全圓針梁鋼模臺車在長隧洞混凝土施工中的應用

譚 明 軍

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司,四川 成都 610091)

1 概 況

引水隧洞上平段長約4.8 km，開挖斷面為馬蹄型(7.6×5.8 m)，襯砌后為直徑6.7 m的圓型斷面。由于只有兩條施工支洞，工作面數量受限，在工期安排緊張的情況下，如何進行快速襯砌是本工程的重點研究項目之一。

在國內水電站中，一般采用邊頂拱式鋼模臺車進行隧洞全圓混凝土施工，混凝土分層多次澆筑，工序繁多，耗時長。全圓式針梁鋼模臺車是一種混凝土澆筑一次成型的專用機械施工設備，具有結構造型合理、操作靈活簡便，行走自如，臺車整體剛度好，不易出現變形等特點，尤其能保證隧洞混凝土的澆筑質量，特別是混凝土表面光滑平整、接縫處無錯臺現象，同時也降低工序間的干擾，便于進行流水化施工，降低勞動強度，提高工效，加快施工進度。

2 主要技術方案

引水隧洞上平段全長4.8 km，最大高差70 m，最大縱坡為15%，最小水平向曲線半徑為342 m，混凝土襯砌后為直徑6.7 m的圓形結構。

引水隧洞上平段設置有1號、2號條施工支洞，可形成2個混凝土施工通道。引水隧洞全段采用5套不同尺寸的全圓針梁鋼模臺車進行混凝土襯砌，具體布置見圖1所示。

圖1 引水隧洞混凝土襯砌施工工作面劃分圖

引水隧洞開挖完畢后，從樁號2+454處分別向1號支洞、2號支洞兩個方向進行混凝土襯砌施工，每個方向分別布置兩臺針梁臺車，進行跳倉襯砌。

2.1 針梁鋼模臺車澆筑段施工

2.1.1 針梁鋼模臺車結構形式

針梁鋼模臺車有3種結構形式，分別為6 m長、12 m長和15 m長三種，各型臺車技術參數見表1所示。

針梁鋼模臺車是為了電站隧洞的整體襯砌面設計。針梁臺車襯砌隧洞全圓斷面底、邊、頂一次性成型，立模、拆模用液壓油缸執行，定位找正由底座豎向油缸和調平油缸執行。臺車為自行式，安裝在臺車上的卷揚機使鋼模和針梁作相對運動，臺車便可向前后移動。

表1 針梁鋼模臺車技術參數統計表

全圓針梁式液壓鋼模臺車主要有模板總成、針梁總成、梁框總成、水平和垂直對中和調整機構、卷揚牽引機構、抗浮裝置等組成。

模板總成用于隧洞的成形，每組模板由頂模、左邊模、右邊模、底模四塊組成，模板間用螺栓聯接，每組模板的寬度為1.5m，縱向用螺栓和銷軸聯接，為了加強模板之間的整體連接強度，設計有模板連接梁。

針梁總成是鋼模的受力支撐平臺和臺車行走的軌道。針梁上、下有四條40×40 mm的方鋼軌道，焊接在針梁上。為了運輸和安裝方便，針梁分為5組(15 m襯砌長度)，每組由為上下兩塊桁架組成，其間用高強螺栓連接。

由于每倉混凝土一次性澆注，當澆注速度過快時，鋼模將受到混凝土產生的浮力的影響。為了不使鋼模在浮力作用下向上移動，在鋼模兩端安裝4個抗浮千斤頂，制約上浮力的作用，在前后抗浮架上安裝4個側向千斤頂，使針梁和鋼模不產生側向位移。

2.1.2 臺車安裝

針梁鋼模臺車安裝施工程序如下：

底模安裝→底模調整→托架安裝→針梁安裝→梁框安裝→左右邊摸安裝、調整→頂模安裝、調整→卷揚系統安裝→液壓系統安裝、調整。

2.1.3 針梁鋼模臺車混凝土施工

2.1.3.1 臺車立模

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,通過垂直和水平支撐腳使套梁和針梁相對固定。操作豎向油缸，將臺車前后底座支承牢固。操作側向油缸和頂模油缸，調整左、右邊模及頂模，使之就位。旋緊螺旋千斤頂，將模板支承牢固。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。將針梁前后水平和垂直方向的通過支撐千斤頂緊。釆用木模散板立模封堵。

2.1.3.2 混凝土澆筑

針梁鋼模臺車模板安裝完成后，進行全圓結構混凝土一次性連續澆筑。根據不同位置采用不同的入料窗口進行泵送入料。

底模混凝土經底模工作窗入料，進行澆筑，時間3～4 h。澆筑時為使混凝土表面光滑、減少氣泡缺陷，應在澆筑過程中用附著式振動器或插入式振搗器振搗。

邊模混凝土經邊模工作窗入料，進行澆筑，時間5～6小時。為保證臺車受力均勻，左右模板混凝土應間隔澆筑，其混凝土表面高差應不大于0.5 m且每澆筑一層混凝土，即用插入式振搗器進行振搗。

頂模混凝土由頂模注漿口入料，進行澆筑，時間約3 m。頂模澆筑時應注意觀察混凝土注入情況，發現混凝土澆筑滿時，應立即停止泵送混凝土，以免頂部模板局部壓力過大，造成模板變形。混凝土澆筑完后，用附著式振搗器振搗。

2.1.3.3 脫模

混凝土澆筑完成約12小時后已經達到脫模強度要求，臺車即可進行脫模，首先松開各螺旋支承千斤，啟動液壓系統；然后收縮頂模油缸，使頂模脫離；再依次收縮右側油缸和左側油缸，使右邊模和左邊模依次脫離；最后向上伸出豎向油缸，使底模脫離。

2.1.3.4 行進

脫模后，將針梁前后的抗浮和水平抗移千斤松下，然后將套梁和針梁之間的支撐腳脫離，開動卷揚機，使臺車進入下一倉位。

2.2 跳倉澆筑

引水隧洞混凝土襯砌工程量大，施工工期緊，為加快混凝土襯砌施工進度，采用跳倉澆筑的形式進行混凝土襯砌，跳倉施工方法見圖2。

圖2 引水隧洞混凝土針梁鋼模臺車跳倉施工方法圖

跳倉澆筑在同一工作面有兩臺針梁鋼模臺車進行混凝土襯砌施工，一臺在前，一臺在后，前面一臺針梁鋼模臺車超前后面鋼模臺車不超過3倉進行混凝土襯砌，后面一臺針梁臺車，進行預留倉位的混凝土襯砌。

當兩臺針梁鋼模臺車距離過近時，襯砌施工將相互打攪，難以發揮兩臺針梁臺車襯砌的效率，造成人員窩工，現場停滯現象。若兩臺臺車相距一倉，后一臺針梁臺車首先進行混凝土襯砌，混凝土澆筑完成后進行前一臺針梁臺車的襯砌施工，前一臺針梁臺車與后一臺針梁臺車之間預留一個倉位未進行襯砌，當前一個倉位混凝土襯砌完成后需要等待凝期，這是后一臺針梁臺車已完成拆模，并需要向前行進進行下一倉備倉，但是由于前一臺針梁臺車還未拆模，這就導致后一臺針梁臺車無法進行移動，造成窩工。

但是兩臺針梁臺車之間的距離也不能太大，由于引水隧洞斷面形式為馬蹄形，斷面尺寸為7.6 m×7.6 m，支護后底腳寬度為5.63 m，只能單臺設備進行供料。當兩臺針梁臺車相距較遠時，泵機將無法送料。因此綜合考慮連續施工和泵機的泵送能力，兩臺針梁鋼模臺車之間的最佳間隔倉位為2～3倉。

3 結 語

厄瓜多爾索普拉多拉水電站引水隧洞采用全圓式針梁鋼模臺車技術進行混凝土澆筑，保證了隧洞混凝土的質量，特別是混凝土表面光滑平整，接縫處無錯臺現象，同時也降低工序間的干擾，便于進行無縫銜接施工。全圓式針梁鋼模臺車技術的使用，降低勞動強度，提高施工工效，加快了施工進度。

厄瓜多爾保特-索普拉多拉水電站是中國葛洲壩集團公司在南美洲的第一個國際水電工程，研究成果的應用對提高水電行業施工技術水平、增加公司的國際市場競爭力等方面具有極其重要的意義。