi)，是碩曲河鄉(xiāng)城縣河段水能規(guī)劃“一庫五級”中的第四級電站，該電站為低閘壩引水式，裝機容量為180 MW(3 ×6 MW)，設(shè)計引用流量 102.3 m3/s，額定水頭197 m，引水隧洞為有壓洞，長18084.06 m，設(shè)計底坡i=0.365%，進口高程2741 m，出口高程2675 m，開挖斷面為平底馬蹄形。

由我局承建的該電站廠房樞紐工程包括:發(fā)電廠房、高壓管道、調(diào)壓井及引水隧洞(樁號16+671.83～17+859.43)。末端引水隧洞開挖斷面為馬蹄形，襯砌后為φ6.28 m的圓形，C25鋼筋混凝土襯砌厚度為50～60 cm，混凝土工程量為17000 m3，鋼筋制安約 800 t。

為確保施工質(zhì)量和工期要求，該隧洞襯砌采用隧洞斷面圓心角底拱100°液壓滑模超前施工、邊頂拱鋼模臺車跟進的施工方法。

2 應(yīng)用底板液壓滑模及邊頂拱鋼模臺車解決的施工難點

由于全圓鋼模臺車和全圓常規(guī)模板自身結(jié)構(gòu)不足(如底模密閉、排氣不暢、氣泡不易逸出等)，隧洞混凝土襯砌應(yīng)用全圓鋼模臺車(如針梁臺車、穿行臺車等)和全圓常規(guī)模板封閉澆筑施工時其底板特別是在60°～80°范圍內(nèi)氣泡明顯且混凝土表面光潔度差，除氣泡影響混凝土外觀質(zhì)量外，還經(jīng)常產(chǎn)生水跡和麻面，從而給混凝土澆筑帶來缺陷。近年，盡管設(shè)計、施工人員采取種種辦法，但對于該問題還是無法根除。

該工程采用的施工方法為:隧洞底板采用滑模先行施工，由軌道導(dǎo)向，應(yīng)用液壓爬軌器推動滑模完成底板混凝土澆筑。

隧洞邊頂拱采用邊頂拱鋼模臺車跟進施工，臺車用滑模軌道導(dǎo)向，采用液壓爬軌器推進完成臺車行走和定位動作。臺車就位后，將邊頂拱澆筑段的軌道拆除，模板就位，澆筑混凝土，在完成混凝土澆筑后脫模將臺車移動到下一個倉位。

采用該施工方法，在保證施工進度的同時，可以避免平洞全圓混凝土澆筑自身不可消除的質(zhì)量缺陷。

3 施工布置

3.1 施工布置情況

φ6.28 m底板液壓滑模、邊頂拱鋼模臺車施工時，在兩邊底拱布置了兩條由16號工字鋼制作的軌道，軌道安裝在平洞底部兩邊已清理干凈的巖體上，由埋設(shè)的插筋固定，φ6.28 m底板液壓滑模滑行3～5個倉位(每一倉位12 m)后運行，滑模和臺車施工時采用泵送混凝土入倉，在離滑模前方約80～100 m處布置了一臺HBG80型混凝土泵，由泵管輸送混凝土入倉。混凝土由現(xiàn)場混凝土拌合站生產(chǎn)，再由6 m3/次混凝土攪拌運輸車送到現(xiàn)場混凝土泵機料斗中，底板滑模、邊頂拱鋼模臺車施工所需的鋼筋、木材等材料由工地庫房及加工場供應(yīng)(圖1)。

3.2 底板液壓滑模

底板液壓滑模整體長約5.7 m，底邊模板長3 m，滑模重7 t，由主梁、模板、行走裝置和液壓推送裝置組成。

圖1 φ6.28 m底板液壓滑模及邊頂拱鋼模臺車施工布置圖

滑模主梁為型鋼桁架結(jié)構(gòu)，其上鋪板布置液壓系統(tǒng)泵站，同時亦為施工時人員行走的操作平臺，主梁兩邊與行走裝置的行走輪座螺栓連接，主梁下邊與模板的通梁螺栓連接。

滑模模板采用厚度為8 mm的鋼板作面板，與角鋼肋條、鋼腹板和槽鋼通梁焊接為整體。根據(jù)混凝土澆筑高度方向形態(tài)，模板沿洞軸線方向有一定的傾角，因此，模板展開面兩邊為曲線邊。

滑模行走裝置為4組軌道行走輪和軌道卡輪，行走輪座與液壓爬軌器油缸座相連接。

液壓推送裝置由兩組爬軌器和液壓油缸組成，使用一臺YJH－WF100C型多路換向閥液壓泵站供油，爬軌器在滑模施工的軌道上爬行。

主梁與模板連為一體，液壓爬軌器由軌道支座作支撐體，在液壓油缸的作用下推動行走裝置的行走輪帶動主梁、模板隨著主梁向前行走，整個底板滑模沿著軌道向前推進(圖2)。

圖2 底板液壓滑模施工斷面布置圖

3.3 邊頂拱鋼模臺車

邊頂拱鋼模臺車長15 m，模板長度為12.1 m(模長12 m，已澆筑混凝土搭接長度為0.1 m)，臺車重約43 t，主要由中梁、模板、行走裝置及工具式軌道、液壓系統(tǒng)和絲桿及螺旋千斤頂系統(tǒng)組成。

邊頂拱鋼模臺車中梁為型鋼桁架結(jié)構(gòu)，中梁長15 m，分兩段運至工地進行連接。

臺車模板由厚度為8 mm的鋼板作面板，模板由頂模和兩邊側(cè)模組成，側(cè)模和頂模由活動鉸連接，模板撐模和收模動作均由液壓油缸控制。

臺車前后行走裝置為軌輪形式，臺車前輪由液壓爬軌器操作行走，兩組前輪在底板滑模使用的軌道上行走，后輪在滑模已經(jīng)澆筑好的混凝土面上行走，后輪的主輪設(shè)在中梁后端的中部，在主輪兩邊各設(shè)置了一組輔助輪。為防止后輪壓傷混凝土面，后輪主輪在安裝的軌道上行走，兩邊輔助輪在制作好的槽鋼上行走。

臺車后輪的主輪軌道為38 kg/m工具式鋼軌，設(shè)計并制作為3 m/根，共5根，臺車行走時依次往前鋪設(shè)。

臺車的液壓系統(tǒng)主要為模板及爬軌器液壓操作系統(tǒng)，模板液壓油缸和爬軌器液壓油缸通過液壓膠管、閥等部件形成液壓系統(tǒng)，使用一臺YJHWF100C型多路換向閥液壓泵站供油，模板油缸分為頂模油缸和側(cè)模油缸兩種。

絲桿及螺旋千斤頂系統(tǒng)用于臺車側(cè)模和頂模定位。臺車側(cè)模兩邊各設(shè)有4組定位螺桿，臺車施工時側(cè)模液壓缸將側(cè)模撐到位后定位螺桿撐開定位，收模前松開定位螺桿，然后脫開側(cè)模。臺車頂模設(shè)有6組定位螺旋千斤頂，臺車施工時頂模液壓缸將頂模撐到位后將螺旋千斤頂撐到高度定位，收模前松開螺旋千斤頂，然后脫開頂模(圖3)。

圖3 邊頂拱液壓鋼模臺車施工斷面布置圖

4 底板液壓滑模及邊頂拱鋼模臺車施工程序

4.1 底板液壓滑模施工程序

澆筑混凝土 滑模滑行，逐步移動到下一倉位。

4.2 邊頂拱鋼模臺車施工

5 底板液壓滑模及邊頂拱鋼模臺車的施工特點

底板液壓滑模施工時混凝土入倉為模板兩側(cè)靠前，入倉面寬且通道開闊，混凝土振搗方便且有利于混凝土中的水泡、氣泡逸出。

當(dāng)?shù)装寤炷脸跄_(dá)到一定強度后，液壓滑模開始移動脫模，脫模后混凝土面上如有氣泡、水跡和麻面等現(xiàn)象均可在抹面平臺上及時進行處理，不給終凝后的混凝土表面留下任何缺陷。

邊頂拱鋼模臺車沿用液壓滑模施工軌道，使?jié)仓蟮倪呿敼盎炷僚c底板混凝土搭接縱縫精度高、錯位小，進而保證了混凝土施工質(zhì)量。

另外，混凝土對全圓臺車施工中的“上浮力”影響較大，但在底板液壓滑模施工時“上浮力”很小且比較容易避開危害。

由于底板滑模和邊頂拱臺車行走均采用了液壓爬軌器，滑模和臺車實現(xiàn)了全液壓操作，行走平穩(wěn)、安全可靠，兩種模板的施工質(zhì)量更容易保證。

邊頂拱鋼模臺車滯后底板液壓滑模約50 m施工(滯后距離約3～5倉)，兩模板施工距離不太遠(yuǎn)，臺車施工時拆除的軌道繼續(xù)在前邊滑模中使用，工程投入軌道不多(軌道可以重復(fù)使用，也可回收)，兩種模板加起來的重量為一臺相同直徑針梁全圓臺車重量的65%，生產(chǎn)出的混凝土質(zhì)量好且投資省，這是混凝土施工采用底板液壓滑模及邊頂拱鋼模臺車的又一特點。

6 施工應(yīng)用成果

2011年3月，開始進行引水隧洞混凝土澆筑，底板液壓滑模及邊頂拱鋼模臺車施工時各大部件相互配合協(xié)調(diào)，功能效果非常明顯，工序流暢，人員操作方便，安全可靠，底板液壓滑模施工速度為40 m/d，邊頂拱鋼模臺車平均施工速度為48 h/段，最高速度為36 h/段，與常規(guī)模板施工相比，工期可節(jié)省3個月以上。

經(jīng)濟效益:與一般全圓臺車比較，節(jié)約投入20～30萬元。

質(zhì)量方面:底板液壓滑模及邊頂拱鋼模臺車施工后的洞壁光滑平整，成洞成形偏差在施工規(guī)范之內(nèi)，特別是滑模施工的底板上光潔度好，已無氣泡、水跡，完全沒有平洞全圓混凝土澆筑不可消除的質(zhì)量缺陷。

7 結(jié)語

筆者認(rèn)為:引水隧洞平洞混凝土澆筑采用底板液壓滑模及邊頂拱鋼模臺車施工在技術(shù)上是可行的，從施工進度和經(jīng)濟效益上看很可觀，其安全質(zhì)量能夠得到充分保證，經(jīng)濟效益也比較顯著，值得在水電及其它行業(yè)類似平洞的混凝土澆筑工程中推廣底板液壓滑模及邊頂拱鋼模臺車施工技術(shù)。