全圓針梁臺車無擴挖后退式快速安裝方法

宋　巍， 　張 新 蘭

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都　610066)

全圓針梁臺車無擴挖后退式快速安裝方法

宋巍， 張 新 蘭

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都610066)

摘要：介紹了全圓針梁臺車無擴挖后退式快速安裝法在布侖口-公格爾水電站土建Ⅱ標(biāo)5#、6#支洞引水隧洞混凝土襯砌施工中的應(yīng)用及取得的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：公格爾水電站；全圓針梁臺車；快速安裝；引水隧洞；混凝土襯砌

1工程概述

布侖口-公格爾水電站位于新疆克爾柯孜自治州阿克陶縣境內(nèi)的蓋孜河上，是一項具有灌溉、發(fā)電、防洪和改善生態(tài)等綜合利用的大(2)型水電工程，布侖口水庫是蓋孜河中游河段的龍頭水庫，所屬公格爾水電站是蓋孜河中游河段的第一個梯級電站，水庫正常蓄水位高程3 290 m，總庫容億6.44 m3，正常蓄水位下庫容為5.267億m3，死水位高程3 280 m，最大壩高35 m，裝機容量為200 MW，保證出力69.8 MW，多年平均有效電量6.73億kW·h。布侖口水庫具有多年調(diào)節(jié)性能，其電站可參與系統(tǒng)調(diào)峰。

由中水五局中標(biāo)的標(biāo)段開挖范圍為發(fā)電引水隧洞(發(fā))7+048～(發(fā))7+496.608、(發(fā))8+469.704～(發(fā))9+453.45、(發(fā))10+248.4～(發(fā))10+367，洞室開挖共計1 550.954 m。襯砌、灌漿范圍為發(fā)電引水洞(發(fā))7+048～(發(fā))10+367段以及5#、6施工支洞的封堵。發(fā)電引水隧洞洞身段開挖斷面為馬蹄形，開挖直徑分別為：Ⅲ類圍巖4.6 m,Ⅳ類圍巖4.8 m，Ⅴ類圍巖5 m，初砌后為圓形斷面，混凝土襯砌完成后直徑為4 m。

2安裝方法產(chǎn)生的背景

由于布侖口-公格爾水電站位于峽谷地段、地勢復(fù)雜，引水隧洞于2013年7月開挖貫通，為確保發(fā)電目標(biāo)，需要在2013年年底完成混凝土襯砌施工。鑒于該工程工期緊，任務(wù)重，地質(zhì)條件復(fù)雜，各施工作業(yè)面同時施工，只有采用全圓針梁臺車快速安全安裝才能保證后續(xù)混凝土襯砌順利開展。而該工程的具體情況是：4#支洞下游擴挖段、4#支洞下游、5#支洞上游、5#支洞上游改線段、5#支洞下游、6#支洞上游以及6#支洞下游共7個工作面需安裝全圓針梁臺車7臺次。

由于該標(biāo)段引水隧洞沿線處于沖溝地段，富水冰磧層地質(zhì)情況較為復(fù)雜且多為Ⅳ、Ⅴ類圍巖，隧洞泥石流塌方頻繁而導(dǎo)致主體工程混凝土襯砌施工工期被迫滯后，至工程既定開挖貫通施工節(jié)點時段，本標(biāo)段僅完成6#施工支洞下游襯砌施工。因此，如何快速、安全地完成多臺針梁臺車的安裝施工已成為首要目標(biāo)?？紤]到該標(biāo)水電工程引水隧洞斷面小、地質(zhì)條件復(fù)雜等特點，隧洞開挖支護(hù)成型后，二次擴挖全圓針梁臺車的工作室安全隱患較大；因全圓針梁臺車安裝工期將影響整個混凝土襯砌施工，直接影響到整個工程建設(shè)發(fā)電目標(biāo)能否按期實現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)效益影響巨大。

3安裝工藝與安裝方法

經(jīng)研究決定后，我們充分利用隧洞開挖施工設(shè)備，將小型挖掘機簡單改裝后作為起吊設(shè)備，直接在滿足設(shè)計洞徑要求的隧洞內(nèi)安裝臺車。在安裝流程上也進(jìn)行了較大革新，先依次進(jìn)行單節(jié)底模、底模托架、針梁框、側(cè)模及頂模的安裝，再采用單節(jié)后退式循環(huán)拼裝的方法完成整個模板及針梁框的安裝，然后進(jìn)行針梁的安裝，最后進(jìn)行卷揚及液壓系統(tǒng)的安裝，即“無擴挖后退式”安裝措施，從而保證了洞內(nèi)快速安裝進(jìn)度與質(zhì)量。

目前行業(yè)內(nèi)全圓針梁臺車安裝主要分為洞內(nèi)和洞外安裝。而洞內(nèi)安裝必須先在洞壁及洞頂上擴挖，以滿足在洞壁上固定起吊錨桿和吊鉤，利用手拉葫蘆起吊臺車部件。再通過底板軌道完成全部底模拼裝并調(diào)整好后依次進(jìn)行底模托架、針梁、針梁框、左右邊模、頂模的安裝，最后進(jìn)行卷揚及液壓系統(tǒng)的安裝。

吊裝單元重量及吊裝工藝設(shè)備參數(shù)：全圓針梁鋼模臺車設(shè)計襯砌長度為10.5 m，設(shè)計總重量為47 t左右，針梁分為3段、模板分7節(jié)，每節(jié)為1.5 m。主要由模板、針梁、梁框、水平和垂直對中調(diào)整機構(gòu)、卷揚牽引機構(gòu)、抗浮裝置、行走機構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等組成。單節(jié)底模重0.821 t、單件側(cè)模重0.886 t、單節(jié)頂模重0.335 t、單節(jié)針梁重4 t。由于臺車構(gòu)件單件重量較輕，最重件針梁單節(jié)重量為4 t,單節(jié)鋼模板總重量為2.928 t，故采用對小型挖掘機進(jìn)行簡單改裝和裝載機作為吊裝設(shè)備即可滿足要求。洞外吊裝設(shè)備為ZL50型3 m3裝載機，5 t載重汽車一臺用于構(gòu)件的場內(nèi)運輸，洞內(nèi)起吊運輸設(shè)備選用PC75型0.3 m3挖掘機(簡單改裝)。5 t手拉葫蘆2個，3 t手拉葫蘆2個，輔助洞內(nèi)安裝。

3.1安裝工藝流程

全圓針梁臺車無擴挖后退式快速安裝法安裝工藝流程見圖1。

3.2安裝方法

(1)安裝前的準(zhǔn)備工作。

① 場地準(zhǔn)備：根據(jù)臺車長度，在洞內(nèi)準(zhǔn)備一個長40 m的安裝場地，并對隧洞底板進(jìn)行清底處理。在臺車安裝前，洞內(nèi)底板墊層混凝土澆筑完成，形成臨時道路，供反鏟及運輸機械使用。隧洞頂部及周邊無擴挖，滿足設(shè)計斷面無欠挖即可。

② 安裝軌道：經(jīng)測量放樣后保證軌道與洞軸線平行，兩條軌道相距1.7 m。在底板墊層混凝土上預(yù)埋φ25鋼筋，外露端彎頭處理以不影響汽車及反鏟通行為準(zhǔn)。

③ 安裝人員、材料及設(shè)備：由于臺車構(gòu)件單件重量較輕，最重件針梁重4 t，單節(jié)鋼模板重1.5 t，洞外吊裝設(shè)備為ZL50裝載機，王牌平板汽車一臺(載重5 t,用于構(gòu)件短途運輸)，洞內(nèi)起吊運輸設(shè)備選用PC75挖機(簡單改裝)。輔助安裝人員7人。5 t起吊葫蘆2個，3 t起吊葫蘆2個。電焊機和氣體割焊工具一套，起吊鋼繩(φ16，1根1 m，1根3 m，1根5 m)以及扳手、撬棍等工具。PC75挖掘機改裝方法：沿反鏟小臂中線方向在料斗口上斗齒缺口處安裝Ⅰ16工字鋼一根，長2 m，超出斗口1.2 m，工字鋼懸挑端頭腹板鉆孔用于穿掛鋼繩。

圖1　全圓針梁臺車無擴挖后退式快速安裝法安裝工藝流程圖

(2)構(gòu)件裝卸及運輸：在洞外臺車構(gòu)件堆方場，根據(jù)構(gòu)件編號及施工順序，采用ZL50裝載機裝入王牌平板汽車，經(jīng)施工支洞運至安裝作業(yè)面，采用簡單改裝后的PC75挖掘機吊卸，分類按編號碼放。

(3)針梁臺車的安裝：其安裝順序為軌道安裝→單節(jié)底模(第一循環(huán)為雙節(jié)底模)→針梁門架→側(cè)?！斈！乱黄囱b循環(huán)→針梁→支座→液壓及行走系統(tǒng)。洞內(nèi)安裝起吊設(shè)備采用PC75挖掘機，局部導(dǎo)鏈配合。

① 軌道安裝：按照測量放樣點，軌道與洞軸線平行，布置在底板墊層混凝土上，兩條軌道相距1.7 m；安裝高度以滿足臺車底模滿足設(shè)計要求為準(zhǔn)，首次安裝長度為3 m，根據(jù)安裝進(jìn)度逐段加長。軌道采用Ⅰ16工字鋼，工字鋼在安裝時與預(yù)埋鋼筋焊接固定，軌道間采用鋼管對撐連接加固以保證工字鋼穩(wěn)固。

② 先在墊層混凝土面上進(jìn)行底模拼裝連接，并用螺絲或銷子連接穩(wěn)固；再吊放至軌道安裝端，調(diào)整好模板兩端的高度，使其保持高度基本一致；

③ 單節(jié)底模就位后安裝該片底模托架和針梁框，第一安裝循環(huán)在安裝兩節(jié)底模后安裝托架及針梁框；

④ 安裝側(cè)模和頂模并進(jìn)行調(diào)整和支撐，將四塊模板拼接為圓形并用螺絲或銷子連接穩(wěn)固；

⑤ 下一循環(huán)安裝：重復(fù)步驟②、③、④，根據(jù)安裝進(jìn)度，軌道長度需延長時重復(fù)步驟①，按此方法經(jīng)過8個循環(huán)完成全部模板及底模托架、梁框及行走輪的安裝。

⑥ 針梁安裝：通過挖掘機和導(dǎo)鏈配合將針梁逐節(jié)推進(jìn)框梁內(nèi)，并用螺絲或銷子連接穩(wěn)固。

⑦ 進(jìn)行支座、卷揚系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)的安裝以及臺車調(diào)試工作。

⑧ 部件的最后檢查：模車安裝完畢，全面檢查各部件各部位螺栓連接是否有松動，各連接銷子是否轉(zhuǎn)動靈活，各液壓千斤頂伸縮是否達(dá)到設(shè)計要求，電氣接線是否安全絕緣等。檢查模車各重要尺寸是否達(dá)到設(shè)計要求。

筆者結(jié)合以下附圖進(jìn)一步說明。

全圓針梁臺車無擴挖后退式快速安裝方法見圖2，采用小型挖掘機起吊全圓針梁臺車構(gòu)件方法見圖3。

4取得的經(jīng)濟(jì)效益

1.針梁　2.平臺總成　3.抗浮千斤頂1　4.模板　5.?？颉?.抗浮千斤頂2　7.舉升系統(tǒng)1　8. 舉升系統(tǒng)2　9.卷揚牽引系統(tǒng)　10.墊層混凝土　11.底模　12.底模托架　13.針梁框　14.右側(cè)?！?5.左側(cè)?！?6.頂模圖2　全圓針梁臺車無擴挖后退式快速安裝方法示意圖

全圓針梁鋼模臺車采用無擴挖后退式快速安裝方法，將常規(guī)全圓針梁鋼模臺車洞內(nèi)整車安裝轉(zhuǎn)化為單節(jié)后退循環(huán)安裝，從工期角度保障了工程隧洞襯砌的按期組織，為工程建設(shè)總體進(jìn)度實施贏得了寶貴時間。采用小型挖掘機作為起吊設(shè)備，解決了臺車安裝構(gòu)件材料洞內(nèi)快速吊裝、運輸、就位等一系列問題，同時避免了在洞內(nèi)進(jìn)行二次擴挖工作、安裝工作空間、錨桿吊鉤施工以及混凝土回填施工。將工期縮短為7 d，經(jīng)統(tǒng)計核算得知，采用無擴挖后退式快速安裝方法后單臺安裝成本可節(jié)約10.8萬元。布侖口-公格爾水電站土建Ⅱ標(biāo)5#、6#支洞引水隧洞共需安裝7臺針梁臺車，共可節(jié)約75.9萬元，所取得的經(jīng)濟(jì)效益見表1。

5結(jié)語

圖3　采用小型挖掘機起吊全圓針梁臺車構(gòu)件方法示意圖

表1　全圓針梁鋼模臺車安裝法單臺經(jīng)濟(jì)效益分析對比表

全圓針梁臺車采用無擴挖后退式快速安裝方法，可明顯縮短安裝工期，特別適用于洞內(nèi)地質(zhì)條件差、安裝空間狹小、吊裝單元重量不大的工況，能夠確保實現(xiàn)工期并取得相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

收稿日期:2016-04-06

中圖分類號:TV7;TV554;TV53;TV52

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

文章編號:1001-2184(2016)03-0011-04

作者簡介:

宋巍(1983-)，男，湖北羅田人，工程師，從事合同管理、水利水電工程及公路工程施工技術(shù)與管理工作；

張新蘭(1982-)，女，甘肅西和人，助理工程師，政工師，從事水利水電及公路工程施工技術(shù)與行政管理相關(guān)工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)