鋼模襯砌臺(tái)車在紫坪鋪工程引水系統(tǒng)隧洞砼施工中的應(yīng)用

呂國偉

（中國水利水電第七工程局有限公司 四川 成都 610081）

1 工程概況

紫坪鋪水利樞紐工程，位于岷江上游映秀至都江堰市沙金壩河段，總庫容11.2億m3，裝機(jī)容量4×190MW。樞紐共有引水發(fā)電隧洞4條、沖砂放空隧洞1條和2條由導(dǎo)流洞改造而成的泄洪排砂隧洞，其中引水隧洞軸線總長1617.228m，進(jìn)口為16m為方圓漸變段，2#、4#洞上平段長191.0m，1#、3#引水洞下平段鋼筋砼段長154.292m，斜管段各洞段長103m，上平段電0+16m～電0+183.0m和下平段電0+93.466～電0+247.758m為標(biāo)準(zhǔn)斷面，砼襯砌后標(biāo)準(zhǔn)斷面為8.0m直徑的圓型隧洞。沖砂放空隧洞洞身段總長580.16m，沖0+56.0m～沖0+517.06m為標(biāo)準(zhǔn)洞段，沖0+89.26m～沖0+118.11m和沖0+410.18m～沖0+428.83m為轉(zhuǎn)彎段，轉(zhuǎn)彎半徑為別為R=50m、R=100m，砼襯砌后標(biāo)準(zhǔn)斷面為4.4m直徑的圓型斷面。

2 鋼模襯砌臺(tái)車的構(gòu)造、運(yùn)行原理

紫坪鋪工程引水隧洞及沖砂放空洞標(biāo)準(zhǔn)段砼襯砌分別所選用了全液壓針梁式鋼模臺(tái)車（設(shè)計(jì)襯砌度度0.8～1.0m）和全液壓收縮穿行式鋼模臺(tái)車（設(shè)計(jì)襯砌度度0.6～2.0m）。針梁鋼模臺(tái)車由鋼模、臺(tái)車、針梁、外部支撐四部分組成；穿行鋼模臺(tái)車由鋼模、臺(tái)車（門架）和外部支撐三部分組成。鋼模為隧洞砼襯砌的模板，臺(tái)車及針梁為鋼模拆卸、安裝、的運(yùn)輸工具，外部支撐為鋼模的定位支承和抗浮力構(gòu)件。

2.1 鋼模板

鋼模板是隧洞砼襯砌的模板，針梁式臺(tái)車模板在針梁就位后，整體移動(dòng)，穿行式臺(tái)車模板可以縮于臺(tái)車上并在伸展開的模板內(nèi)穿行。

針梁式臺(tái)車鋼模長為9.0m，由6組1.5m長的模板組成，每組模板由頂模、左及右邊模、底模四塊組成，模板之間用螺栓聯(lián)接、縱向用螺栓和鉸耳銷軸聯(lián)接。鋼模上安裝了三組油缸，可完成立模、拆模工作，在頂模和邊模的對(duì)應(yīng)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，這樣保證了襯砌尺寸的準(zhǔn)確性，同時(shí)減輕油缸載荷。脫模時(shí)，行脫頂模，再脫右邊模，然后脫左邊模，最后底座豎向油缸向上頂，使整個(gè)臺(tái)車向上運(yùn)動(dòng)，底模便于混凝土脫離。

穿行式臺(tái)車鋼模長13.5m，分別由三節(jié)鋼模板組成，每節(jié)長4.5m，每節(jié)鋼模又由5塊模板組成。鋼模節(jié)與節(jié)之間采用定位銷和螺栓連接，以便于鋼模的拆卸、收縮、移動(dòng)和安裝。其構(gòu)造方式為“三鉸兩縫式”，一塊頂模與兩塊側(cè)模之間采用鉸接以便于頂、側(cè)模收縮；兩塊底模間也為鉸接，以便于底模收縮、起吊并在臺(tái)車內(nèi)穿行；側(cè)模與底模之間成縫接，用定位銷和螺栓連接，以便于側(cè)模與底模的分離和連接牢固。每塊模板由三塊1.5m長的小模板拼成，用螺栓聯(lián)接，使用過程中不再卸開。模板由面板和肋板組成，底板上設(shè)有軌道，供臺(tái)車行走用。

2.2 臺(tái)車（門架）

針梁臺(tái)車為自行式，臺(tái)車由針梁總成、梁框總成、底座、行走機(jī)構(gòu)、卷揚(yáng)牽引機(jī)構(gòu)幾部分組成，針梁總長：24.10m。安裝在針梁上的卷揚(yáng)機(jī)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?；橹c(diǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)使臺(tái)車前進(jìn)。脫模之間，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(dòng)卷揚(yáng)機(jī)使針梁向前移動(dòng)，到位后放下底座，油缸頂在針梁然后進(jìn)行脫模、脫模后，開動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)使其反方向運(yùn)動(dòng)，鋼模即向前移。臺(tái)車上的卷揚(yáng)機(jī)使鋼模和針梁作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，臺(tái)車便可向前移動(dòng)。

穿行式臺(tái)車中的臺(tái)車作為鋼模拆卸、安裝的運(yùn)輸工具，由吊梁、門架、液壓系統(tǒng)、行走機(jī)構(gòu)幾部分組成。吊梁為門架頂梁的下設(shè)的長縱梁，在梁上有行走電動(dòng)小車和液壓操作的吊架。門架是臺(tái)車的主要部分，在門架的底部有行走輪和移動(dòng)裝置，在頂部和側(cè)面有供拆模、立模用的液壓油缸。在拆模時(shí)可將邊、頂模落在門架上，吊起的底?？蓮拈T架的中部腹腔內(nèi)穿過。

2.3 外部支撐

外部支撐作為鋼模定位支承、鋼模安拆時(shí)承擔(dān)鋼模臺(tái)車的重量和抗浮力構(gòu)件，由底部支撐和側(cè)頂部支撐構(gòu)成。底部支撐主要承受安裝過程中及砼澆筑前的鋼模臺(tái)車自重，采用實(shí)心支撐；側(cè)頂部支撐承受新澆混凝土產(chǎn)生的側(cè)壓力及浮托力，采用空心支撐。支撐采用油缸支撐或做成螺桿，便于調(diào)整和拆卸。

3 鋼模臺(tái)車的應(yīng)用技術(shù)

3.1 鋼模臺(tái)車的安裝

3.1.1 引水隧洞針梁臺(tái)車的安裝

①為了使引水隧洞壓力鋼管運(yùn)輸和上平段針梁臺(tái)車安裝能同時(shí)進(jìn)行，考慮到斜管段壓力鋼管部分存放于上平段的實(shí)際情況，臺(tái)車采取在下游安裝，自內(nèi)向外逐段襯砌的方式進(jìn)行。如：在4#洞上平段鋼模臺(tái)車安裝選擇電0+100～0+130m段進(jìn)行，安裝完成后由0+124開始向進(jìn)口澆筑，當(dāng)斜管段壓力鋼管結(jié)束后，將臺(tái)車移至0+183處進(jìn)行0+183～0+124m段砼襯砌，標(biāo)準(zhǔn)段砼襯砌完后在電0+25.0m處將臺(tái)車拆除。在臺(tái)車安裝前洞內(nèi)底板墊層砼澆筑完成，形成臨時(shí)道路，供吊車及運(yùn)輸機(jī)械使用。采取在下游安裝，自內(nèi)向外逐段襯砌的方式進(jìn)行。

②臺(tái)車安裝前，由測(cè)量人員按洞軸線放出臺(tái)車兩側(cè)底模及砼襯砌底部的準(zhǔn)確位置，用型鋼作好臨時(shí)支撐，同時(shí)根據(jù)臺(tái)車頂模、側(cè)模安裝需要，在安裝范圍內(nèi)洞頂部預(yù)先形成錨桿吊鉤，便于采用手動(dòng)葫蘆輔助模板吊裝。由于臺(tái)車構(gòu)件重量較輕，最重件針梁4T，所以選用8T汽車吊及小松WA380裝載機(jī)（倒運(yùn)構(gòu)件）進(jìn)行安裝，其安裝順序?yàn)椋旱啄！樍洪T架→頂、側(cè)模。底模就位后，上好底模之間的聯(lián)接螺栓，安裝底部定位支撐并調(diào)節(jié)底模，完成后用測(cè)量復(fù)測(cè)使之與設(shè)計(jì)相符合。待底模全部安裝完成后，進(jìn)行底模托架及針梁安裝，完成后進(jìn)行一節(jié)側(cè)、頂模安裝，安裝完成后連接好節(jié)與節(jié)之間的定位銷及連接螺栓，使之成為整體，同時(shí)通過臺(tái)車頂、側(cè)模油缸頂撐到位，使之與底板重合，上好底模與側(cè)模定位銷及連接螺栓。重復(fù)上述程序，直至安裝完畢為止。安裝兩端側(cè)模模板是臺(tái)車安裝中的關(guān)鍵工序之一，為了使兩端側(cè)模模板安裝牢靠，在鋼模板周邊設(shè)計(jì)一些安裝專用的工件、卡具和支撐傳力梁等。

3.1.2 沖砂放空隧洞穿行臺(tái)車的安裝

①受出口道路影響及考慮臺(tái)車安裝完成后對(duì)鋼筋運(yùn)輸?shù)挠绊懀撃Ｅ_(tái)車安裝場(chǎng)地設(shè)在進(jìn)口沖0+56.485～0+69.985m洞段，采用由上游向下游逐段守砌的方式進(jìn)行。為滿足安裝需要，在安裝段開挖時(shí)隧洞頂拱130度范圍進(jìn)行局部超挖0.8～1.0m，安裝段進(jìn)口底板墊層砼澆筑完成，為臺(tái)車安裝機(jī)械提供通道。

②臺(tái)車安裝前，由測(cè)量人員按洞軸線放出臺(tái)車兩側(cè)底模及砼襯砌底部的準(zhǔn)確位置，在洞內(nèi)底部安裝焊接30個(gè)Ф90mm的鍍鋅鋼管做臺(tái)車安裝支撐點(diǎn)。同樣參照引水洞臺(tái)車安裝，在安裝段頂拱設(shè)錨桿吊鉤，由于臺(tái)車構(gòu)件重量較輕，所以選用ZL50裝載機(jī)倒運(yùn)模板等構(gòu)件，采用手動(dòng)葫蘆輔助進(jìn)行臺(tái)車構(gòu)件安裝。其安裝順序?yàn)椋旱啄！_(tái)車→頂側(cè)模。底模就位后，上好底模之間的聯(lián)接螺栓，安裝底部定位支撐并調(diào)節(jié)底模后，進(jìn)行測(cè)量復(fù)測(cè)使之與設(shè)計(jì)相符合。待全部底模就位后，吊裝臺(tái)車置于底模軌道上，臺(tái)車安裝好后進(jìn)行頂側(cè)模安裝，待前一節(jié)側(cè)、頂模安裝好后，移動(dòng)臺(tái)就位，利用臺(tái)車頂、側(cè)模油缸收縮頂側(cè)模并運(yùn)送至下游底模上。然后，通過臺(tái)車頂、側(cè)模油缸頂撐到位，使之與底板重合，上好底模與側(cè)模定位銷及連接螺栓，退出臺(tái)車。按上述程序進(jìn)行下一節(jié)頂、側(cè)模安裝，并連接好節(jié)與節(jié)之間的定位銷及螺栓，使之成為整體，重復(fù)上述程序，直至安裝完畢為止。

3.2 鋼模臺(tái)車的應(yīng)用

3.2.1 隧洞采用鋼模臺(tái)車襯砌施工工序?yàn)椋▓D1）:

3.2.2 鋼筋安裝

為了使隧洞襯砌施工中鋼筋安裝與鋼模臺(tái)車運(yùn)行、砼澆筑能同時(shí)進(jìn)行流水作業(yè)，互不干擾，在臺(tái)車安裝前，盡可能將臺(tái)車安裝位置前洞段的鋼筋優(yōu)先運(yùn)進(jìn)洞內(nèi)，避免臺(tái)車安裝好后影響鋼筋運(yùn)輸作業(yè)。在臺(tái)車安裝過程中，同步進(jìn)行臺(tái)車下游面的洞身鋼筋、預(yù)埋件等安裝，確保臺(tái)車安裝、調(diào)試完成后，緊接著進(jìn)行首段洞身砼澆筑。洞身鋼筋安裝領(lǐng)先臺(tái)車至少三個(gè)循環(huán)，壓力鋼管安裝領(lǐng)先臺(tái)車至少二個(gè)循環(huán)。

鋼筋安裝中應(yīng)注意的關(guān)鍵問題：①針梁式臺(tái)車襯砌段底板鋼筋安裝，測(cè)量對(duì)架立鋼筋放樣時(shí)，確定兩個(gè)前支座位置，每隔18m洞段在底板墊層砼澆筑時(shí)預(yù)先澆同洞身標(biāo)號(hào)混凝土墩，洞身鋼筋安裝完成，在底板鋼筋上切割預(yù)留出支座位置，以便臺(tái)車針梁移動(dòng)時(shí)安放前支座，在砼澆筑前對(duì)切割底板鋼筋按規(guī)范要求進(jìn)行重新焊接。針對(duì)上述問題，與廠家協(xié)商新增設(shè)一塊臺(tái)車支座，且兩座底部為弧形，與洞身有效連接，并將底座與針梁臺(tái)車前支座用螺栓緊密的接連在一起。②穿行式臺(tái)車襯砌段洞身鋼筋安裝時(shí)，要考慮到臺(tái)車周圈支撐點(diǎn)的問題。根據(jù)襯砌厚度由測(cè)量放線，確定鋼模臺(tái)車支撐點(diǎn)的位置，在鋼筋安裝過程中底板采用Φ108mm鋼管、邊頂拱采用Φ50mm鋼架管做支撐點(diǎn)，并與洞身鋼筋焊接牢固。

3.2.3 臺(tái)車的運(yùn)行及模板安裝

針梁臺(tái)車及穿行式全液壓鋼模臺(tái)車的運(yùn)行按本文第二部分介紹運(yùn)行原理進(jìn)行操作。當(dāng)整套鋼模全部運(yùn)行安裝到指定洞段并安好臺(tái)車頂、側(cè)模支撐后，臺(tái)車端頭采用散裝木模進(jìn)行封堵。引水洞漸變段與洞身段鋼模之間采用普通鋼模板進(jìn)行平滑銜接。

3.2.4 砼澆筑

鋼筋、止水及其它預(yù)埋件安裝完畢，鋼模臺(tái)車行走，就位前應(yīng)對(duì)其面板涂涮脫模劑，臺(tái)車要求就位后，就近安裝砼泵，以使砼輸送管道越近越好。同時(shí)接好泵管，倉號(hào)經(jīng)驗(yàn)收合格后進(jìn)行混凝土澆筑作業(yè)。

洞身砼襯砌嚴(yán)格按即定分段分塊進(jìn)行，主要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、結(jié)構(gòu)特性、地質(zhì)情況、及澆筑方法進(jìn)行洞身段分段分塊，引水洞標(biāo)準(zhǔn)段臺(tái)車襯砌均按9m進(jìn)行分段，沖砂洞標(biāo)準(zhǔn)段均按13.4m進(jìn)行分段，標(biāo)準(zhǔn)斷面轉(zhuǎn)彎段均按4.4m進(jìn)行分段。為確保砼澆筑質(zhì)量，首先要保證砼的拌和質(zhì)量，引水洞及沖砂洞洞內(nèi)砼澆筑全部采用砼攪拌車進(jìn)行砼運(yùn)輸，以保持砼具有良好的和易性。每個(gè)倉號(hào)砼澆筑過程中保持連續(xù)性，不得間斷。在澆筑底板及邊墻砼時(shí)，施工人員必須鉆到倉號(hào)內(nèi)是行內(nèi)部砼振搗。同時(shí)確保兩墻砼均勻上升，有效控制砼澆筑上升速度。為保證頂部砼澆筑達(dá)到襯砌厚度，在頂部上游端埋不小于0.8m長的觀測(cè)管。觀測(cè)管有兩個(gè)作用，一是排氣以利于砼泵送入倉，二是一旦觀測(cè)管漏出砼，就表明砼澆滿頂拱，頂部砼主要靠安設(shè)在頂模上的吸附式振搗器進(jìn)行外部振搗作業(yè)。一般，砼收盤后24小時(shí)進(jìn)可以拆模。附后：鋼模臺(tái)車砼襯砌砌施工方法圖（圖2、圖3）。

圖2 引水隧洞鋼模臺(tái)車砼襯砌施工方法示意圖

圖3 針梁鋼模臺(tái)車工作示意圖

①引水隧洞針梁式鋼模臺(tái)車襯砌施工方法圖

②沖砂放空隧洞穿行式鋼模臺(tái)車砼襯砌施工方法圖

圖4 沖砂放空洞鋼模臺(tái)車襯砌施工方法示意圖

圖5 穿行臺(tái)車工作示意圖

4 鋼模臺(tái)車砼襯砌施工進(jìn)度完成情況

4.1 針梁式鋼模臺(tái)車施工進(jìn)度情況

引水隧洞上平段針梁臺(tái)車安裝總工期：19天 （2003年12月28～2004年元月15日）。2004年2月8日開始進(jìn)行第一段砼襯，2004年9月25日4#上平段砼襯砌結(jié)束。其中標(biāo)準(zhǔn)段月最大澆筑強(qiáng)度為6段54m，臺(tái)車襯砌段為4段36m，月平均強(qiáng)度為2.5段22.5m（含進(jìn)口16m漸變段及標(biāo)準(zhǔn)其它段，采用組合小鋼模、拱架襯砌段）；上平段鋼模臺(tái)車襯砌共完成81m。鋼模臺(tái)車拆除總工期為：10天（2004年10月22日～10月31日，在邊、頂模全部進(jìn)行切割，無法繼續(xù)使用的前提下）。

4.2 穿行式鋼模臺(tái)車施工進(jìn)度情況

沖砂放空隧洞穿行式臺(tái)車安裝總工期：9天 （2003年10月22～2003年10月30日）。2003年11月12日開始進(jìn)行第一段砼襯，2004年5月18日標(biāo)準(zhǔn)段鋼模臺(tái)車襯砌砼結(jié)束，其中月最大澆筑強(qiáng)度為8段107.2m，月平均強(qiáng)度為5段67m；鋼模臺(tái)車拆除總工期為：8天（2004年6月2日～6月8日）。

5 結(jié)語

通過紫坪鋪工程引水隧洞和沖砂放空洞鋼模臺(tái)車進(jìn)行全圓段砼襯砌的運(yùn)用實(shí)踐證明：進(jìn)行隧洞砼施工所采用襯砌形式至關(guān)重要，直接影響施工進(jìn)度、砼施工質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益；并不是所有隧洞砼襯砌都適用鋼模臺(tái)車進(jìn)行襯砌。如：引水洞根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不適合用鋼模臺(tái)車進(jìn)砼襯砌，因上平段相對(duì)較短只有191m、臺(tái)車襯砌段167m，且需儲(chǔ)運(yùn)壓力鋼管，故不同于標(biāo)準(zhǔn)段長的隧洞，存在洞身鋼筋運(yùn)輸、安裝及洞內(nèi)灌漿等各工序因場(chǎng)地問題相互干擾，同時(shí)隧洞進(jìn)口前方為引水系統(tǒng)進(jìn)水塔，受塔體攔污柵墩等結(jié)構(gòu)影響，引水隧洞在進(jìn)口工作面交通不暢，給臺(tái)車的安拆增加了難度。所以在確保砼質(zhì)量的前提下，取消臺(tái)車襯砌改為小鋼模加拱架進(jìn)行砼襯砌施工，滿足了施工進(jìn)度要求。

鋼模臺(tái)車的優(yōu)點(diǎn)是：①鋼模臺(tái)車襯砌好的砼表面質(zhì)量高，表面光滑平整，接縫處平滑程度高、無錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象，保證了砼襯砌施工質(zhì)量；②降低工序間的施工干擾，進(jìn)行流水化施工作業(yè)（長隧洞）；③能改善洞內(nèi)作業(yè)條件，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工效，加快施工度；④穿行式臺(tái)車在洞內(nèi)轉(zhuǎn)彎處也能襯砼，且通過性能良好。

鋼模臺(tái)車的缺點(diǎn)是：

穿行式臺(tái)車：①穿行式臺(tái)車段與段循環(huán)之間搭接15cm處，端頭模板整體鋼度差、容易變形，澆筑完成幾段后要對(duì)模板用葫蘆拉或人工鐵釬撬進(jìn)行恢復(fù)；②臺(tái)車支撐鋼針、螺桿太短，調(diào)節(jié)不方便；③穿行式臺(tái)行走機(jī)構(gòu)及油缸出現(xiàn)壞損，處理起來比較困難，影響施工進(jìn)度。

針梁臺(tái)車：①針梁式臺(tái)車自重較重80T，安拆施工難度較大，占用工期長；②受隧洞坡度影響較大，引水洞為3%，在運(yùn)行過程中因臺(tái)車支座油缸不能隨坡度變化而有效結(jié)合，出現(xiàn)了支座油缸拆斷現(xiàn)象；③臺(tái)車液壓系統(tǒng)質(zhì)量不過關(guān)，常出現(xiàn)問題。

如鋼模臺(tái)車生產(chǎn)廠家能對(duì)上述幾方面問題進(jìn)行改進(jìn)和完善，鋼模臺(tái)車在進(jìn)行長隧洞（≥400m洞段）砼襯砌施工時(shí)，必將是施工單位首選產(chǎn)品。