溪洛渡右岸尾水隧洞邊頂拱混凝土鋼模臺車施工技術

中國水利水電第十四工程局有限公司

摘要：鋼模臺車是一種為提高隧洞混凝土表面光潔度和混凝土澆筑進度，并降低勞動強度而設計制造的專用設備。溪洛渡右岸地下電站尾水隧洞邊頂拱襯砌混凝土全部采用了鋼模臺車施工，經過近一年的運行，取得了良好的經濟效益。

關鍵詞：尾水隧洞；鋼模臺車；混凝土；施工技術

1 概述

1.1工程概況

溪洛渡右岸地下電站共布置3條尾水洞，采用“三機一洞”的布置型式，上游與尾水支洞間采用三合一“卜”形岔洞連接。④⑤尾水洞下游段分別與5#、6#導流洞結合連接，尾水洞與導流洞在平面上采用大角度交匯布置，并在交匯處設置巖塞。⑥尾水洞為獨立布置。④尾水洞長530.457m，⑤尾水洞長660.294m，6#尾水洞總長度為1737.007m。各尾水洞斷面型式均為城門洞型，其中④⑤尾水洞襯砌后斷面尺寸為18m×16.5m（寬×高），⑥尾水洞襯砌后斷面為15m×20m（寬×高），均為鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度Ⅱ類圍巖為1.0m，Ⅲ類圍巖為1.5m。

1.2混凝土施工方案選擇

借鑒以往工程施工經驗，長線路的水工隧洞宜采用鋼模臺車施工。因此，本工程尾水洞襯砌施工選擇了鋼模臺車方案。

尾水洞洞身采用先底板后邊頂的順序進行施工。為滿足施工進度安排及尾水洞本身的特點，④⑤尾水洞配置一部鋼筋臺車和一部邊頂拱鋼模臺車進行混凝土襯砌施工。⑥尾水洞配置一部鋼筋臺車和一部邊頂拱鋼模臺車進行混凝土襯砌施工。

兩臺鋼模臺車及鋼筋臺車均在各自洞內組裝，鋼筋綁扎完成后，鋼筋臺車用于灌漿施工；洞身混凝土襯砌結束后，將鋼模臺車拆除、回收。

2 鋼模臺車的結構特點及技術參數

2.1 結構特點

兩臺鋼模臺車均為穿行式結構，鋼模臺車分別由行走裝置、臺車架、液壓系統、橫移裝置、頂模油缸裝置、托架、模板組、側模油缸、螺旋撐桿、平臺、爬梯以及欄桿等部件組成。鋼模臺車縱剖面如圖1所示。

圖1 鋼模臺車剖面圖

2.2 模板組成

模板由兩塊頂模和兩塊側模構成橫斷面，頂模之間通過螺栓聯成整體，側模與頂模通過鉸耳軸聯接。模板由多塊小模板組成，模板之間皆由螺栓聯接，模板上開有呈“品”字形排列的工作窗，頂部安裝有與輸送泵接口的注漿裝置。

2.3橫移裝置

鋼模臺車平移機構前后各一套，它支承在門架邊橫梁上，平移小車上的液壓油缸與托架縱梁相連，通過油缸的伸縮來調整模板的豎向定位及脫模，水平方向的油缸用來調整模板的襯砌中心與隧洞中心是否對中。

2.4 行走機構

每臺鋼模臺車布置有一套行走裝置，它們鉸接在門架縱梁上。鋼模臺車行走由兩臺10t的卷揚機配兩個20t滑車牽引，⑤尾水洞12.83%縱坡段施工時增設2臺8t的卷揚機。卷揚機布置在尾水洞底板上，其行走速度為8m/min，行走輪直徑為300mm。

2.5 側向液壓油缸

側向液壓油缸主要是為模板脫模，同時起著支承模板的作用，最大推力為11t。

2.6側向螺旋千斤頂

螺旋千斤頂用來支承、調節模板位置，承受澆筑混凝土時產生的壓力。

2.7主要技術參數

1）兩臺鋼模臺車長度均為9m，⑥尾水洞鋼模臺車為整體式，④⑤尾水洞鋼模臺車為牽引分體式，由4.5m的兩節組成

2）④⑤尾水洞鋼模臺車軌距為12m；成拱半徑R=11.25m；⑥尾水洞鋼模臺車軌距為8m；成拱半徑R=9.375m。

3）臺車運行速度小于等于8m/min；液壓系統工作壓力為140kg/cm2；

4）④⑤尾水洞臺車自重231t，⑥尾水洞鋼模臺車重200t，軌道均采用P50軌道。

3 臺車工作原理

3.1 立模工作

臺車通過行走機構在軌道上移動至待澆筑倉位，臺車就位后，夾軌器夾緊軌道，確認臺車和軌道無異常情況后鎖定走輪。讓平移油缸工作，水平調節，使模板外形中心線與隧洞中心重合；調節豎向油缸，使上模總成外形達到施工要求；8個豎向油缸是由8個換向閥手柄控制，操作時8個油缸必須同步工作。調節側向油缸，使側模總成外形達到施工要求；12個側向油缸由兩個換向閥控制，操作時每邊6個油缸運行應該同步。模板全部就位后，再將各模板的鎖定機構鎖緊，即完成了立模工作。

3.2 脫模工作

混凝土澆筑完畢，混凝土達到一定強度后即可脫模，首先拆除端模板及松開側向千斤頂（螺旋撐桿），啟動液壓調節系統，縮回側向油缸，收回側模總成，使模板離開混凝土墻體15～20cm。收回頂模支承千斤頂（螺旋撐桿），降下頂模油缸，降下頂模總成，使模板離開混凝土面10～15cm。全面完成并檢查無誤后，方可開始臺車移位。

3.3平曲線段混凝土施工

④⑤尾水洞平曲線段施工時為滿足轉彎要求，將鋼模臺車拆分為兩段，采用4.5m鋼模臺車澆筑，鋼模臺車加裝上彎段模板（西瓜皮模板），整個轉彎段由若干折線段平順過渡代替弧形轉彎。

4 鋼模臺車混凝土施工工藝流程及方法

4.1 施工工藝流程

施工工藝流程：施工準備→鋼筋綁扎→鋼模臺車行走就位→模板就位→測量復測→堵頭模板安裝→混凝土澆筑→脫模→鋼模臺車行走至下一個倉位。

4.2施工方法

4.2.1施工準備

尾水洞鋼模臺車施工準備工作主要有鋼筋綁扎及預埋件安裝。鋼筋綁扎及預埋件安裝均利用簡易鋼筋臺車進行，鋼筋加工及綁扎均應提前進行。

4.2.2 鋼模臺車行走和就位

1）鋼摸臺車就位之前必須進行模板的清理和刷油。清理干凈、刷完脫模油，鋼模臺車才能就位。

2）臺車沿軌道移動至待澆倉位，調節橫送油缸使模板與隧洞中心對齊，然后起升頂模油缸，頂模到位后把側模用油缸調整到位，并把手動螺旋千斤頂及撐桿安裝、上緊。施工前需測量放點，作為臺車起升、張開控制點。鋼模臺車校正時，先將頂拱部分的柔性搭接與上一倉混凝土搭接嚴密鎖定，再進行下游模板的校正。下游模板采用全站儀及垂線法進行校正。安裝好鋼模后，檢查鋼模臺車周邊與已澆筑混凝土的搭結處是否吻合，并用木楔將模板撐緊，使鋼模臺車周邊與已澆筑混凝土的搭接嚴密，避免漏漿和錯臺。

4.2.3入倉方式

尾水洞邊頂拱混凝土澆筑采用泵送入倉，在平直底板上布設2臺拖泵，分別布置在靠近兩側邊墻的適當位置；泵管沿臺車架進行敷設，從隧洞頂拱堵頭開孔部位水平伸入混凝土倉面內，倉內泵管采用1m短管，以便拆接，并輔以溜筒進行下料，溜筒距已澆混凝土面高度按照1.5m左右進行控制。

4.2.4混凝土澆筑

邊頂拱混凝土應從下至上分層進行澆筑，分層厚度控制在30～40cm，左右對稱均勻下料（兩側混凝土上升高差控制在80cm以內），防止模板向一側整體移位。

4.2.5脫模及縫面處理

鋼模臺車脫模時間為混凝土澆筑完成24h后進行，具體脫模操作順序為：拆除封堵模板→松開側面手動螺旋撐桿→松開上部豎向撐桿→收側模油缸→降下頂模油缸。脫模時須嚴格按鋼模臺車操作規程進行操作。

4.2.6鋼模臺車防變形措施

1）模板全部采用大塊鋼板拼裝，考慮到臺車周轉次數較多，模板應有足夠的剛度，以保證在澆筑混凝土和臺車移動過程中不發生超過允許的變形，因此，面板全部選用8 mm厚鋼板。

2）臺車使用時，應經常檢查各部件螺栓、銷子的松緊狀態，所有的千斤頂是否已支撐到位，以免因模板加固件松動造成模板受力不均勻產生變形。

3）鋼模臺車澆筑混凝土時，要注意在澆筑側邊墻時，分層要適當，兩側要均衡上升，避免兩側因為混凝土澆筑速度及高度不均衡而造成臺車整體發生傾斜，模板發生變形。

4）澆筑頂模時，收倉前的估料要準確，避免多余混凝土壓進倉號，造成模板變形或跑模。遇頂拱超挖較大時，一次襯砌厚度應小于1.5m，剩余部分進行二次回填。

5 鋼模臺車工效分析

溪洛渡右岸尾水支洞采用鋼管桁架施工，其斷面小于尾水主洞，澆筑長度均為9m，其與尾水主洞鋼模臺車施工比較如下：

1）從統計工期結果分析：采用鋼管桁架施工，每完成一個襯砌段需工期25天，而尾水主洞鋼模臺車完成一個襯砌段只需7天。

2）從用工分析：采用鋼管桁架施工，每完成一個襯砌段需耗用400個工日，而尾水主洞鋼模臺車完成一個襯砌段只需耗用140個工日。

綜上所述，采用鋼模臺車澆筑的工效比傳統的鋼管桁架高300%，工期比鋼管桁架節約2/3，所用人力只占過去的1/3。

6 結束語

1）溪洛渡右岸地下電站尾水洞中投入的兩臺鋼模臺車均由中國水利水電第十四工程局有限公司設計、制造，重達231/200噸，澆筑斷面18m×16.5m/15m×20m，其規模居全國前列。

2）鋼模臺車是水工隧洞襯砌常用的澆筑工具，具有一次投入大，運行簡單，混凝土成型好，快速、高效等特點。溪洛渡右岸電站兩臺鋼筋臺車及兩臺鋼模臺車的投入施工不僅提高了施工效率，降低了勞動強度，更重要的是大大提高了混凝土的澆筑質量，同時也節約了成本。

作者簡介：

王繼孝（1983-）：男，陜西佳縣人，工程師，主要從事水利水電施工技術工作。

魯 翔（1982-）：男，湖北襄陽人，工程師，主要從事水利水電工程項目管理工作。

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2、以細顆粒土為基底

在對填石路堤的設計當中，會有過濾層的設計部分，該過濾層的材料必須符合國家對這個方面的相關規定以及標準，在細砂粒超過5的時候，過濾層就需要設置M15/F15大于5并且M15/F85小于5，這個時候的過濾層的厚度最好設計為30到50cm之間是最符合的。

3、細砂粒和巖石混合基底

在有些路基當中，需要將細砂粒和巖石的混合物作為路基基底，在進行此項施工的時候，首先要做的就是將巖石炸開炸平，隨后在細砂粒的部位進行篩選過濾，運用過濾層進行有效過濾。比如如果路基成月牙狀的時候，就需要將巖石炸成凹凸面不超過80cm的平面，隨后將細砂土作為巖石進行填料。從而最終形成均勻的巖石混合路基基底。

4、路基主要填充路段

在對路基進行有效填筑的時候，首先，最重要的就是所填出用到的材料必須是符合相關的標準規定的，不可以使用細砂土、巖石等進行有效填筑。

5、超大石料粒徑處理

在施工過程中，經常會有超大的石料粒徑，此種石料一般運用于機械解小、運出現場以及邊坡地區等。機械解小，即使用破碎機等方式對石料進行加工分解，這種方法的優點是效率高并且快，所處理出來的效果也是相當好的，但是運用這種方式的機械耗損是相對來說較大的。運出現場，即對石料不做任何的處理，直接將其運出場地，此種方式的成本極低，并且實施的方法是最快的。邊坡利用，即將超大石料粒徑運用到邊坡的修建當中，這種方法可以很好的節約石料資源，使得石料資源很好的回收利用，不需要再次加工，但是相對應的缺點是很難找到合適的邊坡進行安置。

四、填石路基中的壓實質量管理

1、填石路基質量管理

在對填石路基的填筑材料進行檢測的時候，一定要將填石料的強度、極配、視比重以及吸水率等方面進行全方位的監測管理，并且每一個立方需要實驗一次。如果一旦爆破的方式改變之后，需要對此進行重新的測定。為了更好的保證層厚控制和壓實工作的順利實施，需要對石料的強度進行全方位的科學測評并且進行合理的分類。對填石料的配方進行測評，可以對石料的最大粒徑、不均勻的系數等方面的資料進行行之有效的控制。對填石料的視比重和吸水率的測評，是為了對強度進行更全面的評價，精確計算填石料的密度。

2、填石路基壓實沉降率的確定

對填石路基的壓實沉降率的確定，需要以不同石料的配置和壓實的設計為基礎依據進行確定。當設計壓實度的干密度達到一定程度要求的時候，需要通過不同的cu值來進行最大干密度的計算，經過計算分析得出最終的結論。

結語：

總而言之，在現階段我國的公路建設當中，填石路基技術的運用已經相當廣泛，成功解決了路基變形、地面沉降等一系列問題，對路基的穩定性方面做出了很大的貢獻。在具體的實施過程當中，還要細致的了解現場的實際情況，酌情考察實際情況，并且進行分析，根據實際的當地情況，對工程的質量做最大程度上的控制。在施工的過程當中，也要注意施工的正確流程以及遵守相對應的規章規范。另外一方面，也要充分的調動作業人員的主觀能動性，積極的發揮自身的作用，對各種過程進行有效的控制。提高填石路基的穩定性和安全性，提高承載負荷能力，從而確保整個公路工程的工程質量。

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入洞內線纜槽的方式，防止隧道洞口硬化之后的反開挖施工以及破壞到隧道口的排水溝。

2. 統一規劃，協調施工

通信管道工程是高速公路機電系統中與路面、路基、綠化、房建、以及機電其它各子系統界面交織最多，又復雜的分項工程。因此，需要做到在施工管理中，統一地進行規劃并協調施工。管理者在實際的施工中，應當結合各個界面的進度情況考慮而安排施工，防止在完成土建或者綠化工程之后被反復開挖從而帶來麻煩，以此保證高速公路的各項功能的正常發揮以及公路的通行。

五、結束語

為了確保高速公路行駛的穩定性、安全性，通信管道的鋪設就顯得非常重要，而且要求也很高。因此，在進行通信管道施工時，相關的施工單位要嚴格要求把關好工程的各個細節，例如管道材料的選定、鋪埋位置的測量和選定、鋪設管道的方式、最后的質量驗收等，必須要嚴格要求。從而才能夠使工程質量、工程的施工效率得到有效的保障。

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