隧洞全圓針梁式鋼模臺車混凝土襯砌施工

□葛慧聰(中國水利水電第十一工程局有限公司)

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隧洞全圓針梁式鋼模臺車混凝土襯砌施工

□葛慧聰(中國水利水電第十一工程局有限公司)

摘要：在隧洞工程中，探索和掌握全圓全斷面針梁式鋼模臺車混凝土襯砌施工技術，尤其是底模設計創新技術，不但能大幅度縮短工期，節約施工成本，而且對提高混凝土襯砌外觀質量起著至關重要的作用。文章從鋼模臺車就位調整、混凝土襯砌澆筑、鋼模臺車脫模行走等三個主要工藝流程，重點介紹了底模設計創新技術、全圓全斷面針梁式鋼模臺車混凝土襯砌施工技術。

關鍵詞：鋼模臺車混凝土襯砌底；模設計創新；外觀質量

1工程概況

引子渡引水發電洞位于大壩右岸EL1029.90。平洞長884 m,縱坡比i=9.73‰，斷面為全圓,襯砌直徑D=10.50 m。主要工程量為：石方洞挖104730 m3,鋼筋制安1181.80 t,混凝土襯砌27730 m3。

2全圓全斷面針梁式鋼模臺車混凝土襯砌施工

2.1隧洞鋼筋安裝

隧洞全斷面鋼筋安裝與鋼模臺車混凝土襯砌采用流水作業施工。

2.2鋼模臺車混凝土澆筑方向及其入倉方式

混凝土澆筑方向由上游指向下游。入倉方式：混凝土罐車+(兩趟)HB60混凝土泵車+Φ160泵管,每趟泵管相隔250m增設一臺混凝土泵車打接力。

2.3工藝流程

鋼模臺車就位→頂拱危石處理→基巖清理→測量放線→基礎驗收→墊層澆筑→錨桿施工→架立筋測量放點及焊接→鋼筋加工與安裝→鋼模臺車就位調整→倉號準備→開盤驗收→混凝土襯砌澆筑→堵頭模拆除→鋼模臺車脫模行走→后續倉鋼模臺車就位調整。

2.4鋼模臺車就位調整

2.4.1底模就位調整

2.4.1.1首倉底模就位調整

鋼模臺車針梁前支座行走到鋼筋網籠時,頂升前后支座頂升油缸，底模兩端墊枕木。收縮前后支座頂升油缸，使針梁下懸桿軌道坐在底模各橫梁的拖輪和導向輪上；卸掉前支座兩支腿,操縱針梁穿越鋼筋網籠至盡頭。在前后支座處的兩根圓弧主筋上測量洞軸線上的兩點,兩根主筋底面各點焊接短立筋,細鐵絲緊系在短立筋上。在前后支座中心作標記并掛線墜，操縱前后支座平移油缸，使中心線墜與洞軸線重合。扒開前支座下面的鋼筋網,安裝兩支腿，然后安裝前后支座支腿的防倒千斤；交替頂升前后支座頂升油缸，使前后支座支腿分別支承臺車。交替操縱前后支座平移油缸,使針梁中心與支座中心重合。操縱鋼模液壓牽引系統，使全圓鋼模穿越鋼筋網籠至首倉位置。交替操縱前后支座頂升油缸,調整前后端底模中心至設計高程。分別用注水軟管靠在前后端底模橫梁邊棱線上,操縱前后支座頂升油缸，將橫梁調整至水平。微調前后支座平移油缸，使底模中心線墜與洞軸線（細鐵絲）重合。

2.4.1.2后續倉底模就位調整

卸掉針梁前后支座的支腿及其防倒千斤，操縱針梁穿越鋼筋網籠至盡頭。在底模前端和前支座前端的兩根圓弧主筋上測量洞軸線上的兩點,兩根主筋底面各點焊接短立筋……。首倉脫模后將全圓鋼模前移一個倉位,使全圓鋼模后端與前倉混凝土平順搭接15～20cm。其余底模調整同首倉。

2.4.2頂拱鋼模調整

交替頂升頂模前后頂升油缸，使頂模升至設計襯砌位置；調整上部臺架前后橫梁至水平。微調頂模前頂升油缸高于后頂升油缸△L=1～2cm,便于后繼倉圓鋼模與前倉混凝土圓表面平順搭接。微調前橫梁至水平。各針梁框上橫梁兩端安放可調千斤，頂緊頂模縱梁。

2.4.3邊拱鋼模調整

操縱邊模千斤頂油缸撐模,使邊模與頂模平順搭接,與底模接縫間隙約1cm(塞棉紗),兩端部平齊；否則,調整頂模油缸(重新測量記錄其伸長量)。鎖定邊摸中、后端千斤頂油缸節流閥,微調前端千斤頂油缸伸長△L=1～2cm，便于后繼倉圓鋼模與前倉混凝土圓表面平順搭接。之后打開節流閥,測量記錄各千斤頂油缸伸長量(經過數倉邊頂拱撐模調整,找出最佳撐模調整狀態時的記錄,作為撐模調整的依據)。頂緊邊模限位千斤。

安裝抗浮千斤：上部抗浮千斤安裝：在鋼模前后端的針梁兩導軌上各豎焊一根較粗鋼管頂住基巖,用楔鐵打實擠牢,再焊剪刀撐加固鋼管。同樣,在前抗浮平臺上安裝可調抗浮千斤。首倉安裝前后抗浮千斤,以后各倉只安裝前抗浮千斤。下部抗浮千斤安裝:在底模各橫梁安放可調抗浮千斤,分別頂住針梁下玄桿導軌,以消除導軌與拖輪的間隙。

2.5鋼模臺車混凝土襯砌澆筑

采用泵送二級配混凝土,標號C20D100S4,坍落度15～18cm。底板混凝土澆筑與邊頂拱堵頭模安裝平行施工,可縮短施工周期12小時。

2.5.1底板混凝土澆筑

鋼模臺車圓弧底模原設計為全封閉的,無法振搗、排水排氣和觀察底倉混凝土澆筑情況,造成混凝土底板產生空洞和大量的蜂窩麻面。為解決上述問題,在實踐中采取了兩項技術創新措施。

2.5.1.1鋼模臺車底模設計創新技術

在底模中心線兩側梅花型布設兩排工作窗，間排距為170cm×120cm，可直接從底模新增工作窗澆筑混凝土，能夠觀察底板澆筑、振搗情況，解決混凝土底板產生空洞問題；底模圓心角90°范圍內均布梅花型(等邊直角三角形)孔Φ10,間排距50mm×25mm，解決排水排氣問題,消除混凝土底板產生的蜂窩麻面。

2.5.1.2合理改進底板混凝土澆筑工藝

為了防止混凝土澆筑梯度過大,使已振搗過且已充滿底模的混凝土塌陷而產生空洞,應從底模后端兩個工作窗開始,交替向前一工作窗澆筑。當整倉混凝土面澆筑到距底模中心約20cm時,改從兩邊模后端工作窗下料,在對應的底模工作窗交替振搗,促使混凝土料迅速充滿底模。隨后,交替向兩邊模前一工作窗下料、振搗,充滿整個底模。此階段應隨時檢查底模混凝土充填情況：底模排氣孔有稀漿溢出或用錘敲擊底模發出“噠噠”聲,則底模已充滿；否則,用振搗棒振擊空腔底模背面,同時在邊墻倉內和鄰近工作窗振搗,幫助混凝土流動充滿空腔。

2.5.2邊拱混凝土澆筑

當底模澆滿后,改從頂拱兩側中部工作窗下料。泵管出料口掛長溜桶,用麻繩系住溜桶中下部,控制溜桶從后端逐漸向前端鋪料,鋪料厚度為30～40cm。為減輕下料高差帶來的骨料堆積應人工轉動溜桶下料口澆筑。若出現骨料堆積,應立即進行人工扒散。邊拱兩側混凝土澆筑面高差應小50cm,避免側壓力過大使鋼模偏移；澆筑速度應<50cm/h,避免邊模受壓應力過大而產生塑性變形。

2.5.3頂拱混凝土澆筑

當混凝土面澆筑到頂模工作窗下50cm時,兩趟泵管改從頂模后端兩相鄰沖天澆筑管澆筑,并交替向前面的沖天澆筑管移接泵管。頂模中心澆筑30～50cm厚時,分別單機啟動頂模環向布置的三個平板振搗器,振搗時間約為3～5 s；頂拱兩側輔以人工振搗。從進人孔觀察,混凝土澆筑面高于倉內澆筑管口且泵料困難時,改為砂漿澆筑。不進漿或排氣管溢漿,視為已澆滿。最后,砂漿封填堵頭模空間。

2.6鋼模臺車脫模和行走

2.6.1脫模時間

根據當地氣候條件和施工經驗，隧洞內適宜的脫模時間為：18-20 h。達到脫模時間后,還必須檢查頂拱混凝土強度是否達到安全脫模要求,確信后,再脫模。

2.6.2鋼模臺車脫模程序

拆卸全部抗浮千斤頂。交替收縮邊模千斤頂油缸、限位千斤頂，使邊模脫離混凝土表面。如果邊模被擠緊卡死，則用導鏈拉開。交替收縮頂模頂升油缸，使頂模脫離混凝土表面。

2.6.3鋼模臺車行走程序

2.6.3.1針梁行走

拆卸前后支座的支腿及其防倒千斤,完全收縮針梁前后頂升油缸,使前后支座脫離底模混凝土面。檢查針梁與針梁框具備相對滑動條件后,將針梁前移一個倉位。

2.6.3.2臺車行走

調整前后平移油缸,使前后支座中心與洞軸線重合。頂升針梁前后頂升油缸,使圓弧后支座坐在圓弧混凝土底板上,前支座安裝支腿后坐在預置的墊塊上。檢查鋼模與混凝土、針梁與針梁框具備相對滑動條件后,安裝前支座支腿和前后支座防倒千斤,將鋼模臺車前移一個倉位,并與前倉混凝土搭接15～20cm（鋼模前移時如遇鋼筋網阻礙,操縱平移油缸左右避讓,待避讓開行走前,必須重新安裝前后支座防倒千斤。）。操縱針梁前后頂升油缸,使底模前后橫梁水平且前橫梁底于后橫梁一個倉位的坡比高差，即與軸線平行。鋼模臺車就位后,拆卸前后支座防倒千斤,進行后續倉鋼模臺車鋼模調整。

3結論

貴州引子渡引水發電洞混凝土襯砌是十一局首次采用全圓全斷面針梁式鋼模臺車施工。它配置撐模脫模和行走就位調整兩個獨立的液壓操作系統,具有全斷面一次成型、混凝土襯砌周期短、外觀質量高、綜合成本低的特點,是目前隧洞混凝土襯砌較為先進的、值得推廣使用的施工設備。

采取底模密布排氣孔、開工作窗等設計革新和改進混凝土澆筑工藝兩項措施,成功地解決了全斷面混凝土底板易產生空洞和水氣泡（蜂窩麻面）等質量問題。采取流水作業與平行作業并行的施工方案,大幅度地縮短了工期。

參考文獻

[1]冷雅梅.《隧道整體式襯砌臺車上浮的原因及控制的辦法》[J]，西部探礦工程，2006.

[2]特大斷面隧道液壓模板臺車的研究與施工技術[J]，現代隧

道技術，2006.

（責任編輯：劉青）

收稿日期：2015-11-26

中圖分類號：TV544

文獻標識碼：A

文章編號:1673-8853(2016)01-0065-02