大型水電站工程施工中鋼模臺車制作的技術革新探索

王 勉 王 淼

（1.鹽城市水利勘測設計研究院，江蘇 鹽城 224002；2.中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 三門峽 472000）

1 工程概況

普西橋水電站位于云南省墨江縣雅邑鄉(xiāng)普西村普西鐵索橋附近河段，以發(fā)電為主，是阿墨江規(guī)劃河段梯級水電站中第二個梯級電站，上游與忠愛橋水電站銜接，下游與三江口水電站銜接。水庫總庫容5.31×108m3，最大壩高140 m，裝機容量200 MW（2×100 MW）。

泄洪沖沙洞布置在左岸，由進水口段、有壓洞段、無壓洞段組成。其中，進水口段長37.501 m，尺寸為8 m×8 m；有壓洞段長349.748 m，斷面為圓型，襯砌后洞徑8 m，底坡2.397%；無壓洞段長288.572 m，斷面為城門洞型，底坡19.73%。

引水發(fā)電系統(tǒng)布置在左岸，引水隧洞總長266.391 m，底坡8.139%，進水口底板高程688.00 m，事故檢修閘門尺寸為8 m×8 m，引水隧洞為圓形有壓洞，洞徑8 m。

本工程共加工三臺鋼模臺車，兩臺為全圓型式的鋼模臺車，一臺為城門洞型的鋼模臺車。

兩引水道直線段混凝土分段長度為12 m，轉彎段的分段長度不小于6 m。由于施工現(xiàn)場環(huán)境較復雜，為確保施工澆筑質(zhì)量和進度，對鋼模臺車制作過程進行大膽創(chuàng)新，在保證安全前提下加快施工進度，縮短工期3 個月，創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟效益。

2 城門洞式臺車制作安裝

泄洪沖沙洞施工采用了城門洞式臺車。當今，隧道襯砌施工由過去的手工操作走向了綜合機械化，可滿足提高隧道襯砌質(zhì)量和工作效率的需要。城門洞式臺車是隧道混凝土襯砌一次成型設備，根據(jù)隧道斷面設計制造，能保證邊開挖、邊襯砌，其門架凈空高度和寬度能保證有軌和無軌運輸車輛通行，整機行走采用電機驅(qū)動，模板全液壓操縱，結構合理，襯砌質(zhì)量良好。

2.1 結構特點

鋼模臺車主要由臺車骨架、鋼模板、行走裝置、側向螺桿、豎向千斤頂及支撐系統(tǒng)以及門架等組成［1］。

圖1 城門洞型鋼模臺車結構示意圖

泄洪沖沙洞無壓段（城門洞型）混凝土襯砌時的底坡為19.73%，坡度為11.16°。對城門洞型鋼模臺車加設卡軌器，使用四臺主動臺車驅(qū)動，控制臺車前后行走，如圖1。上支撐梁加設十字支撐加固，底梁加3 排千斤頂支撐，可保證施工澆筑安全有序進行。

泄洪沖沙洞城門洞型鋼模臺車直線斷面襯砌完成后，進入彎段時，對臺車進行改裝，保持城門洞型臺車的頂拱不變，兩側直墻部分加高3 m。

改裝方案一：用4 個50 t 千斤頂頂起主梁部分，用主梁進行加高處理。相應鋼模臺車模板也加高3 m，與原模板用高強螺栓連接。

改裝方案二：拆除原鋼模臺車，主梁使用加高3 m 的主梁安裝。相應鋼模臺車模板也加高3 m，與原模板用高強螺栓連接，并用電動葫蘆吊裝，其他結構保持不變。

經(jīng)過現(xiàn)場勘察論證，選擇方案二進行施工，原因是：①洞內(nèi)環(huán)境復雜，用4 個50 t 千斤頂頂起主梁，雖理論上節(jié)省了安裝時間，但梁并不能達到同起同落的運動狀態(tài)，易產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象，發(fā)生事故；②用電動葫蘆吊裝臺車構件，安裝方便快捷，散件較輕，容易控制。實際使用方案二僅用時2 d，安全有序地保證了施工工期節(jié)點安排。

2.2 結構優(yōu)化

2.2.1 臺車改造原因

在襯砌過程中，由于鋼模襯砌臺車為直線設計，因此在進入轉彎段時，必須對其行駛的軌道進行弧線布置。直線臺車的改造主要是將前面行駛的兩個主動輪由定向輪改造為轉向輪。

2.2.2 臺車優(yōu)化及施工工藝

由于原制作的臺車輪軸與臺車臺身之間采用了螺栓連接，因此，其改造措施為：首先將鉸接改為固定連接，即輪軸與臺身之間采用鋼板焊接連接；然后進行輪與軸之間的改造，即將輪與軸分離，通過在中間加焊20 mm 厚的鋼墊板支撐來實現(xiàn)，變定向輪為轉向輪。

襯砌鋼模臺車改造原則：底拱襯砌采取在原有的6.1 m 長液壓針梁式鋼模臺車上加補6 mm 厚的楔形鋼面板進行襯砌；邊頂拱襯砌采取將原直線段襯砌12.2 m 長液壓自行軌道式鋼模臺車拆一為二，即拆成2 臺6.1 m 長液壓自行軌道式鋼模臺車，然后分別在2 臺臺車上加補6 mm 厚的楔形鋼面板進行襯砌。

具體施工措施如下：①臺車進入轉彎段分界線后，臺車繞混凝土襯砌外圓弧交點旋轉，然后拼補一塊6 mm厚的楔形鋼面板，使混凝土襯砌施工縫與轉彎半徑中線垂直。②楔型鋼面板固定采用等邊角鋼（∠50×5）間距300 mm 焊接三角加強肋與臺車面板及邊肋形成整體，以保證拼補面板的剛度。③臺車進入第二倉轉彎段后，使臺車與混凝土襯砌外圓弧邊線搭接100 mm，同時以外圓弧交點為中心順時針旋轉，使得臺車與襯砌內(nèi)圓弧邊線搭接，并使混凝土襯砌施工線剛好與轉彎半徑中線垂直。其它轉彎段倉號施工采取同樣的方式進行臺車調(diào)整。④將臺車的軌道安裝成弧形軌道，并調(diào)整軌道輪和軌道頂面之間的間距，以滿足臺車轉彎要求。

2.3 主要的技術參數(shù)

（1）為保證模板的剛度，不致出現(xiàn)局部變形、扭曲，增長使用周期，拱板厚度不得低于12 mm，其他面板厚度不得低于8 mm。

（2）鋼模板應結合嚴密，相鄰模板高差≤2 mm，確?；炷帘砻嫫秸取? mm。

（3）千斤頂與頂升油缸配備數(shù)量以能滿足實際需要為標準，伸縮范圍為200～400 mm。

2.4 需注意的幾個問題

（1）臺車在安裝前，須有測量人員按軸線放出箱涵的準確位置，待臺車到位后，再進行一次復測，使之與設計相符合。

（2）臺車安裝完成后，認真檢查側模與頂模、外模之間的支撐與連接是否牢固、穩(wěn)定，要求使其成為一個整體。

（3）側模底部的支撐不得完全由千斤頂承擔，應有槽鋼或方木等堅固的支撐物，千斤頂只限用于調(diào)整位置、標高。

3 針梁全圓式鋼模臺車制作安裝

發(fā)電引水遂洞施工應用了針梁全圓式鋼模臺車。國內(nèi)外對大型全圓斷面的隧道一般采用邊頂拱臺車與底模臺車分層襯砌，該方式施工復雜，工序較多，最大的缺陷是兩次澆注有分層，混凝土結合不密實，在強大的水流沖擊下，下部混凝土極易沖壞，其質(zhì)量遠不如一次性澆注，故一次性全圓襯砌為最佳施工選擇。

3.1 全圓針梁式鋼模臺車的結構特點

引水隧洞所使用的全圓針梁臺車，能使襯砌隧洞全圓斷面底、邊、頂一次成型，采用操作液壓站換向閥手柄可完成立模、拆模、定位找正等，利用液壓站上卷揚機換向閥手柄使模板與針梁作相對運動，可完成針梁或臺車的前后移動［2］。

3.2 鋼模臺車組成

全圓針粱式鋼模臺車主要由模板總成、針梁總成、梁框總成、水平和垂直對中調(diào)整機構、卷揚牽引機構、抗浮裝置、液壓油缸、行走框架、前后支承架、牽引系統(tǒng)、液壓控制等組成。

3.3 洞內(nèi)模板安裝工藝

洞內(nèi)安裝需在洞壁上根據(jù)吊裝位置先固定好起吊錨桿，要求每根錨桿與圓鋼雙面焊接，焊縫搭接長度為200 mm。

（1）安裝底模。由于引水洞為全圓結構，設備就位比較困難，建議先用小吊車或挖機安裝2 塊底模，接著將該底模對應位置的小立柱、下軌道及相應連接件安裝好，再安裝第一段針梁（10 m），然后安裝上面的橫梁及上軌道，這時將針梁向前縱移至模板端頭，以便于安裝剩下的2 塊底模，同樣要求按前面的程序安裝，同時將剩余的針梁、立柱、軌道及相應連接件全部安裝就位。

（2）安裝卷揚機系統(tǒng)。要求使針梁與底模系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)縱向移位，為下一步安裝側模和頂模做準備。

（3）安裝側模。一般應對稱安裝。

（4）安裝頂模。安裝頂模可按照安裝側模的過程進行安裝。

（5）模板安裝完畢，調(diào)試液壓系統(tǒng)，同時將梯子、操作平臺等安裝到位。

4 適用范圍

本方法適用于各施工工地制作鋼模臺車，同時亦可為洞室襯砌混凝土澆筑施工提供借鑒與參考。臺車斷面大，特別在頂模架體與門架之間設有雙向防傾翻裝置，能使臺車更穩(wěn)定，更安全。臺車行走采用電機減速器驅(qū)動系統(tǒng)，操作簡單，動作靈活可靠。收立模采用液壓缸動作方式，可以大大減少施工勞動強度，使模板各種動作的變得簡單快捷；堵頭板采用角鋼連接在模板法蘭上的型式，可供施工方方便地安裝擋頭木板。在模板與門架之間設置防錯位絲杠，可保證臺車行走時的穩(wěn)定性，提高臺車的強度。

普西橋鋼模臺車制作施工中通過優(yōu)化改進方法，使得澆筑進度加快，縮短施工工期3 個月，節(jié)省了施工成本，經(jīng)濟效益顯著。本方法可供類似的工程借鑒。

［1］李樺.液壓鋼模臺車的結構、安裝及應用［J］.貴州水力發(fā)電，2005（6）.

［2］李清泰.針梁式臺車在混凝土襯砌中的應用［J］.鐵道建筑技術，2007（2）.