索普拉多拉水電站引水隧洞全圓針梁臺車襯砌技術(shù)

高一軍

(葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

厄瓜多爾索普拉多拉水電站由三臺混流式水輪發(fā)電機(jī)組組成，發(fā)電水頭為375.6m，每臺額定功率162.6MW，總額定功率487.8MW，建成后每年向當(dāng)?shù)貒译娋W(wǎng)提供發(fā)電量27.70億kW·h。該電站引水隧洞上平段全長4794.68m，開挖斷面為馬蹄型(5.83m×7.6m)，混凝土襯砌厚度為35cm，襯砌后圓形斷面直徑為6.7m，具有工期緊、施工強(qiáng)度高及質(zhì)量要求高等特點，在保證混凝土質(zhì)量的前提下，采用全圓形針梁臺車進(jìn)行混凝土襯砌施工。

1 全圓針梁臺車工作原理

1.1 鋼模工作原理

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，以此保證襯砌尺寸的準(zhǔn)確性，并減輕油缸載荷。脫模時，先脫頂模，再脫右邊模，然后脫左邊模，最后底座豎向油缸向上頂，使整個臺車向上運動，底模便與混凝土脫離。

1.2 行走原理

安裝在針梁上的卷揚機(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，其相對運動使臺車前進(jìn)。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(jī)使針梁向前移動，到位后放下底座，油缸頂在針梁，然后進(jìn)行脫膜。脫模后，開動卷揚機(jī)使其反方向運動，鋼模即向前移動。

1.3 定位原理

底座豎向油缸上、下運動，臺車可作縱向調(diào)整，安裝在底座上的調(diào)平油缸，可使臺車橫向調(diào)整。

1.4 縱向、橫向穩(wěn)定原理

解決縱向穩(wěn)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(jié)合在一起，增加了整個臺車的穩(wěn)定性。橫向穩(wěn)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(dāng)臺車調(diào)整后，旋緊千斤頂，支撐針梁，保證臺車橫向穩(wěn)定。

2 全圓針梁臺車的構(gòu)造

全圓針梁臺車是一種為提高隧洞襯砌表面光潔度和襯砌速度，并降低勞動強(qiáng)度而設(shè)計制造的專用設(shè)備，主要由模板總成、針梁總成、梁框總成、水平和垂直對中調(diào)整機(jī)構(gòu)、卷揚牽引機(jī)構(gòu)、抗浮裝置、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等組成(見圖1)。

圖1 全圓針梁臺車總裝配圖示意

2.1 模板總成

模板總成用于隧洞的成形，制約隧洞的形狀和尺寸。考慮到混凝土對模板的壓縮作用，模板的半徑較理論半徑大10mm。模板間用螺栓聯(lián)接，每組模板由頂模、左邊模、右邊模、底模四塊組成。各模塊與圓心的夾角分別為:頂模44°，左邊模100°，右邊模100°，底模116°。底模兩邊分別用鉸耳銷軸連接左、右側(cè)模板，頂模的一邊與右側(cè)模板用鉸耳銷軸連接，另一邊與左側(cè)模板用螺栓和銷軸聯(lián)接。當(dāng)頂模油缸收縮時，頂模與左側(cè)模板脫開，形成400mm～500mm的間隙，左、右側(cè)模板就可在側(cè)模油缸的作用下與澆筑面脫開，完成頂模和左右側(cè)模板的收縮。每組模板的寬度為1.5m，縱向用螺栓和銷軸聯(lián)接，為了加強(qiáng)模板之間的整體連接強(qiáng)度，設(shè)計有模板聯(lián)接梁(見圖2)。

圖2 模板組成示意

2.2 針梁總成

針梁總成是鋼模的受力支撐平臺和臺車行走的軌道，中心寬3.8m，高3.1m，由5組×2塊組成，為裝配式桁架組合結(jié)構(gòu)。針梁主要由矩鋼構(gòu)成，其長度為29m;針梁上、下有四條40mm×40mm的方鋼軌道，焊接在針梁上，為了運輸和安裝方便，分為5節(jié)，用高強(qiáng)度螺栓連接。

2.3 梁框總成

梁柜總成下部與底模用螺栓聯(lián)接，構(gòu)成一個門框式構(gòu)架，在框架上、下部安裝有行走輪系，針梁從門框內(nèi)穿過，框架上均是安裝邊模、頂模伸縮油缸的支承面。梁框門架是通過各支承千斤和油缸與模板連接，主要承受襯砌層的壓力，門架與底模上的橫梁構(gòu)成框架結(jié)構(gòu)，立柱的間距為1.5m。為了增強(qiáng)門架的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，根據(jù)澆筑直徑和襯砌厚度，門架立柱間設(shè)計有聯(lián)接梁和斜拉桿等。門架立柱和橫梁均用工字鋼制成。

2.4 底座

前、后底座分別安裝在針梁的兩端，是針梁的受力支點，襯砌時臺車的全部重量都落在兩個底座上。每個底座上安裝兩個可承受50t力的液壓豎向油缸。

2.5 端頭堵板

為了解決鋼模兩端的封堵問題，設(shè)計有端頭堵板，它是由堵頭角鐵、鋼模拱板及封頭木板組成，用螺栓聯(lián)接。

2.6 抗浮裝置

由于是一次性澆筑，當(dāng)澆注速度過快時，鋼模將受到混凝土產(chǎn)生的浮力。為了不使鋼模在浮力作用下向上移動，在鋼模兩端安裝了八個抗浮千斤頂;為了不使針梁和鋼模產(chǎn)生側(cè)向位移，在前后抗浮架上安裝有四個側(cè)向千斤頂?？垢〖苡?套，分別安裝在模板的前后部，并與門架連接，抗浮架下面安裝有滾輪，因此抗浮架能隨模板在針梁上移動?？垢〖苌习惭b的豎向抗浮千斤和水平抗浮千斤，在澆筑時還能防止錯臺和克服混凝土的張力。

2.7 行走機(jī)構(gòu)

行走機(jī)構(gòu)是由支座和多個滾輪等零件組成，共有2套行走架安裝在門架內(nèi)針梁的上下方，因此針梁可在行走架的滾輪上移動。支座由槽鋼構(gòu)成，滾輪是鑄鋼件，滾輪設(shè)計成帶輪邊的結(jié)構(gòu)，使針梁或模板移動時不會左右擺動。

2.8 水平和垂直對中調(diào)整機(jī)構(gòu)

平移機(jī)構(gòu)安裝在針梁下面的前、后底座上，在前、后底座上各安裝有2個豎向油缸與針梁連接，豎向油缸的伸縮可使針梁上升和下降，以便于模板在垂直方向上對中調(diào)整，從而完成底模的脫模和立模，最大脫模行程為390mm。在前、后底座上還各安裝有二個水平油缸，利用其左、右移動，可調(diào)整模板中心線與隧洞中心線吻合，左右移動行程為200mm。

3 全圓針梁臺車襯砌施工

3.1 施工工藝流程

全圓針梁臺車混凝土襯砌施工工藝流程見圖3。

3.2 襯砌施工

鋼筋、止水及其它預(yù)埋件安裝完畢，臺車行走，就位前應(yīng)對其面板涂刷脫模劑，臺車要求就位后，就近安裝混凝土泵機(jī)，以使混凝土運輸管道越近越好。同時接好泵管，經(jīng)驗收合格后進(jìn)行混凝土澆筑。

隧洞混凝土嚴(yán)格按照分段分塊進(jìn)行襯砌，分段分塊主要根據(jù)設(shè)計圖紙、結(jié)構(gòu)特性及澆筑方法進(jìn)行。為保證隧洞混凝土的施工質(zhì)量，首先要保證混凝土的拌和質(zhì)量，并全部采用攪拌車運輸，以保證混凝土具有良好的和易性。每倉混凝土澆筑應(yīng)保證連續(xù)性，才能有效控制混凝土澆筑的上升速度。

圖3 全圓針梁臺車施工工藝流程框圖

4 結(jié)語

全圓針梁臺車具有結(jié)構(gòu)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(xiàn)變形等特點，能充分控制隧洞混凝土的澆筑質(zhì)量，特別是保證了混凝土表面光滑平整，接縫處無錯臺現(xiàn)象;同時也降低了工序間的干擾，便于流水化施工，減輕了勞動強(qiáng)度，提高了功效，加快了施工進(jìn)度。該電站引水隧洞混凝土施工，通過對全圓針梁臺車混凝土襯砌施工關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用，解決了工期緊、施工強(qiáng)度高及質(zhì)量要求高的難題，取得了理想的施工效果，為國內(nèi)外同類工程施工積累了經(jīng)驗。