淺談針梁鋼模臺車在排沙放空洞砼施工中的應用

劉 延

(中國水電建設集團十五工程局有限公司第三工程公司，陜西 咸陽 712000)

1 工程概況

鎮安抽水蓄能電站是目前陜西省內在建最大的水力發電站，壩址位于陜西省鎮安縣月河鎮。本電站屬一等大(1)型工程，裝機總容量1400 MW(4×350 MW)，年設計發電量23.41億kW·h，年抽水電量31.21億kW·h。

1#泄洪排沙洞、2#泄洪排沙兼放空洞屬于下水庫建筑物，2#泄洪排沙洞全長約926.63 m，2#泄洪排沙洞分兩次開挖成型，斷面為馬蹄形斷面，砼襯砌段長871.63 m，坡比3.573%，采用針梁式鋼模臺車(簡稱針梁臺車)砼襯砌施工，混凝土為抗沖耐磨混凝土澆筑具有良好的抗沖耐磨性，標號為C35W8F100，砼成型斷面為直徑4.0 m的全圓形，襯砌斷面厚度為0.6 m～1.0 m。

2 臺車選型設計要求及主要參數

2.1 針梁臺車選型要求

針梁式鋼模臺車是采用裝配式鋼結構支撐鋼模板型式，使用液壓缸和千斤頂調整定位立模、脫模的洞內砼成型設備，施工速度快，無需外力牽引，運行平穩可靠，操作簡便、成型面光滑等優點，但在選型時要注意以下幾個要素：

1)技術先進：全圓針梁臺車采用定位—支模—澆注—收模—行走—再定位一體式循環作業施工，行走快速，轉向靈活，通過性好，施工效率高。

2)確保質量：全圓針梁臺車具有足夠的剛度和強度，防止施工中發生較大彈性變形和塑性變形，臺車模板外輪廓尺寸的形位公差符合國標要求，便于脫模，確保混凝土硬化后各部位形狀尺寸和相對位置準確，在誤差范圍內，在合理的振搗時間、頻率、幅度的下使混凝土質量達到內實外觀。

3)經濟效益好：全圓針梁臺車力求有合理的剛度和強度，在受力合理的條件下減輕臺車的重量以節約成本。

4)安全性好：要求臺車設計安全技術保障措施到位，操作簡單易學。

2.2 針梁臺車設計要求

2.2.1 模板總成

要求砼襯砌每倉澆筑10 m，針梁臺車模板縱向設計長度10.20 m，共7組，每組寬1.46 m，環向之間由螺栓連接。每組由頂模、頂模和左右兩邊模4片組成，底模與邊模和右邊模與頂模是通過鉸接方式連接，頂模與左邊模是通過螺栓剛性連接。單塊模板由面板、筋板、加強立板用12 mm鋼板卷制成型焊接在一起，加強角鋼采用90 mm×56 mm×8 mm、鉸接總成16 mm鋼板制作，預留模板工作窗14個，注漿口7個。

2.2.2 門架總成

門架外部是絲杠的支撐點，內部用作模板與針梁相對滑行，門架的橫梁和立柱必須采用型鋼組焊而成，縱向有型鋼制作的縱拉桿及剪刀架，利用螺栓緊固成一個整體，必需保證其整體剛度。

2.2.3 針梁總成

臺車針梁的兩副工字梁用Q235材質鋼板組合焊接成且強度滿足要求，需配橫撐、斜撐加固，在針梁的上下采用剪刀架加固。針梁總長27.3 m，應分成三段制作，以便拆裝，進場組裝使用夾板和螺栓連接后焊成整體，保證針梁整體剛度和強度，針梁上有預應力孔，減小針梁因局部應力過大產生扭曲變形。

2.2.4 液壓系統

液壓系統應采用雙平移油缸，且平移座采用圓角設計，減少推進阻力，輕松實現臺車的橫向平移，實現立模、脫模及橫豎向定位調節。

2.2.5 絲杠定位加強系統

絲桿定位采用一邊鉸接在門架上，另一邊鉸接在邊模通梁上，將左右邊模、頂模分別同門架連接成一體，對模板起到進一步加強的作用。

2.2.6行走系統

臺車采用輪系行走裝置，同時必須配有制動裝置，用電動卷揚機牽引行走，行走輪軌道中心距1.04 m，門架側面相對于針梁四角邊緣必須安裝有側向導向輪，減少臺車行走中的針梁與門架間的側向摩擦阻力。

2.2.7 抗浮裝置

在砼澆注過程中混凝土會對臺車產生較大的浮力，所以應在模板自由段位置和已襯砌端均需設置抗浮裝置。采用左右、上下全方位抗浮定位裝置，有效確保臺車在施工過程中的位置偏移。

2.2.8 電氣控制系統

電氣控制系統主要對油泵電機的啟停及電動卷揚機電機的啟停及正反轉、制動進行控制，采用三相四線制供電，控制線路采用36 V安全電壓控制，并設有欠壓、超壓、過流等多重安全保護裝置，以防止電氣元件損壞。

2.3 針梁模板臺車主要參數

臺車長10.20 m，立模后全圓形斷面外徑4.02 m，針梁長27.30 m，卷揚機驅動臺車行走速度5 m/min，液壓站工作壓力16 MPa，流量23 L/min，豎向升降油缸Φ200/125×300 mm，右側邊模油缸Φ100/50×330 mm，左邊模油缸Φ100/50×350 mm，頂模油缸Φ100/50×500 mm，水平平移油缸Φ100/50×200 mm，最小轉彎半徑不大于50 m。

3 針梁臺車現場安裝與調試要點

3.1 安裝前期準備工作

1)將安裝場內雜物清理干凈，留有長30 m以上的距離；

2)臺車在洞內安裝前，隧道頂部位置預埋起吊錨桿7根，錨桿端頭焊接吊環，并要做承載試驗，單根錨桿承重需大于5 t，橫向布置4個錨桿；

3)場地內配備用電源，將液壓油箱和傳動機構加注潤滑油脂到規定值；

4)放樣定位出該隧洞襯砌段砼底部坐標及底模兩側的相對位置坐標，并做好臨時支撐。

3.2 針梁臺車組裝與調試過程及要點

3.2.1 組裝順序

按照從下到上順序的進行組裝，即：①澆筑底板混凝土；②安裝底模；③安裝門架；④安裝輪架總成；⑤安裝左側邊模；⑥安裝右側邊模；⑦安裝針梁；⑧將模板收至拆模狀態；⑨刷脫模劑；⑩移動臺車至襯砌倉面。

3.2.2 調試要點

1)立模調試：①升起豎向頂升油缸，支撐牢固臺車前后底座，并固定底模；②操縱控制閥橫向油缸和豎向油缸，使兩側邊模張開，立即升起頂模，擰緊千斤頂，將模板支撐牢固；③用全站儀校正模板位置，調整頂升油缸和側向油缸使模板就位，使模板斷面中心點在隧洞斷面中心線；④用木模板立模封堵頭。

2)調試脫模：①緩慢松開千斤頂，回位頂模油缸，脫離頂模；②先將側模支撐絲杠連接銷全部拔掉并放下絲杠，收縮右側油缸回位，將右側模脫模，再收縮左側油缸，使左側模脫模；③操縱升起頂升油缸，將針梁兩端升起一定高度，由針梁帶動門架一起緩慢上移，門架進一步舉升臺車整體使底模和成型混凝土面分離；④最后收回針梁頂升油缸，脫模完成。

3)行走調試：①完成脫模后，將連接模板各絲杠鎖定，模板固定，通過針梁卷揚機牽引門架行走輪，使臺車整體沿針梁導軌移動到下一倉位置；②利用千斤頂按壓底模就位，操縱控制閥豎向油缸和橫向油缸，使兩側邊模張開就位，再用連接絲杠進一步調校模板并用鎖銷固定；③最后用卷揚機移動針梁。

4 洞內混凝土襯砌施工

4.1 建基面處理

用空壓機風管吹凈洞內建基面上的灰塵和碎屑，再用水槍清洗干凈，排凈積水。在砼澆筑準備工作就緒后，在基建面上先鋪3 cm左右的水泥砂漿后澆筑。

4.2 混凝土澆筑

4.2.1 混凝土入倉

控制混凝土塌落度在16 cm～18 cm范圍內，采用泵送入倉，將泵管末端軟管插入澆注口入倉。

4.2.2 底模澆筑

立模完成后，底模澆筑混凝土澆筑采用平澆法，混凝土經由底模的澆筑工作窗入倉，進行人工平倉振搗，入倉砼應隨澆筑隨振搗。

4.2.3 邊模澆筑

底模澆筑完成，進行邊模澆筑，將輸送混凝土泵管末端軟管插入澆注口入倉的軟管插入邊模工作窗口入倉，分層澆注，控制澆筑速度，采用兩側交叉入，使倉面同時上升，高差不大于5 cm，澆筑一定高度后及時振搗，并控制好振搗時長，保證混凝土質量。

4.2.4 頂模澆筑

邊底模澆筑完成，用退管法進行頂模澆筑，將混凝土輸送軟管插入頂模注漿口澆筑并隨時觀察情況。當澆筑滿時泵送停止，封住頂模注漿口，進行振搗。

4.3 施工縫處理

洞縱向施工縫澆筑前對老混凝土面進行鑿毛，除去灰漿，形成毛面，使表面露干凈小石為止，在重新澆混凝土時，應在縫面上鋪3 cm左右的水泥砂漿。

4.4 混凝土養護

當隧洞頂拱達到4O%～50%的混凝土設計強度后再脫模，拆模時應清理掉止水帶上殘渣。拆模后立即灑水養護，且砼養護周期不應少于15天。

5 結語

針梁臺車在鎮安抽水蓄能電站2#泄洪排沙洞混凝土襯砌施工中應用后，混凝土質量和經濟效益均達到預期效果，確保了施工進度，為類似工程施工積累了相關的經驗。