全斷面針梁式鋼模臺車在河口村水庫電站引水發電洞混凝土襯砌施工中的應用

王建飛　王建軍-　盧金閣

【摘要】針對河口村水庫電站引水發電洞混凝土襯砌洞段長，施工難度大，進度和質量要求高的特點，工程采取全斷面針梁式鋼模臺車進行混凝土襯砌。通過全斷面鋼模臺車在隧洞混凝土襯砌中的實際應用，介紹了鋼模臺車的工作原理和操作方式，以及襯砌的施工技術等。

【關鍵詞】針梁式鋼模臺車；圓隧洞；施工應用

1、工程概況

河口村水庫工程位于河南省濟源市克井鎮黃河一級支流沁河下游河口村處。水庫由混凝土面板堆石壩、泄洪洞、溢洪道及引水發電系統組成，電站裝機容量11.6MW，年發電量約3029/406萬kW·h。河口村水庫電站為引水式，布置在大壩左岸、泄洪洞右側、分大小兩個電站。由電站進水口、引水發電洞、電站廠房和尾水渠組成。引水發電主洞長695.48m。設計坡比i=0.006，主洞為圓型斷面，引水主洞連接大電站廠房，由上平段、斜井段和下平段組成。岔洞從引水主洞上平段（引0+557.96）樁號分出，連接小電站廠房。岔洞長65.035m，洞徑1.8m，設計底坡i=0.004。引水發電主洞樁號引0+547.000前（上平段）采用全斷面鋼筋混凝土襯砌，厚0.5～0.7m，以后（斜井及下平段）采用鋼襯。

2、針梁式鋼模臺車的工作原理

針梁式鋼模臺車是圓隧洞全斷面襯砌中利用針梁（一種模板臺車的承重構件和導向裝置），在模板臺車內部與模板進行交替的相對運動來完成襯砌模板的移動，并運動到指定澆筑位置，達到混凝土澆筑的目的。其中針梁具有承受模板的重力、新澆筑混凝土的浮托力、重力和側壓力、拆模的反作用力等作用，并作移動模板的滑道。

2.1鋼模工作原理

鋼模上安裝了三組液壓油缸，可完成立模、拆模工作。在頂模和邊模的對應位置上安裝螺旋千斤頂，油缸伸出，鋼模定位后，旋緊螺旋千斤頂，這樣保證襯砌尺寸的準確性，并減輕油缸載荷。脫模時，先脫頂模，再脫左右邊模，最后針梁隨支腿豎向油缸向上頂升而上升，使整個臺車上升，底模與混凝土脫離。具體運行步驟如下：

（1）液壓系統收回針梁承重支腿，手動拆除左右及頂部抗浮架；（2）啟動卷揚機構運行針梁至下一待澆筑倉位；（3）液壓系統支出承重支腿就位；（4）液壓系統收攏頂模板；（5）液壓系統收攏兩側邊模板；（6）液壓系統提升底模板（底模脫模）；（7）卷揚機構牽引模板至待澆筑倉位（倉位鋼筋已驗收）并對模板進行鏟灰、刷脫模油；（8）調節液壓系統及千斤頂支出模板；（9）測量校正模板，安裝抗浮架；（10）堵頭模板施工、架設泵管；（11）倉位驗收澆筑混凝土。

2.2 立模

（1）臺車就位：利用附加行走機構及臺車卷揚系統將臺車行走到襯砌位置；（2）操作豎向油缸，將臺車前后底座支承牢固；（3）操作側向油缸、頂模油缸，調整左、右邊模及頂模就位、旋緊螺旋千斤頂，將模板支承牢固；（4）借助測量儀器，操作豎向油缸和橫向調整油缸，使模板斷面與隧洞斷面中心重合一致；（5）封堵頭：采用鋼板及木模封堵。

2.3行走原理

安裝在針梁上的卷揚機用兩根鋼絲繩，分別繞過針梁端部和梁框上的滑輪，固定在針梁兩端，針梁和鋼模互為支點相對運動使臺車前進。脫模之前，收縮底座油缸，懸吊底座，針梁下面軌道落在底模行走輪上，開動卷揚機使針梁向前移動，到位后放下底座，油缸頂住針梁后進行脫膜。脫模后，開動卷揚機使其反方向運動，鋼模即向前移動。如此循環往復。可以實現鋼模臺車的整體前移。

2.4 定位原理

滑動豎向油缸上、下運動臺車可作豎向調整，安裝在滑枕上的橫移油缸可使臺車橫向調整。

2.5 縱橫向穩定原理

解決縱向穩定問題，下有底座豎向油缸支撐，上有抗浮千斤頂固定，使針梁和鋼模緊密地結合在一起，增加了整個臺車的穩定性。橫向穩定裝置是兩對可定位的伸縮千斤頂，安裝在前后抗浮架上，當臺車調整后，旋緊千斤頂，支撐針梁，保證臺車橫向穩定。

3、混凝土澆筑

3.1 底拱澆筑

臺車在定位立模完成后，即可進行底拱部分的澆筑，混凝土經腰線工作窗口進料。下料時為避免底模出現脫空區域，及大量氣泡出現，下料時從一側進行下料待混凝土面至底模上50cm時將泵管轉至另外一側進行下料。在底模工作窗及腰線工作窗區域進行插入式振動器振搗。在插入式振搗器無法控制的范圍采用附著式振動器進行振搗。

底拱混凝土澆筑是鋼模臺車澆筑控制的重點。由于混凝土流動性有限，加上混凝土振搗過后冒出的氣泡難以排出（底拱范圍內），容易造成混凝土表面出現氣泡、麻面、水道等現象。

3.2邊拱澆筑

在底拱澆筑完成后，邊拱開始澆筑，混凝土經腰線處的工作窗口進行下料。為了保證臺車的受力均勻和澆筑質量，邊拱澆筑時應調整左右模的混凝土澆筑，使其兩邊的混凝土表面高度差不大于50cm，分層下料，逐層振搗。

3.3頂拱澆筑

緊接邊拱澆筑之后的是頂拱的澆筑工序，混凝土由頂模的注漿口進入進行澆筑。澆筑過程中應隨時觀察澆筑情況，當混凝土澆筑滿時，應立即停止混凝土澆筑泵的輸送，并關掉注漿孔插銷板，封住澆筑窗口，完成后，進行附著式振搗。

4、脫模

混凝土澆筑完成后12h～15h開始準備脫模，脫模的基本步驟大體如下：

（1）松開各螺旋支承千斤頂，啟動液壓系統。（2）收縮頂模油缸，頂模脫離。（3）收縮左側油缸，左邊模脫離。（4）收縮右側油缸，右邊模脫離。（5）向上伸出豎向油缸，底模脫離。

5、結語

實際運用效果表明，全斷面針梁式鋼模臺車作為水電站引水隧洞混凝土襯砌的專用設備，與其它混凝土澆筑設備相比優點多，臺車設置有調中裝置，通過操作調中油缸及主千斤頂，同時觀察已澆筑好的混凝土的接合情況，即可校核臺車的軸線位置，保證臺車的準確定位鋼模板之間的連接螺栓、針梁的連接螺栓均具有互換性，根據施工需要，臺車可以進行改裝后重復利用，降低了成本。

參考文獻：

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