全圓針梁鋼模臺車在長隧洞混凝土施工中的應(yīng)用

譚 明 軍

(中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司,四川 成都 610091)

1 概 況

引水隧洞上平段長約4.8 km，開挖斷面為馬蹄型(7.6×5.8 m)，襯砌后為直徑6.7 m的圓型斷面。由于只有兩條施工支洞，工作面數(shù)量受限，在工期安排緊張的情況下，如何進(jìn)行快速襯砌是本工程的重點研究項目之一。

在國內(nèi)水電站中，一般采用邊頂拱式鋼模臺車進(jìn)行隧洞全圓混凝土施工，混凝土分層多次澆筑，工序繁多，耗時長。全圓式針梁鋼模臺車是一種混凝土澆筑一次成型的專用機(jī)械施工設(shè)備，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，尤其能保證隧洞混凝土的澆筑質(zhì)量，特別是混凝土表面光滑平整、接縫處無錯臺現(xiàn)象，同時也降低工序間的干擾，便于進(jìn)行流水化施工，降低勞動強(qiáng)度，提高工效，加快施工進(jìn)度。

2 主要技術(shù)方案

引水隧洞上平段全長4.8 km，最大高差70 m，最大縱坡為15%，最小水平向曲線半徑為342 m，混凝土襯砌后為直徑6.7 m的圓形結(jié)構(gòu)。

引水隧洞上平段設(shè)置有1號、2號條施工支洞，可形成2個混凝土施工通道。引水隧洞全段采用5套不同尺寸的全圓針梁鋼模臺車進(jìn)行混凝土襯砌，具體布置見圖1所示。

圖1 引水隧洞混凝土襯砌施工工作面劃分圖

引水隧洞開挖完畢后，從樁號2+454處分別向1號支洞、2號支洞兩個方向進(jìn)行混凝土襯砌施工，每個方向分別布置兩臺針梁臺車，進(jìn)行跳倉襯砌。

2.1 針梁鋼模臺車澆筑段施工

2.1.1 針梁鋼模臺車結(jié)構(gòu)形式

針梁鋼模臺車有3種結(jié)構(gòu)形式，分別為6 m長、12 m長和15 m長三種，各型臺車技術(shù)參數(shù)見表1所示。

針梁鋼模臺車是為了電站隧洞的整體襯砌面設(shè)計。針梁臺車襯砌隧洞全圓斷面底、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動，臺車便可向前后移動。

表1 針梁鋼模臺車技術(shù)參數(shù)統(tǒng)計表

全圓針梁式液壓鋼模臺車主要有模板總成、針梁總成、梁框總成、水平和垂直對中和調(diào)整機(jī)構(gòu)、卷揚(yáng)牽引機(jī)構(gòu)、抗浮裝置等組成。

模板總成用于隧洞的成形，每組模板由頂模、左邊模、右邊模、底模四塊組成，模板間用螺栓聯(lián)接，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)計有模板連接梁。

針梁總成是鋼模的受力支撐平臺和臺車行走的軌道。針梁上、下有四條40×40 mm的方鋼軌道，焊接在針梁上。為了運輸和安裝方便，針梁分為5組(15 m襯砌長度)，每組由為上下兩塊桁架組成，其間用高強(qiáng)螺栓連接。

由于每倉混凝土一次性澆注，當(dāng)澆注速度過快時，鋼模將受到混凝土產(chǎn)生的浮力的影響。為了不使鋼模在浮力作用下向上移動，在鋼模兩端安裝4個抗浮千斤頂，制約上浮力的作用，在前后抗浮架上安裝4個側(cè)向千斤頂，使針梁和鋼模不產(chǎn)生側(cè)向位移。

2.1.2 臺車安裝

針梁鋼模臺車安裝施工程序如下：

底模安裝→底模調(diào)整→托架安裝→針梁安裝→梁框安裝→左右邊摸安裝、調(diào)整→頂模安裝、調(diào)整→卷揚(yáng)系統(tǒng)安裝→液壓系統(tǒng)安裝、調(diào)整。

2.1.3 針梁鋼模臺車混凝土施工

2.1.3.1 臺車立模

利用附加行走機(jī)構(gòu)及臺車卷揚(yáng)系統(tǒng)將臺車行走到襯砌位置,通過垂直和水平支撐腳使套梁和針梁相對固定。操作豎向油缸，將臺車前后底座支承牢固。操作側(cè)向油缸和頂模油缸，調(diào)整左、右邊模及頂模，使之就位。旋緊螺旋千斤頂，將模板支承牢固。借助測量儀器，操作豎向油缸和橫向調(diào)整油缸，使模板斷面與隧洞斷面中心重合一致。將針梁前后水平和垂直方向的通過支撐千斤頂緊。釆用木模散板立模封堵。

2.1.3.2 混凝土澆筑

針梁鋼模臺車模板安裝完成后，進(jìn)行全圓結(jié)構(gòu)混凝土一次性連續(xù)澆筑。根據(jù)不同位置采用不同的入料窗口進(jìn)行泵送入料。

底模混凝土經(jīng)底模工作窗入料，進(jìn)行澆筑，時間3～4 h。澆筑時為使混凝土表面光滑、減少氣泡缺陷，應(yīng)在澆筑過程中用附著式振動器或插入式振搗器振搗。

邊?；炷两?jīng)邊模工作窗入料，進(jìn)行澆筑，時間5～6小時。為保證臺車受力均勻，左右模板混凝土應(yīng)間隔澆筑，其混凝土表面高差應(yīng)不大于0.5 m且每澆筑一層混凝土，即用插入式振搗器進(jìn)行振搗。

頂?；炷劣身斈Ｗ{口入料，進(jìn)行澆筑，時間約3 m。頂模澆筑時應(yīng)注意觀察混凝土注入情況，發(fā)現(xiàn)混凝土澆筑滿時，應(yīng)立即停止泵送混凝土，以免頂部模板局部壓力過大，造成模板變形?；炷翝仓旰?，用附著式振搗器振搗。

2.1.3.3 脫模

混凝土澆筑完成約12小時后已經(jīng)達(dá)到脫模強(qiáng)度要求，臺車即可進(jìn)行脫模，首先松開各螺旋支承千斤，啟動液壓系統(tǒng)；然后收縮頂模油缸，使頂模脫離；再依次收縮右側(cè)油缸和左側(cè)油缸，使右邊模和左邊模依次脫離；最后向上伸出豎向油缸，使底模脫離。

2.1.3.4 行進(jìn)

脫模后，將針梁前后的抗浮和水平抗移千斤松下，然后將套梁和針梁之間的支撐腳脫離，開動卷揚(yáng)機(jī)，使臺車進(jìn)入下一倉位。

2.2 跳倉澆筑

引水隧洞混凝土襯砌工程量大，施工工期緊，為加快混凝土襯砌施工進(jìn)度，采用跳倉澆筑的形式進(jìn)行混凝土襯砌，跳倉施工方法見圖2。

圖2 引水隧洞混凝土針梁鋼模臺車跳倉施工方法圖

跳倉澆筑在同一工作面有兩臺針梁鋼模臺車進(jìn)行混凝土襯砌施工，一臺在前，一臺在后，前面一臺針梁鋼模臺車超前后面鋼模臺車不超過3倉進(jìn)行混凝土襯砌，后面一臺針梁臺車，進(jìn)行預(yù)留倉位的混凝土襯砌。

當(dāng)兩臺針梁鋼模臺車距離過近時，襯砌施工將相互打攪，難以發(fā)揮兩臺針梁臺車襯砌的效率，造成人員窩工，現(xiàn)場停滯現(xiàn)象。若兩臺臺車相距一倉，后一臺針梁臺車首先進(jìn)行混凝土襯砌，混凝土澆筑完成后進(jìn)行前一臺針梁臺車的襯砌施工，前一臺針梁臺車與后一臺針梁臺車之間預(yù)留一個倉位未進(jìn)行襯砌，當(dāng)前一個倉位混凝土襯砌完成后需要等待凝期，這是后一臺針梁臺車已完成拆模，并需要向前行進(jìn)進(jìn)行下一倉備倉，但是由于前一臺針梁臺車還未拆模，這就導(dǎo)致后一臺針梁臺車無法進(jìn)行移動，造成窩工。

但是兩臺針梁臺車之間的距離也不能太大，由于引水隧洞斷面形式為馬蹄形，斷面尺寸為7.6 m×7.6 m，支護(hù)后底腳寬度為5.63 m，只能單臺設(shè)備進(jìn)行供料。當(dāng)兩臺針梁臺車相距較遠(yuǎn)時，泵機(jī)將無法送料。因此綜合考慮連續(xù)施工和泵機(jī)的泵送能力，兩臺針梁鋼模臺車之間的最佳間隔倉位為2～3倉。

3 結(jié) 語

厄瓜多爾索普拉多拉水電站引水隧洞采用全圓式針梁鋼模臺車技術(shù)進(jìn)行混凝土澆筑，保證了隧洞混凝土的質(zhì)量，特別是混凝土表面光滑平整，接縫處無錯臺現(xiàn)象，同時也降低工序間的干擾，便于進(jìn)行無縫銜接施工。全圓式針梁鋼模臺車技術(shù)的使用，降低勞動強(qiáng)度，提高施工工效，加快了施工進(jìn)度。

厄瓜多爾保特-索普拉多拉水電站是中國葛洲壩集團(tuán)公司在南美洲的第一個國際水電工程，研究成果的應(yīng)用對提高水電行業(yè)施工技術(shù)水平、增加公司的國際市場競爭力等方面具有極其重要的意義。