簡(jiǎn)易桁架鋼模臺(tái)車(chē)在思林水電站大斷面短洞室尾水洞工程中的應(yīng)用

李 勇， 楊 映

(1.中國(guó)華電集團(tuán)公司四川公司，四川 成都 610041；2.中國(guó)華電集團(tuán)公司，北京 100031)

1 工程概述

思林水電站位于烏江干流中游，裝機(jī)容量為1 000 MW(4×250 MW)，由碾壓混凝土重力壩、引水發(fā)電系統(tǒng)、通航建筑物等組成，地下廠房布置在右岸山體內(nèi)，尾水洞采用單機(jī)單洞,四條隧洞平行布置。尾水洞采用二級(jí)配的C25鋼筋混凝土襯砌，厚度1 m或1.2 m，其中1#、2#機(jī)尾水洞襯砌后斷面為13 m×19 m，長(zhǎng)度分別為231.3 m和204.4 m，3#、4#機(jī)尾水洞襯砌后斷面為11 m×17 m，長(zhǎng)度分別為117.4 m和150.5 m，四條隧洞長(zhǎng)度相對(duì)較短，典型斷面為底部呈圓角的特大城門(mén)洞形。

2 簡(jiǎn)易桁架鋼模臺(tái)車(chē)方案

在隧洞混凝土襯砌中，常用的方法是采用鋼模臺(tái)車(chē)。傳統(tǒng)的鋼模臺(tái)車(chē)一般采用型鋼作為承重支撐結(jié)構(gòu)，模板采用鋼板，用液壓系統(tǒng)對(duì)模板系統(tǒng)進(jìn)行頂伸，在軌道上行走，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此造價(jià)較高。簡(jiǎn)易桁架式鋼模臺(tái)車(chē)是從傳統(tǒng)液壓臺(tái)車(chē)發(fā)展、演變而來(lái)，將造價(jià)較貴的型鋼支撐結(jié)構(gòu)更換為簡(jiǎn)易桁架并設(shè)置相應(yīng)的行走機(jī)構(gòu)，采用組合鋼模板，取消了造價(jià)昂貴的液壓頂伸系統(tǒng)，其功能分別由邊墻和頂拱模板的頂伸機(jī)構(gòu)代替。傳統(tǒng)鋼模臺(tái)車(chē)造價(jià)較高，只能通過(guò)提高鋼模臺(tái)車(chē)的周轉(zhuǎn)次數(shù)來(lái)降低施工成本，通常在長(zhǎng)洞室的隧洞混凝土襯砌中使用；對(duì)于洞室長(zhǎng)度較短，臺(tái)車(chē)周轉(zhuǎn)次數(shù)較少的隧洞混凝土襯砌則采用簡(jiǎn)易桁架鋼模臺(tái)車(chē)更為經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

思林水電站四條尾水洞具有洞室長(zhǎng)度短、斷面尺寸大等特點(diǎn)，其中最長(zhǎng)的為1#洞，長(zhǎng)度為231.3 m，可用于臺(tái)車(chē)澆筑的洞段長(zhǎng)度僅為196.3 m，如采用12 m長(zhǎng)的臺(tái)車(chē)澆筑，周轉(zhuǎn)16次即可完成；其余三條短洞室的臺(tái)車(chē)周轉(zhuǎn)次數(shù)則更少，故該尾水洞工程宜采用簡(jiǎn)易桁架鋼模臺(tái)車(chē)施工；又因該尾水洞斷面尺寸特大，故在綜合考慮荷載安全及施工組織的難易程度后決定采用簡(jiǎn)易桁架邊墻和頂拱鋼模臺(tái)車(chē)共同完成尾水洞全斷面混凝土澆筑。

3 臺(tái)車(chē)的安裝制作及混凝土澆筑

根據(jù)簡(jiǎn)易桁架鋼模臺(tái)車(chē)方案，思林水電站尾水洞混凝土襯砌分底板、邊墻和頂拱三塊澆筑。施工順序?yàn)榈装逋瓿珊蟀惭b邊墻臺(tái)車(chē)，邊墻完成后安裝頂拱臺(tái)車(chē)，最后澆筑頂拱；底板同底部2.2 m圓角邊墻混凝土一起澆筑，邊墻臺(tái)車(chē)澆筑的邊墻高度為14.47 m，頂部剩余1 m邊墻與頂拱一起澆筑。根據(jù)總進(jìn)度要求，1#、2#尾水洞各采用一套12 m長(zhǎng)的簡(jiǎn)易桁架邊墻、頂拱鋼模臺(tái)車(chē)，4#、3#尾水洞采用一套6 m長(zhǎng)的簡(jiǎn)易桁架邊墻、頂拱鋼模臺(tái)車(chē)，待4#尾水洞襯砌完后移到3#尾水洞澆筑。

3.1 邊墻鋼模臺(tái)車(chē)的安裝與制作

簡(jiǎn)易桁架邊墻鋼模臺(tái)車(chē)采用常規(guī)拼裝模板原理設(shè)計(jì)，為鋼管桁架結(jié)構(gòu)，主要由簡(jiǎn)易桁架、行走機(jī)構(gòu)、邊墻模板頂伸機(jī)構(gòu)、模板等組成，其大小為12 m×14.27 m(長(zhǎng)×高)，最長(zhǎng)件為6 m，最重件為85 kg(圖1)。簡(jiǎn)易桁架是臺(tái)車(chē)的承重支撐結(jié)構(gòu)，承受混凝土澆筑時(shí)的側(cè)壓力，設(shè)計(jì)為一移動(dòng)式鋼管桁架，采用φ40鋼管搭設(shè)，架子間距為100 cm、排間距為75 cm、層間間距為100 cm，橫向設(shè)剪刀叉，中間留行車(chē)通道；行走機(jī)構(gòu)由單個(gè)承重2 t的φ300實(shí)心腳輪和行走機(jī)座組成。邊墻臺(tái)車(chē)移動(dòng)時(shí)總重量為52 t，用30個(gè)實(shí)心腳輪承載，橫向布置6排，縱向布置5排；模板支撐機(jī)構(gòu)與簡(jiǎn)易桁架相連，設(shè)有可調(diào)節(jié)距離的頂托螺桿以及用于脫模的4個(gè)8 t葫蘆等；模板采用150 cm×90 cm小鋼模板拼裝成型。

尾水洞底板混凝土在達(dá)到2 d強(qiáng)度后即可安裝邊墻臺(tái)車(chē)，臺(tái)車(chē)構(gòu)件用汽車(chē)運(yùn)至洞內(nèi)，人工直接安裝，15 d即可完成。首先安裝行走機(jī)座，實(shí)心腳輪通過(guò)軸承與行走機(jī)座的鋼管扣件連接；行走機(jī)座完成后，在其上安裝簡(jiǎn)易桁架；簡(jiǎn)易桁架搭設(shè)時(shí)，在兩側(cè)端部的橫向架管上安裝頂托螺桿，形成模板頂伸機(jī)構(gòu)；簡(jiǎn)易桁架頂層懸挑25 cm作為兩側(cè)模板的吊點(diǎn)，懸掛4個(gè)8 t葫蘆，模板拼裝成型后安裝吊鉤與葫蘆相連，形成模板脫模機(jī)構(gòu)。

3.2 頂拱鋼模臺(tái)車(chē)的安裝與制作

圖1 臺(tái)車(chē)示意圖

簡(jiǎn)易桁架頂拱鋼模臺(tái)車(chē)是在邊墻臺(tái)車(chē)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，增加了頂拱及側(cè)翼模板的頂伸機(jī)構(gòu)、拱架總成等部件(圖1)。承重的簡(jiǎn)易桁架、行走機(jī)構(gòu)等與邊墻臺(tái)車(chē)類(lèi)似，僅增加了側(cè)向?qū)л?；模板頂伸機(jī)構(gòu)由千斤頂和螺桿頂托組成，共同完成模板的頂伸；拱架總成由拱架及拱架支撐管架組成，根據(jù)斷面尺寸將拱架總成分成用鉸連接的兩部分，拱架用φ40鋼管制成；頂拱模板由頂模、左側(cè)翼模、右側(cè)翼模組成，頂模用150 cm×30 cm小鋼模拼裝，側(cè)翼模用150 cm×30 cm、150 cm×10 cm小鋼模組合拼裝，側(cè)翼模與頂模用支鉸連接。

頂拱臺(tái)車(chē)與邊墻臺(tái)車(chē)安裝類(lèi)似。在安裝完成行走機(jī)構(gòu)和簡(jiǎn)易桁架后，在桁架頂層的豎向鋼管上插入頂托螺桿并在設(shè)計(jì)位置安裝和加固千斤頂，鋪設(shè)竹跳板作為模板頂伸的操作平臺(tái)；模板頂伸機(jī)構(gòu)安裝完成后，把所有的千斤頂及頂托螺桿的頂面調(diào)到同一水平面，在其上安裝拱架及支撐管架，安裝過(guò)程中應(yīng)特別注意拱架的絞接質(zhì)量，使頂模、左側(cè)翼模和右側(cè)翼模三塊相對(duì)獨(dú)立；模板安裝并校正完成后安裝側(cè)翼模板的支撐機(jī)構(gòu)；最后安裝頂拱臺(tái)車(chē)左右兩側(cè)的側(cè)向?qū)л啞?/p>

3.3 臺(tái)車(chē)運(yùn)行及混凝土澆筑

臺(tái)車(chē)?yán)醚b載機(jī)牽引移動(dòng)，移動(dòng)前應(yīng)加固底部過(guò)車(chē)通道、安裝牽引鋼絲繩、清理行走底板等；臺(tái)車(chē)移動(dòng)就位后在底座下方加墊枕木和木楔子，施工荷載及臺(tái)車(chē)自身荷載通過(guò)枕木和木楔子傳向底板混凝土以保護(hù)臺(tái)車(chē)腳輪；重新移動(dòng)臺(tái)車(chē)時(shí)需拆掉枕木和木楔子。邊墻模板初調(diào)后，微調(diào)頂托螺桿支撐模板就位，混凝土澆筑完成后松開(kāi)螺桿，用葫蘆提升脫模；用千斤頂將拱架頂升后，微調(diào)螺桿頂托，支撐頂拱模板就位，混凝土澆筑完成后先松開(kāi)頂托螺桿，卸壓千斤頂脫模。

臺(tái)車(chē)運(yùn)行應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)邊墻臺(tái)車(chē)移動(dòng)前必須先完成結(jié)構(gòu)邊線放樣，對(duì)于移動(dòng)中產(chǎn)生的少許偏移可通過(guò)模板支撐機(jī)構(gòu)的頂托螺絲予以調(diào)節(jié)；頂拱臺(tái)車(chē)行走時(shí)微調(diào)側(cè)向?qū)л?，用以控制臺(tái)車(chē)的行走偏差；(2)臺(tái)車(chē)移動(dòng)前隧洞底板必須清理干凈，以減小腳輪的滾動(dòng)阻力，使臺(tái)車(chē)平順移動(dòng)；腳輪僅在行走過(guò)程中承受荷載，臺(tái)車(chē)就位后應(yīng)盡快加墊枕木和木楔子，卸除腳輪荷載以延長(zhǎng)其使用壽命；(3)裝裁機(jī)應(yīng)在洞軸線上牽引移動(dòng)臺(tái)車(chē)，保證其移動(dòng)不偏移，牽引鋼絲繩必須安裝牢固且對(duì)稱(chēng)；(4)在混凝土澆筑時(shí)應(yīng)均勻下料，以保證臺(tái)車(chē)兩側(cè)受力均勻。

4 結(jié) 語(yǔ)

思林水電站尾水洞混凝土襯砌采用簡(jiǎn)易桁架鋼模臺(tái)車(chē)，安裝12 m臺(tái)車(chē)僅花費(fèi)了15 d時(shí)間，澆筑尾水洞邊墻的平均施工速度為5 d/倉(cāng)，頂拱為6 d/倉(cāng)。一臺(tái)12 m邊墻和頂拱簡(jiǎn)易桁架臺(tái)車(chē)的制作費(fèi)用約為90萬(wàn)元。由于其主要材料為鋼管、小鋼模等通用型材料，故臺(tái)車(chē)材料的回收利用率較高，綜合考慮制作費(fèi)用和材料回收利用率，其總費(fèi)用比傳統(tǒng)型鋼模臺(tái)車(chē)節(jié)約三分之二以上。

簡(jiǎn)易桁架鋼模臺(tái)車(chē)以其安裝拆卸方便、操作簡(jiǎn)便、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，在思林水電站尾水洞工程中取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，其主體結(jié)構(gòu)為鋼管桁架，推廣使用不受斷面尺寸大小及斷面形式限制，能夠廣泛運(yùn)用于城門(mén)洞型和馬蹄型等洞室，為其他類(lèi)似工程提供了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具有一定的借鑒價(jià)值和推廣意義。