全圓針梁臺車在坪頭水電站引水隧洞轉(zhuǎn)彎段的應(yīng)用

丁善鋒，賈廣輝

(1.中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610225；2.中國水電顧問集團成都勘測設(shè)計研究院，四川 成都 610072)

1 前 言

坪頭水電站引水隧洞沿美姑河左岸布置，引水隧洞全長約12.7km，進水口底板高程895.00m，至調(diào)壓室處底板高程降為850.00m，縱坡降為3.5‰。Ⅳ、Ⅴ類圍巖洞段的結(jié)構(gòu)斷面為圓形，襯砌內(nèi)徑5.9m，鋼筋混凝土襯砌，襯厚40～50cm，洞周圍巖進行固結(jié)灌漿，襯砌頂部進行回填灌漿。樁號K11+305.0m至調(diào)壓室段采用鋼襯，襯砌內(nèi)徑5.0m。

引水隧洞K0+000.0m～K2+500.0m段屬坪頭水電站PT/CI標，開挖斷面尺寸為5.5m×6.5～6.9m，混凝土襯砌后斷面為圓形。本標段共布置兩個需進行混凝土襯砌的轉(zhuǎn)彎段，位置分別為上游轉(zhuǎn)彎段K0+063.494～K0+142.090m，長度78.593m；下游轉(zhuǎn)彎段K0+360.00～K0+393.11m，長度33.11m。引水隧洞兩轉(zhuǎn)彎段相距217.91m，轉(zhuǎn)彎半徑100.0m(見圖1)。

2 襯砌方案

引水隧洞全斷面混凝土襯砌段總長860.0m，采用雙層鋼筋布置，襯砌內(nèi)徑5.9m，具備采用全圓針梁臺車一次性襯砌成型的基本條件。轉(zhuǎn)彎段轉(zhuǎn)彎半徑100.0m，經(jīng)計算和三維動畫演示，轉(zhuǎn)彎段滿足12.0m全圓針梁臺車轉(zhuǎn)彎空間要求。根據(jù)全斷面襯砌總長度計算工期，為避免采用組合普通鋼模板出現(xiàn)混凝土外觀質(zhì)量差、施工進度慢、投入大等缺點，項目部研究決定采用一臺12.0m全圓針梁臺車。

2.1 全圓針梁臺車選擇

PT/CI標段轉(zhuǎn)彎段轉(zhuǎn)彎半徑100.0m，襯砌內(nèi)徑5.9m。根據(jù)規(guī)范誤差允許范圍和全圓針梁臺車技術(shù)要求，可采用4.5m全圓針梁臺車襯砌轉(zhuǎn)彎段。若采用組合普通鋼模板，不僅混凝土外觀質(zhì)量差，而且鋼拱架和支撐鋼筋用量大、施工進度慢。受混凝土泵送能力限制，上游必須留一段不能襯砌，勢必給臺車增加行走風險。若采用全圓針梁臺車混凝土襯砌轉(zhuǎn)彎段，混凝土、回填灌漿和固結(jié)灌漿基本成流水作業(yè)，工作面相互干擾少，工期有保障。最終，決定采用定制4.5m+7.5m全圓針梁臺車。

2.2 全圓針梁臺車組裝方案

受兩轉(zhuǎn)彎段轉(zhuǎn)彎半徑、布置位置、規(guī)范允許范圍等影響，最終確定引水隧洞總體襯砌方案如下：

組裝12.0m針梁臺車→1號直段→2號直段→分解為4.5m針梁臺車→1號轉(zhuǎn)彎段→2號轉(zhuǎn)彎段→組裝12.0m針梁臺車→上游直段→下游直段→支洞封堵段直段。

圖1 轉(zhuǎn)彎段平面布置

(1)全長針梁臺車第一次組裝：引水隧洞K0+161.0～0+173.0m段屬Ⅲ類圍巖，滿足施工針梁臺車吊裝錨桿技術(shù)要求。根據(jù)襯砌方案，初次組裝12.0m全長針梁臺車，自進口至下游方向襯砌1號、2號直段。

(2)4.5m針梁臺車組裝：完成1號和2號直段混凝土襯砌后，在引水隧洞K0+456.0～K0+466.0m段底板上鋪設(shè)軌道方木和工字鋼，將針梁臺車拆解小車放置在軌道上并固定牢，移動針梁臺車至拆解小車和方木上部(見圖2)。拆解4.5m模板與7.5m模板間的螺栓，人工反向拉模板和針梁，在龍門吊的配合下，將針梁臺車分解為兩部分。分解完成后，重新組裝為4.5m轉(zhuǎn)彎段全圓針梁臺車。

圖2 針梁臺車拆解示意

(3)全長針梁臺車第二次組裝：在轉(zhuǎn)彎段襯砌完成后，按4.5m針梁臺車組裝的相反程序組裝。

2.3 施工工藝

全圓針梁臺車襯砌混凝土一般采用“流水作業(yè)”施工，但轉(zhuǎn)彎段必須在臺車完成轉(zhuǎn)彎后才能進行內(nèi)層鋼筋制安。故在移動臺車前，必須將鋼筋提前放置到作業(yè)倉(見圖3)。

圖3 轉(zhuǎn)彎段襯砌示意

入倉：從底部下料窗口開始，自下而上對稱水平分層澆筑,邊拱利用邊拱中部窗口澆筑，頂拱混凝土以“沖天炮”方式入倉。轉(zhuǎn)彎段襯砌長度短，上升速度快，宜采用“Y”形泵管入倉。

振搗：轉(zhuǎn)彎段混凝土上升速度快，應(yīng)及時振搗，避免出現(xiàn)欠振、漏振等。在止水片周圍，應(yīng)用小型軟軸式振搗棒細心振搗。

養(yǎng)護：脫模完成開始專人負責灑水養(yǎng)護混凝土，并做好養(yǎng)護記錄，養(yǎng)護時間不少于7d。

3 全圓針梁臺車的操作

脫模：混凝土澆筑完成10～12h后(混凝土達到一定強度)方可進行脫模。

脫模的順序為：收縮抗浮千斤頂→收縮側(cè)向穩(wěn)定絲桿→收縮頂模油缸→收縮左邊模油缸→收縮右邊模油缸→頂升前后支腿油缸拆底模。

行走：利用前后針梁油缸升高模板5～10cm，操縱卷揚機移動模板。支撐模板，收起針梁前、后支腿，操縱卷揚機移動針梁。操縱針梁前、后支腿左右調(diào)節(jié)油缸，反向平移進行轉(zhuǎn)彎段臺車轉(zhuǎn)彎。

定位：轉(zhuǎn)彎段不同于直段，內(nèi)層鋼筋要臺車完成轉(zhuǎn)彎后進行安裝。利用外層主筋四個象限控制點，進行臺車粗略定位。移動模板至下一倉，鋼筋安裝完成后，將模板移至作業(yè)倉，按脫模相反程序?qū)⒛０暹B接成圓形(D=5.9m)，然后在測量儀器控制下進行模板精調(diào)。

4 全圓針梁臺車襯砌轉(zhuǎn)彎段的特點

(1)轉(zhuǎn)彎段與直段工藝不同：采用全圓針梁臺車襯砌直段，鋼筋制安、清基、混凝土澆筑、移臺車等工序呈流水作業(yè)，相互間干擾少。而在轉(zhuǎn)彎段則不同，受轉(zhuǎn)彎空間需要，內(nèi)層鋼筋需在臺車完成轉(zhuǎn)彎后進行。施工工藝為：外層鋼筋制安→臺車轉(zhuǎn)彎→模板初步定位→移動模板至下一倉→內(nèi)層鋼筋制安→移動模板至作業(yè)倉并精確定位→入倉澆筑。

(2)轉(zhuǎn)彎段與襯砌方向的直段相交處需預(yù)留4.0～4.5m的直段,避免出現(xiàn)全圓針梁臺車轉(zhuǎn)彎的空間狹小，增加全圓臺車不必要的轉(zhuǎn)彎時間，甚至將臺車卡在轉(zhuǎn)彎段。

(3)全圓針梁襯砌轉(zhuǎn)彎段，針梁約2.8m布置在已完成襯砌段，其余在作業(yè)倉和下一倉。為避免廠家配置弓形支座破壞已成型混凝土或針梁產(chǎn)生側(cè)向扭矩，宜采用砂袋和方木代替。

(4)轉(zhuǎn)彎段單倉襯砌長度僅4.5m，混凝土上升速度快，宜采用“Y”形泵管左右同時入料，避免漏振、少振、跑模等。

5 經(jīng)濟合理性分析

PT/CI標段引水隧洞轉(zhuǎn)彎段襯砌總長度為111.703m，實際澆筑25個倉位，平均兩天完成一個倉位。轉(zhuǎn)彎段全斷面混凝土襯砌長度為111.703m，占總襯砌量的12.99%。轉(zhuǎn)彎段襯砌有兩種方案可

供選擇，方案一：采用全圓針梁臺車(模板長4.5m)，需要25個倉位。方案二：采用普通鋼模板和木模板相拼接的方式，按10.0m一個倉計算約需12個，需要12個倉位或24個倉位。

方案一：采用全圓針梁臺車(模板長4.5m)。針梁臺車利用率高，模板就位和拆除速度快、混凝土表面光潔、整體性效果好。

方案二：普通鋼模板和木模板相結(jié)合。分兩種情況：全圓一次成型和底拱與頂拱分兩次成型，一次成型需鋼拱架22榀，單榀重約350kg，總重約7.7t，每倉增加支撐模板鋼筋約0.6t，總增加量約7.2t，增加費用約5.0萬元，襯砌時間最少需三個月。分兩次成型需鋼拱架11榀，每倉增加支撐模板鋼筋約0.4t，增加費用約3.0萬元，襯砌工期會延長。但考慮到HBT-60A臥泵特性，引水隧洞K0+550.0～K0+640.0m段暫不能襯砌，需在下游段和轉(zhuǎn)彎段襯砌完成后再進行。此方案不僅增加了針梁臺車長距行走的次數(shù)，增加了一定的風險，而且在工期方面也無法達到節(jié)約工期效果。

經(jīng)過方案比選和經(jīng)濟合理性分析，決定PT/CI標段兩轉(zhuǎn)彎段的混凝土襯砌采用全圓針梁臺車襯砌。

6 結(jié)束語

全圓針梁臺車在PT/CI標段引水隧洞轉(zhuǎn)彎段的應(yīng)用，總體效果：模板縫無漏漿、錯臺、混凝土外觀光滑，保證了混凝土施工質(zhì)量；混凝土襯砌速度快，節(jié)約了施工工期和成本；針梁臺車機械化操作、利用率高、工人的勞動強度低，更重要的是節(jié)能環(huán)保。