重慶牛欄口水電站引水隧洞全圓液壓針梁鋼模臺車襯砌施工

李庭堅(jiān)

【摘要】重慶牛欄口電站引水隧洞采用全圓液壓針梁鋼模臺車進(jìn)行襯砌，循環(huán)快，施工方便，質(zhì)量保障。

【關(guān)鍵詞】牛欄口電站；引水隧洞；全圓液壓針梁鋼模臺車；襯砌；施工

【Abstract】Chongqing Nulankou hydropower station diversion tunnel full-round hydraulic needle beam steel mold trolley lining， fast cycle， construction convenience， quality assurance.

【Key words】Niulanou power station；Diversion tunnel；Full-round hydraulic needle beam steel mold trolley；Lining； construction

1. 概述

1.1工程概況。

（1）牛欄口水電站位于重慶市石柱縣境內(nèi)的龍河中下游河段上，是龍河梯級開發(fā)中的第五級工程，距上游藤子溝電站38公里，是藤子溝電站的下級開發(fā)。電站以發(fā)電為主，兼有養(yǎng)殖、旅游等。電站主要建筑物有攔河壩、引水系統(tǒng)和廠房，裝機(jī)容量20MW。

（2）我標(biāo)段施工的引水隧洞襯砌長度1091.87米（樁號1+100～2+191.87）。為圓形洞型，洞襯砌厚度30cm，襯砌后凈空5.4米。隧洞末端通過漸變段（8米）與調(diào)壓井連接。

1.2臺車簡介。

（1）針梁鋼模臺車是為了隧洞的襯砌而設(shè)計(jì)的。針梁臺車能使隧洞襯砌全斷面底、邊、頂一次性成型。立模、拆模用液壓油缸執(zhí)行，定位找正由底座豎向油缸和調(diào)平油缸執(zhí)行。臺車為自行式，安裝在臺車上的卷揚(yáng)機(jī)使鋼模和針梁作相對運(yùn)動(dòng)，臺車便可向前移動(dòng)。

（2）牛欄口電站引水隧洞襯砌用的全圓針梁鋼模臺車參數(shù)如下（臺車參數(shù)表見表1）：

1.3臺車主要部件及功能。

全圓針梁鋼模液壓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(jī)構(gòu)、卷揚(yáng)牽引機(jī)構(gòu)、抗浮裝置、液壓系統(tǒng)、電器系統(tǒng)等組成。詳見圖1臺車總圖。

（1）模板總成。

模板用于隧洞的成型，隧洞的形狀和尺寸主要靠模板來制約?？紤]混凝土對模板的壓縮作用，模板的半徑較理論值大10mm。模板間用螺栓連接，每組模板由頂模、左邊模、右邊模、底模四塊組成。模板面板為δ=6mm，加強(qiáng)筋為等邊角鋼。為了加強(qiáng)模板間的整體連接強(qiáng)度，設(shè)計(jì)有模板連接梁。

（2）針梁總成。

針梁是鋼模的受力平臺和臺車行走的軌道。中心寬1.5米，高2.5米，由2塊×4組組成，為裝配式桁架組合結(jié)構(gòu)。針梁主要由槽鋼25″構(gòu)成，總長度24.5米。針梁上、下有四條40×40mm的方鋼軌道，焊接在針梁上，用于梁框的行走。

（3）梁框總成。

梁框的下部底模用螺栓連接，構(gòu)成一個(gè)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?？蚣苤饕鳛檫吥！㈨斈Ｉ炜s油缸的支撐面。

（4）底座。

針梁的兩端分別安有兩個(gè)底座，是針梁的受力支點(diǎn)，襯砌時(shí)臺車的全部重量和澆筑所承載的力全部落在兩個(gè)底座上。

（5）抗浮裝置。

為了防止?jié)仓^程中鋼模受到混凝土產(chǎn)生的浮力而發(fā)生移動(dòng)，在鋼模兩端安裝八個(gè)抗浮千斤頂，立模后將千斤頂與巖基面抵緊。

（6）行走機(jī)構(gòu)。

行走機(jī)構(gòu)是由支座和多個(gè)滾輪等組成，模板和針梁可通過卷揚(yáng)機(jī)的牽引在行走架的滾輪上作相對移動(dòng)。

（7）水平、垂直對中調(diào)整機(jī)構(gòu)。

在針梁的前后兩端安裝兩個(gè)豎向油缸，通過油缸的伸縮針梁可作上下移動(dòng)。前后底座上分別安裝一個(gè)水平油缸，利用其收縮來完成針梁的水平擺動(dòng)。水平移動(dòng)最大幅度為200mm，垂直移動(dòng)的最大幅度370mm。

（8）牽引機(jī)構(gòu)。

由擺線針輪減速器驅(qū)動(dòng)雙卷筒作同步旋轉(zhuǎn)，電機(jī)功率7.5KW，牽引力3.5t。卷揚(yáng)牽引機(jī)構(gòu)安裝在針梁的中部，卷揚(yáng)機(jī)有兩個(gè)鋼絲繩卷筒，之間用鏈條連接，兩個(gè)卷筒的鋼絲繩分別與框架前后連接，從而帶動(dòng)針梁和模板作相對運(yùn)動(dòng)。

（9）液壓系統(tǒng)。

液壓系統(tǒng)由3個(gè)頂模油缸、6個(gè)側(cè)模油缸、4個(gè)豎向油缸、2個(gè)水平油缸和一套泵站組成，臺車的立模、拆模、定位找正工序都由液壓油缸的伸縮來完成。

（10）電器系統(tǒng)。

電器系統(tǒng)主要對液壓系統(tǒng)油泵電機(jī)的開關(guān)和卷揚(yáng)機(jī)電機(jī)的正、反運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行控制，實(shí)際上是一個(gè)操作柜。

2. 臺車襯砌施工

2.1臺車的安裝。

臺車為組合式鋼結(jié)構(gòu)，最長件7.2米，最重件3t，隧洞的開挖直徑為6米，隧洞設(shè)計(jì)開挖空間不能滿足臺車的安裝要求，需在臺車安裝的范圍內(nèi)進(jìn)行隧洞擴(kuò)挖，并在安裝范圍內(nèi)打32根22的錨桿。錨桿長度4米，采用錨固劑進(jìn)行錨固，出露端頭加工成彎鉤，保證單根錨桿承重5噸以上。臺車安裝的最小起吊空間不小于1.2米，具體尺寸參見圖2。臺車組件用汽車運(yùn)至洞內(nèi)后，用5t葫蘆人工進(jìn)行吊裝。

2.2扎筋。

（1）因?yàn)榕_車的針梁較長（24.5米），澆筑時(shí)臺車支座和部分針梁將占據(jù)下一倉的一定位置。隧洞高6米，必須通過搭設(shè)架子才能達(dá)到上半圓的高度。為此，在已有的臺車伸出端頭制作一簡易的鋼筋臺架，臺架不需拆除，只要將撐到底板的兩根直立鋼管拆除，其余部分隨臺車的針梁一起移動(dòng)，縮短扎筋搭腳手架的時(shí)間，且方便。

（2）如圖3所示，臺架用兩根100鋼管與臺車的針梁焊接，伸出長度能滿足一倉的扎筋要求（即從上一倉的襯砌末端算起10.5長即可）。在電器系統(tǒng)操作平臺斜向上焊接兩根16#工字鋼作為支撐。兩根100鋼管的表面焊接一排（間距1.5米）50腳手架管，腳手架管單根長4.5米，兩端對稱靠近巖基面，再在該層架管上用50搭設(shè)一層腳手架，高度離洞底4.5米～5.5米。腳手架間用扣件連接，頂面鋪搭竹跳板，并用鐵絲將竹跳板與腳手架管固定。

（3）在100鋼管遠(yuǎn)離臺車端頭豎立兩根50腳手架管，用扣件連接，臺車移動(dòng)時(shí)將其暫時(shí)拆除，臺車校正后恢復(fù)。

2.3立模。

2.3.1移動(dòng)針梁。

（1）首先，需移動(dòng)針梁，針梁長度必須橫跨即將澆筑的倉面。針梁的移動(dòng)通過固定鋼模利用卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩的牽引來完成（針梁和模板作相對移動(dòng)，即固定針梁移動(dòng)鋼模，固定鋼模移動(dòng)針梁）。

（2）針梁移到位后，在基座下面墊枕木，通過基座上的豎向油缸將基座與枕木緊密接觸，使整個(gè)臺車的重量均落在前后基座上。利用全站儀放樣檢查臺車軸線是否與隧洞軸線一致，如不一致，用臺車的水平和垂直對中機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，直至臺車軸線與隧洞軸線的偏差在規(guī)范允許范圍內(nèi)為止。

2.3.2移動(dòng)模板。

（1）固定針梁，即可將模板滑向倉面，鋼?；瑒?dòng)時(shí)，支撐鋼模的油缸處于收縮狀態(tài)。鋼模末端與上一倉面的搭接長度不小于10cm，以免伸模受力造成上一倉混凝土的缺邊掉角。

（2）鋼模伸開時(shí)，先撐開底模和側(cè)模，頂模要在左側(cè)模板伸開與頂模形成一道約400mm～500m的縫后，通過伸頂模油缸，頂模不斷向上升起，直至與左側(cè)模面板形成圓弧型，然后用螺栓和銷軸將左側(cè)模板與頂模連接固定。

2.3.3模板加固。

完成模板的成型定位后，將臺車的48個(gè)單耳螺旋千斤與鋼模連接梁擰緊加固，再將鋼模兩端的八個(gè)抗浮千斤頂與基巖或已澆混凝土面緊密抵觸，保證鋼模不變形移位。

2.3.4端頭模板。

鋼模臺車的澆筑除第一倉外，一般均為單頭擋模，臺車制作時(shí)只設(shè)計(jì)了端模的固定構(gòu)件（由焊接角鐵和螺栓組成），封模時(shí)應(yīng)根據(jù)鋼模外側(cè)的超欠挖情況用木板加工，因混凝土施工縫處需設(shè)止水帶，襯砌鋼筋必須出露一定的長度，端頭木模只能采用小塊拼裝，縫隙用水泥袋子堵塞。

2.4澆筑。

（1）混凝土在攪拌場拌和后用3m3攪拌車運(yùn)至洞內(nèi)，用砼泵輸送入倉。在底模和側(cè)模部位，砼入口為工作窗口（參見圖4），要保證砼澆筑飽滿，入料順序非常重要，必須先下后上、先里后外。頂模由注漿孔注漿，如頂拱超挖大，注漿孔注到一定厚度后，需從端頭模板處接入注漿管，倒退式入料。

（2）混凝土的振搗順序與注漿順序一致，通過工作窗伸入振搗棒進(jìn)行振搗。鋼模臺車一般采用附著式振搗器。其實(shí)，臺車澆筑到頂拱位置時(shí)，因泵送混凝土的坍落度較大（14～16cm），且混凝土通過砼泵后有一定的壓力，漿液靠著重力的作用向下（分力指向模板）流動(dòng)，澆筑同樣可以飽滿密實(shí)、表面光潔。

2.5拆模

為了加快澆筑的循環(huán)進(jìn)度，在混凝土澆筑到頂拱范圍內(nèi)時(shí)，適當(dāng)加入早強(qiáng)劑（膠材的2～3%），混凝土澆筑8～12小時(shí)后可進(jìn)行拆模（如超挖較大洞段宜推遲拆模時(shí)間）。鋼模臺車的拆模先拆端頭模板，在模板移動(dòng)前對端頭混凝土面進(jìn)行打毛沖洗。將臺車內(nèi)支撐模板的螺旋千斤頂及其他支撐物件松開，啟動(dòng)油缸電機(jī)，收縮頂模油缸，使頂模與側(cè)模脫開，形成400～500mm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。當(dāng)下一倉面準(zhǔn)備好后，移動(dòng)臺車針梁，進(jìn)入下一倉的澆筑循環(huán)。

3. 結(jié)束語

3.1鋼模臺車與普通小鋼模的比較。

（1）鋼模臺車價(jià)格比小鋼模拼裝貴出很多，占的空間很大（總長約28米），該臺車重約70t，價(jià)格65萬元，澆筑過程中運(yùn)輸

車輛不能穿過臺車進(jìn)行運(yùn)輸。初期安裝和末期拆除時(shí)間長，運(yùn)輸難度大。但臺車安裝后，由于采用液壓系統(tǒng)控制，模板和針梁的移動(dòng)均較為方便，正常情況下將臺車模板收縮移到新的澆筑倉面并校正加固不超過3小時(shí)，拆模和立模幾乎是同道工序的工作，縮短澆筑循環(huán)周期，平均每36小時(shí)可完成一個(gè)循環(huán)的澆筑，每月襯砌長度在200米以上。小鋼模拼裝的立模和拆模將會耗去數(shù)倍的時(shí)間和人力，循環(huán)時(shí)間大大延長。

（2）鋼模臺車可以減少施工工人的數(shù)量。入料過程中，倉面只需3個(gè)人即可完成注將管的換管和振搗等工作，不需進(jìn)行邊澆筑邊升模加固等瑣碎的工作。

（3）臺車?yán)喂谭€(wěn)定。臺車一旦定位后，臺車高強(qiáng)度的型鋼組合結(jié)構(gòu)和抗浮千斤頂保證了臺車的穩(wěn)固性，不產(chǎn)生變形。由于模板接縫少，澆出的砼表面光潔，外觀質(zhì)量好。

（4）臺車可進(jìn)行二次改裝，如有圓形隧洞砼襯砌，只需對臺車的模板（半徑尺寸）等部分構(gòu)件進(jìn)行改裝即可使用。

3.2全圓針梁鋼模臺車襯砌注意事項(xiàng)。

（1）臺車必須按照先下后上、先里后外的澆筑振搗順序，否則底版部位常常因?yàn)橥ǖ蓝氯仍驖仓伙枬M，形成一道或數(shù)道坑槽（空洞）。

（2）澆筑到達(dá)頂拱部位后，需按順序入料，澆筑過程中如有其他原因造成停頓，時(shí)間稍長已入倉的混凝土初凝，新入倉混凝土流入的通道減小，由于砼泵的壓力，使得局部產(chǎn)生較大的壓力，破壞鋼模。如發(fā)現(xiàn)有初凝情況，且澆筑未飽滿，應(yīng)及時(shí)處理。

（3）臺車移到新澆筑倉面時(shí)，應(yīng)保證模板末端與已澆砼的搭接長度不小于10cm，否則會因伸模時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)大壓力將已澆砼邊緣破壞，造成缺邊掉角。