內(nèi)外模整體式鋼模臺(tái)車在現(xiàn)澆大直徑混凝土涵管中的應(yīng)用

【摘要】在大直徑混凝土涵管施工中，為了加快施工進(jìn)度、降低工程造價(jià)，提高工程施工質(zhì)量，研制了內(nèi)外模整體式鋼模臺(tái)車裝備。本文主要針對(duì)內(nèi)外模整體式鋼模臺(tái)車在現(xiàn)澆大直徑混凝土涵管施工中的應(yīng)用做簡(jiǎn)要的闡述。

【關(guān)鍵詞】?jī)?nèi)外整體式；鋼模臺(tái)車；大直徑混凝土涵管

老撾賽德三水電站位于老撾南部占巴色省，湄公河支流Xedon河的支流Xeset河上，為一引水式電站，項(xiàng)目主要任務(wù)為發(fā)電，并兼顧下游河段環(huán)境生態(tài)用水等要求。工程等別為Ⅳ等，工程規(guī)模屬?。?）型。該項(xiàng)目引水線路有壓涵管段設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆涵管，進(jìn)口端接引水明渠，末端接調(diào)壓井。涵管段全長(zhǎng)1350m，承壓最大水頭8.0m，涵管內(nèi)徑2.8m，壁厚25cm，平底寬286cm，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長(zhǎng)度12.0m，共108節(jié)，5處轉(zhuǎn)彎和連接段。

為了能確保有壓涵管的施工質(zhì)量及施工進(jìn)度，通過多種方案對(duì)比，項(xiàng)目最終采用了內(nèi)外模整體式鋼模臺(tái)車方案。通過施工過程中對(duì)鋼模臺(tái)車結(jié)構(gòu)、混凝土和鋼筋施工工藝的改進(jìn)，有效解決了大直徑薄璧有壓混凝土涵管的施工難題。提高了生產(chǎn)效率，按期完成施工并節(jié)約工程成本約180萬(wàn)元。

1、有壓涵管施工難點(diǎn)

1.1結(jié)構(gòu)尺寸大，施工質(zhì)量控制要求高、難度大

涵管的大直徑（內(nèi)徑2.8m）、薄壁結(jié)構(gòu)（壁厚0.25m）、單節(jié)長(zhǎng)度長(zhǎng)（12m）和有壓防滲的要求制約了涵管只能采取現(xiàn)澆的方式施工單節(jié)必須一次澆筑成型，施工難度大，質(zhì)量要求高。

除了滿足混凝土工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范外，業(yè)主和設(shè)計(jì)方對(duì)有壓涵管質(zhì)量要求高，當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重蜂窩、露筋等質(zhì)量問題時(shí)，涵管將做報(bào)廢拆除處理。涵管采用薄壁、全圓斷面型式，如何控制砼澆筑質(zhì)量及施工外觀質(zhì)量，是工程施工的一個(gè)難點(diǎn)。

1.2工期相對(duì)緊迫

老撾地處東南亞，雨季降雨量大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，基本不具備涵管施工條件，如要在雨季施工，則需大量增加投入成本。按施工進(jìn)度計(jì)劃分析，涵管段施工屬于施工處于項(xiàng)目關(guān)鍵線路中的關(guān)鍵點(diǎn)上，它的施工質(zhì)量與進(jìn)度，直接影響著項(xiàng)目能否提前發(fā)電和按時(shí)移交。

本項(xiàng)目有壓涵管段施工計(jì)劃工期為兩個(gè)旱季完成施工，即總體工期安排中的第二、第三個(gè)旱季。計(jì)劃工期約365天，扣除節(jié)日、天氣及其他因素影響，要求平均每3天需完成一節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)（12m）。如果按照常規(guī)普通內(nèi)外全散板支模澆筑方式進(jìn)度需要8-10天才能完成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，要滿足上述工期要求需要布置4個(gè)以上工作面同時(shí)施工才能滿足，工期壓力非常緊迫。

2、大直徑涵管國(guó)內(nèi)外施工現(xiàn)狀

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外大直徑輸水涵管型式除現(xiàn)澆混凝土涵管外、還包括HDPE管和鋼波紋管內(nèi)襯等型式。但由于老撾地處內(nèi)陸，無(wú)相應(yīng)生產(chǎn)廠家，且交通條件差，長(zhǎng)距離運(yùn)輸大直徑成品管材極不經(jīng)濟(jì)；

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)澆混凝土涵管模板主要成熟型式包括：內(nèi)外桁架加散板型式、針梁內(nèi)模與桁架加散板外模型式，而內(nèi)外模整體式臺(tái)車相關(guān)應(yīng)用及檢索到的資料極少。

內(nèi)外桁架加散板型式方案雖然可以同時(shí)開展多個(gè)工作面確保工期，但需大量增加施工人員和模板加固周轉(zhuǎn)材料，架立鋼筋、對(duì)拉鋼筋等輔材以及后續(xù)拉筋頭止水處理等工程量大，不經(jīng)濟(jì)。同時(shí)由于整體性不好，質(zhì)量控制難度大，及存在安全風(fēng)險(xiǎn)。針梁、內(nèi)模與桁架加散板外模方案至少需投入兩套模板，作業(yè)人員、周轉(zhuǎn)材料用量相應(yīng)增加，也需采用架立鋼筋、拉桿等輔材，消耗量同內(nèi)外桁架加散板型式方案一樣較大。

3、內(nèi)外模整體式鋼模臺(tái)車制作方案

3.1臺(tái)車模板結(jié)構(gòu)

3.2臺(tái)車設(shè)計(jì)方案說(shuō)明

臺(tái)車內(nèi)外模板按照標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長(zhǎng)度設(shè)計(jì)，長(zhǎng)度為12m，其余尺寸也與涵管尺寸對(duì)應(yīng)。臺(tái)車外模行走均由電機(jī)控制，行走速度為5米/分鐘；外模模板在水平方向可調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為0-80mm；模板的定位與脫模采用液壓系統(tǒng)控制。臺(tái)車內(nèi)模采用針梁模板型式，模板的相對(duì)移動(dòng)采用卷?yè)P(yáng)機(jī)卷動(dòng)控制，卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩線速度為3.3米/分鐘，移動(dòng)減速采用電機(jī)減速驅(qū)動(dòng)；脫模時(shí)內(nèi)模針梁固定不動(dòng)，模板的脫模及升降采用液壓控制油缸實(shí)現(xiàn)；模板及針梁設(shè)置有30mm間隙，兩者的控制采用兩套獨(dú)立液壓系統(tǒng)，在砼澆筑施工時(shí)相對(duì)固定；

4、試驗(yàn)段施工問題及改進(jìn)措施

項(xiàng)目結(jié)合生產(chǎn)進(jìn)行試驗(yàn)段施工，即在設(shè)計(jì)線路上進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的施工，拆模后進(jìn)行質(zhì)量檢查，分析缺陷產(chǎn)生原因，改進(jìn)施工設(shè)備和工藝。

4.1試驗(yàn)段施工質(zhì)量問題分析

試驗(yàn)段拆模后，現(xiàn)場(chǎng)檢查情況如下：蜂窩麻面較多，面積占內(nèi)表面積達(dá)5%左右；出現(xiàn)局部露筋，面積累計(jì)達(dá)0.5m2；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。無(wú)貫穿性洞、隙等影響使用功能的質(zhì)量缺陷。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(rèn)末端原因如下：外模作業(yè)窗口設(shè)置不足：窗口不足，間隔過大，導(dǎo)致混凝土入倉(cāng)后平倉(cāng)距離遠(yuǎn)，導(dǎo)致骨料集中，同時(shí)無(wú)法確保軟軸震搗器震搗到位，作業(yè)人員“盲震”，漏震情況無(wú)法避免；混凝土坍落度不夠：流動(dòng)性不足，反弧段混凝土充盈不足；混凝土入倉(cāng)跌落高度大，造成一定程度骨料離析；根據(jù)設(shè)計(jì)單位意見和施工規(guī)范，對(duì)試驗(yàn)段缺陷部位進(jìn)行缺陷處理。

4.2鋼模臺(tái)車改進(jìn)措施

為了改善上述問題，針對(duì)鋼模臺(tái)車增加作業(yè)窗口和設(shè)置簡(jiǎn)易溜槽。

1）增加作業(yè)窗口

在現(xiàn)有兩排操作窗口，即入倉(cāng)、振搗窗口，在此基礎(chǔ)上增加兩排操作窗口，為確保外模板剛度，和現(xiàn)有窗口呈梅花形布置，并設(shè)置加勁肋。增加窗口，縮短了相鄰窗口間距，便于振搗器振搗和觀察。同時(shí)，由于窗口也用于入倉(cāng)，減小了跌落高度，有利于避免粗骨料集中。

2）設(shè)置簡(jiǎn)易溜槽

采用簡(jiǎn)易溜槽，混凝土入倉(cāng)時(shí)，設(shè)置小型溜槽，避免離析

5、內(nèi)外模整體式鋼模臺(tái)車施工工藝

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)段施工改進(jìn)工藝后，最終確定內(nèi)外模整體式鋼模臺(tái)車施工工藝流程為：鋼模臺(tái)車初次組裝→內(nèi)模就位→鋼筋綁扎→外模就位→混凝土入倉(cāng)、振搗→外模移出→內(nèi)模移出→養(yǎng)護(hù)，且在涵管施工中需要把控關(guān)鍵混凝土入倉(cāng)、振搗施工工序，確保涵管施工質(zhì)量。

1）臺(tái)車初次組裝

臺(tái)車初次組裝在廠家人員指導(dǎo)下完成，主要配合設(shè)備為25t汽車起重機(jī)一臺(tái)。

2）內(nèi)模就位

內(nèi)模通過液壓裝置、連接件與針梁框架連接，通過絞盤裝置，在針梁支撐下實(shí)現(xiàn)平移。同時(shí)，針梁也可以內(nèi)模為支撐進(jìn)行平移，從而實(shí)現(xiàn)已澆筑管節(jié)的內(nèi)模脫模。每次鋼筋綁扎之前，內(nèi)模表面需進(jìn)行清理，并涂刷脫模劑。

3）鋼筋綁扎

鋼筋在加工場(chǎng)加工成型，根據(jù)管內(nèi)外環(huán)筋的曲率制成環(huán)形鋼筋彎曲平臺(tái)，并利用平臺(tái)制作環(huán)筋，運(yùn)輸車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝。在綁扎中首先在內(nèi)模頂部設(shè)置1排架立鋼筋，且鋼筋間距1m，并在架立鋼筋上固定縱向鋼筋，然后再進(jìn)行內(nèi)環(huán)環(huán)向鋼筋綁扎。

4）外模就位

外模經(jīng)液壓裝置和連接件與外模框架相連，外模框架采用軌道式行走機(jī)構(gòu)，由絞盤裝置牽引，實(shí)現(xiàn)平移。

鋼筋綁扎完成，經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收通過，進(jìn)行外模就位操作，外模同樣需涂刷脫模劑。

5）混凝土入倉(cāng)、振搗

混凝土在拌和站拌制，采用泵送二級(jí)配混凝土，碎石骨料最大粒徑20～40mm，要求和易性良好，坍落度13～15cm?；炷劣蓴嚢柢囘\(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，混凝土泵送車泵送井操作窗口入倉(cāng)，且需要控制混凝土澆筑的速度，且為了避免大體積混凝土澆筑后出現(xiàn)溫度裂縫，需要采取分層澆筑方式，且需要控制兩層混凝土澆筑時(shí)的間隔時(shí)間，分層厚度40cm，入倉(cāng)速度不大于6m3/h。同時(shí)，在澆筑混凝土后，需要采用插入式軟軸振搗器振搗，確?；炷梁芙Y(jié)構(gòu)的密實(shí)度。

6）外模移出

在混凝土澆筑完成后，養(yǎng)護(hù)12h后，采用人工拆除模板堵頭，并在拆除過程中需要注意保護(hù)橡膠止水帶，避免撕裂止水帶，影響止水效果。然后移出外模，先松開橫向千斤頂，并利用橫向油缸使得模板與混凝土脫離，實(shí)現(xiàn)外模脫離混凝土的目的。

7）養(yǎng)護(hù)

涵管內(nèi)壁采用涂刷養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)，外壁采用覆蓋土工布、灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期不小于7天。

4 澆筑工序質(zhì)量控制要點(diǎn)

1）入倉(cāng)速度：嚴(yán)格控制入倉(cāng)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），砼入倉(cāng)時(shí)間不小于3小時(shí)；中部1/3部位，砼入倉(cāng)時(shí)間不小于2小時(shí)；頂部1/3部位，砼入倉(cāng)時(shí)間不小于1小時(shí)；

2）入倉(cāng)方式：利用操作窗口，由泵送軟管，依次、循環(huán)入倉(cāng)，不得間隔（窗口）入倉(cāng)或單窗口集中入倉(cāng)。

3）振搗：作業(yè)人員佩戴照明頭燈，在可視狀態(tài)下進(jìn)行振搗和觀察，避免漏振、過振，確保振搗質(zhì)量。

6、工藝效益分析

經(jīng)實(shí)踐證明，內(nèi)外模整體式鋼模臺(tái)車（包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和改進(jìn)、施工成套技術(shù)和工藝）與同類研究和技術(shù)進(jìn)行比較，有以下優(yōu)勢(shì)：

能滿足保障現(xiàn)澆涵管外觀尺寸的剛度要求，由于模板整體性好，外觀質(zhì)量有保障。本項(xiàng)目有壓箱涵施的外觀尺寸合格率為100%；在滿足現(xiàn)澆抗浮力需求基礎(chǔ)上設(shè)備總重更合理， 本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的臺(tái)車總重量約100t。施工周期短，工效高，每節(jié)涵管（12m）施工標(biāo)準(zhǔn)周期為3天。

質(zhì)量有保障，因下料窗口改進(jìn)更合理，有利于控制施工質(zhì)量，采用該工藝實(shí)施后，有壓箱涵分部工程合格率100.0%，優(yōu)良率87.6%。

施工成本節(jié)約，在本項(xiàng)目只需投入一套設(shè)備即可滿足工期要求，同時(shí)能節(jié)省架立鋼筋、拉桿等輔助材料用量，節(jié)省模板加固周轉(zhuǎn)材料的用量及損耗，降低了支模人工成本，收益遠(yuǎn)大于鋼模臺(tái)車的加工費(fèi)用。

7、結(jié)論

綜上所述，內(nèi)外模整體式鋼模臺(tái)車具有針對(duì)性強(qiáng)，使施工變得簡(jiǎn)單，且質(zhì)量易于控制，還能極大地節(jié)約施工成本，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益與顯著的社會(huì)效益，主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)有：在現(xiàn)澆非預(yù)應(yīng)力大直徑有壓混凝土輸水涵管中，應(yīng)用內(nèi)外模整體式鋼模臺(tái)車，可加快施工進(jìn)度，降低施工成本，質(zhì)量、安全有保障；改進(jìn)了鋼模臺(tái)車結(jié)構(gòu)，并提出了未來(lái)臺(tái)車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路，除整體剛度和性能符合要求之外，還必須滿足混凝土澆筑工序質(zhì)量控制的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]單向工作面布置四臺(tái)鋼模臺(tái)車在隧洞襯砌施工中的應(yīng)用[J]. 宋金波，強(qiáng)勤國(guó). 水利建設(shè)與管理. 2012（11）

[2]大直徑現(xiàn)澆混凝土涵管模板結(jié)構(gòu)形式探討[J]. 吳邦岳，李珙. 廣東水利水電. 2004（03）