鋼模臺車在現(xiàn)澆大直徑混凝土管涵中的應(yīng)用

李 新，劉金林，覃政和

（1.北方國際合作股份有限公司，北京100040；2.廣東省水利水電第三工程局有限公司，廣東 東莞523710）

1 工程概況

老撾XESET3水電站工程由首部樞紐、引水道、調(diào)壓井、壓力鋼管、發(fā)電廠房組成，引水道有明渠段和壓力涵管段。壓力涵管段設(shè)計采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆涵管，進口端接引水明渠，末端接調(diào)壓井。涵管段全長1350 m，承壓最大水頭8.0 m，涵管內(nèi)徑2.8 m，壁厚25 cm，平底寬286 cm，標準節(jié)長度12.0 m，共108節(jié)。老撾地處東南亞，雨季降雨量大、持續(xù)時間長，基本不具備涵管施工條件。按施工進度計劃分析，涵管段施工屬于施工關(guān)鍵線路，制約項目工程總發(fā)電目標。

涵管段施工計劃工期為兩個旱季，即2014年11月～2015年4月，和2015年11月～2016年4月，工期約365 d，扣除節(jié)日、天氣及其他因素影響，平均每3 d需完成一節(jié)標準節(jié)。

涵管斷面尺寸相見圖1。

圖1 涵管標準斷面圖

業(yè)主和設(shè)計方對壓力涵管質(zhì)量要求高，出現(xiàn)嚴重蜂窩、露筋等質(zhì)量問題時，涵管將做報廢拆除處理。若采用傳統(tǒng)或其他施工工藝，勢必增加人工和材料投入，成本控制有一定壓力。

為達到工程項目安全、質(zhì)量、工期和成本控制目的，選用了內(nèi)外模整體式鋼模臺車，并通過對鋼模臺車的改進和施工工藝的改進，解決了施工質(zhì)量控制難點問題，總結(jié)出了一套應(yīng)用于現(xiàn)澆非預(yù)應(yīng)力大直徑壓力混凝土輸水涵管的鋼模臺車結(jié)構(gòu)設(shè)計注意事項和質(zhì)量控制施工工藝的技術(shù)成果。

2 方案比選

2.1 備選方案可行性分析

2.1.1 內(nèi)、外模全散板拼裝方案

優(yōu)點：可同時展開多個工作面，一次性投入不大；

缺點：1）雖然可以同時開展多個工作面確保進度，但同時需大量增加施工人員和模板加固周轉(zhuǎn)材料；2）架立鋼筋、對拉鋼筋等輔材以及后續(xù)拉筋頭止水處理等工程量大；3）由于整體性不好，質(zhì)量控制難度大，也存在一定安全風險。

2.1.2 內(nèi)、外模整體式鋼模臺車方案

優(yōu)點：1）施工效率高，投入1臺即可滿足進度要求；2）可省下架立鋼筋、拉桿等消耗性輔材；3）無需用于模板體系加固的周轉(zhuǎn)性材料（及損耗）；4）由于整體性好，外觀質(zhì)量和安全有保障。

缺點：一次性投入較大。

2.1.3 針梁、內(nèi)模和外?？蚣芘渖宸桨?/p>

優(yōu)缺點與方案2基本相同；不同之處：外模散板采用標準模板，隨混凝土澆筑分層安裝。優(yōu)點：因散板外模分層加高，便于施工振搗。缺點：需增加模板安裝工，以及相應(yīng)人工費。且當方案2中外模作業(yè)窗口設(shè)置合理時，同樣可滿足施工振搗要求。

2.2 方案確定

綜合考慮質(zhì)量、安全、進度、成本等各方面因素，選用方案2，即內(nèi)、外模整體式鋼模臺車方案。

內(nèi)、外模整體式鋼模臺車見圖2：

圖2 內(nèi)、外模整體式鋼模臺車

3 方案實施

3.1 試驗段施工

3.1.1 計劃方案

結(jié)合生產(chǎn)進行試驗段施工，即在設(shè)計線路上進行標準節(jié)的施工，拆模后進行質(zhì)量檢查，可分以下3種情況：

（1）若質(zhì)量合格：直接進行后續(xù)標準節(jié)施工。

（2）有質(zhì)量缺陷但不影響使用功能：按規(guī)范進行缺陷修補，分析缺陷產(chǎn)生原因，改進施工設(shè)備和工藝。

（3）不合格：采用液壓破碎拆除，分析原因，改進設(shè)備和工藝，再次進行試驗段施工。

3.1.2 方案實施

（1）鋼模臺車組裝

在廠家人員指導(dǎo)下，完成剛模臺車組裝和調(diào)試。

（2）施工準備

1）人員準備，投入必要的施工人員和現(xiàn)場管理人員，特別是混凝土搗工，要做到定機定崗，管理人員負責現(xiàn)場旁站，進行質(zhì)量控制。

2）方案交底：管理人員和施工人員全員參與由項目部組織的專項技術(shù)交底，明確施工工藝、質(zhì)量控制要求。

3）材料準備：采用泵送二級配混凝土，碎石骨料最大粒徑20～40 mm，要求和易性良好，坍落度13～15 cm。

（3）實施

按計劃方案實施，主要控制混凝土拌和物質(zhì)量、分層厚度、入倉速度、振搗等。

1）內(nèi)外模均涂刷脫模劑；

2）作業(yè)人員進行充分技術(shù)交底，在工人中選擇有經(jīng)驗、有責任心的人員負責混凝土入倉、震搗；

3）震搗設(shè)備采用插入式震搗棒；

4）采用泵送二級配混凝土，坍落度13～15 cm；

5）分層澆筑，分層厚度40 cm，入倉速度不大于6 m3/h。

3.2 一次檢查

3.2.1 檢查

涵管設(shè)計采用C25混凝土，按實際試驗結(jié)果，混凝土澆筑24 h后，可滿足拆模強度要求。

試驗段拆模后，現(xiàn)場檢查情況如下：

（1）蜂窩麻面較多，面積占內(nèi)表面積達5%左右；

（2）出現(xiàn)局部露筋，面積達0.5 m2；

（3）缺陷出現(xiàn)部位均位于外模相鄰下料窗口之間的涵管內(nèi)壁反弧段部位；

（4）無貫穿性洞、隙等影響使用功能的質(zhì)量缺陷。

3.2.2 分析

根據(jù)現(xiàn)場實際檢查情況，引起質(zhì)量缺陷的主要原因是“骨料離析”和“漏震”， 分析施工工藝、施工設(shè)備和相關(guān)資料，確認末端原因如下：

（1）外模下料窗口設(shè)置不足：下料窗口不足，間隔過大，導(dǎo)致混凝土入倉后平倉距離遠，導(dǎo)致骨料集中，同時無法確保軟軸震搗器震搗到位，作業(yè)人員“盲震”，漏震情況無法避免；

（2）混凝土坍落度不夠：流動性不足，反弧段混凝土充盈不足；

（3）混凝土入倉跌落高度大：造成一定程度骨料離析。

3.2.3 處理

根據(jù)設(shè)計單位意見和施工規(guī)范，對缺陷部位進行缺陷處理。

3.3 技術(shù)改進

3.3.1 改進措施

（1）設(shè)備改進

增加下料窗口，在現(xiàn)有兩排下料窗口基礎(chǔ)上，增加兩排下料窗口，為確保外模板剛度，和現(xiàn)有下料窗口呈梅花形布置，并設(shè)置加勁肋。

（2）工藝改進

1）采用簡易溜槽，混凝土入倉時，設(shè)置小型溜槽，避免離析。

2）嚴格控制入倉速度，入倉速度在不產(chǎn)生冷縫前提下，宜慢不宜快，具體控制要求為：底部1/3部位（按斷面的垂直高度方向），混凝土入倉時間不小于3 h；中部1/3部位，混凝土入倉時間不小于2 h；頂部1/3部位，混凝土入倉時間不小于1 h；

混凝土配合比改進：

1）涵管底部仰拱部位，采用一級配混凝土，坍落度 16～18 cm；

2）涵管中部側(cè)墻部位，采用二級配混凝土，坍落度 16～18 cm；

3）涵管頂部拱頂部位，采用二級配混凝土，坍落度 14～16 cm；

4）均添加適量減水劑。

3.3.2 原理說明

（1）增加下料窗口，縮短了相鄰下料窗口間距，便于振搗器振搗和觀察。同時，由于下料窗口也用于入倉，減小了跌落高度，有利于避免粗骨料集中。

（2）溜槽采用，進一步避免了離析。

（3）改進混凝土配合比：底部采用一級配混凝土，提高了混凝土流動性，有利于反弧段充盈；中部采用二級配混凝土，相對底部混凝土減少了水泥用量，坍落度不變；頂部采用二級配混凝土，相對中部混凝土坍落度減小，進一步減小水泥用量，避免由于混凝土凝固過程中的膨脹、收縮所導(dǎo)致的溫度裂縫。

3.4 改進方案實施和二次檢查

按改進方案，進行了第二節(jié)涵管施工，經(jīng)甲方、設(shè)計、監(jiān)理和施工方現(xiàn)場聯(lián)合檢查，混凝土澆注工序質(zhì)量和外觀質(zhì)量滿足合格質(zhì)量標準。

3.5 方案實施及實施效果

3.5.1 施工順序

通過試驗段施工，總結(jié)涵管施工順序：臺車針梁定位→內(nèi)模就位→鋼筋安裝→外模就位→端頭模及止水安裝→混凝土澆筑→內(nèi)、外模拆除→養(yǎng)護。

3.5.2 施工

為了便于道槽排水，涵管施工自低處即調(diào)壓井處開始逐節(jié)施工。原計劃2014年11月～2015年4月和2015年11月～2016年4月2個旱季完成涵管施工，由于采用鋼模臺車，克服了雨季不能施工的困難，并由最初7 d一節(jié)，逐步提快到3 d一節(jié)的進度，自2014年12月開始，至2016年1月底完成所有涵管施工，為整個項目提前發(fā)電創(chuàng)造了條件。

3.5.3 實施效果

（1）項目采用的內(nèi)外模整體式鋼模臺車的結(jié)構(gòu)設(shè)計，保障了現(xiàn)澆涵管外觀尺寸的剛度要求，外觀尺寸合格率100%；質(zhì)量有保障，因下料窗口改進更合理，有利于控制施工質(zhì)量，分部工程合格率100.0%，優(yōu)良率87.6%。

（2）施工周期短，工效高，每節(jié)涵管（12 m）施工標準周期為3 d。

（3）成本控制：節(jié)約了周轉(zhuǎn)材料、輔助材料，降低了支模人工成本，收益遠大于剛模臺車購置費用。

（4）安全管理：無安全事故發(fā)生。

（5）社會效益：由于確保了質(zhì)量、安全和進度，在老撾政府和業(yè)主老撾國家電力公司中取得了良好的口碑。

現(xiàn)澆完成的涵管效果見圖4。

圖4 拆模后養(yǎng)護和外觀質(zhì)量

4 結(jié)束語

通過鋼模臺車施工方案的比選、試驗、實施、檢查、改進和總結(jié)，實施成果包括以下幾個方面：

（1）在現(xiàn)澆非預(yù)應(yīng)力大直徑壓力混凝土輸水涵管的施工中，應(yīng)用內(nèi)外模整體式鋼模臺車，可加快施工進度，降低施工成本，質(zhì)量、安全有保障。

（2）改進了鋼模臺車結(jié)構(gòu)，增設(shè)下料窗口，兼具框梁散板式外模的質(zhì)量可控性優(yōu)點和整體式外模的高效優(yōu)勢，并總結(jié)了今后臺車結(jié)構(gòu)設(shè)計的思路。即：除整體剛度和性能符合要求之外，還必須滿足施工過程中混凝土澆筑工序質(zhì)量控制的要求。

（3）總結(jié)出1套先進、高效率、高質(zhì)量、安全的大直徑壓力混凝土輸水涵管現(xiàn)澆施工技術(shù)，包括混凝土配合比、施工工藝等方面。

（4）降低了成本、縮短了工期、提高了工程質(zhì)量，取得了顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。

（5）今后類似工程項目，在包括臺車結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工方法等方面，可直接應(yīng)用本次施工經(jīng)驗和成果。