鋼模臺車在引黃入晉總干3#隧洞施工中的應用

何匯東

（海南省三亞市大隆水利工程管理局，海南 三亞 572000）

1 工程概況

萬家寨引黃入晉工程位于山西省西北部，從黃河調水滋潤三晉大地、改善城市供水狀況和滿足農業(yè)發(fā)展的需要，是山西人民長期的期盼與奮斗目標。

萬家寨引黃入晉工程是從萬家寨水利樞紐取水，由總干線、南干線、聯(lián)接段和北干線等部分組成，工程段全線總長371.45 km，設計引水流量為48 m3/s，年引水量12 億m3，是山西省有史以來最大的水利建設項目，也是具有挑戰(zhàn)性的世界級跨流域引水工程，詳見引黃入晉總布置示意圖（圖1）。

圖1 萬家寨引黃入晉工程總布置圖

萬家寨引黃入晉總干1#、2#隧洞為引水支洞，3#洞 為輸水主洞，三條洞呈“Y”形布置，是引黃入晉總干線的首部，也是聯(lián)接萬家寨水利樞紐與總干一級泵站的關鍵咽喉部位，其中1#（洞長139 m）、2#隧洞（洞長126.3 m），內徑均為4 m 的圓形有壓隧洞，3#隧洞（洞長812.2 m），內徑為5.6 m 的圓形有壓隧洞，設計流量為48 m3/s。

1#、2#、3#隧洞混凝土襯砌工程是在前一承包商（馬萬水工程隊）開挖完成兩年后進行的，1998 年9 月按1#、2#、3#的順序，采取先底拱、后邊頂拱襯砌方法進行。進出施工的唯一通道位于大青溝偏萬公路旁地下深90 m、直徑3 m 的支（總）01-1 施工豎井。本文重點介紹3#隧洞鋼模臺車在混凝土襯砌施工中的應用。

2 鋼模臺車設計參數的確定

1）鋼模臺車設計控制尺寸。鋼模臺車外形控制尺寸，依據3#隧洞設計斷面洞徑5.6 m，考慮臺車各組件通過3 m 豎井及洞內運輸條件受限，考慮組裝及拆除地點（設在1#、2#、3#隧洞叉管段）的可行性，考慮洞內通行機械及鋼模臺車穿行要求，經過研究確定隧洞邊、頂拱一次澆筑斷面尺寸（邊頂拱施工范圍為270°，底拱90°已采用拉模施工完成）。

2）設計襯砌厚度：隧洞襯砌厚度為0.4～0.6 m，局部地段設計襯砌厚度為1.0 m，以后者作為臺車設計的基本荷載。

3）允許超挖及局部過大超挖量。根據施工水平及施工條件，鋼模臺車設計時采用的允許超挖厚度為0.3 m，局部過大超挖厚度為0.2～0.5 m，采用0.5 m。

4）臺車下通行的施工機械、人員的控制尺寸?？紤]電瓶車外形尺寸2.42 m×0.92 m×1.55 m 及施工人員等，臺車下凈空為2.45～2.55 m。最大寬度2.0 m，臺車軌距為2.2 m。

5）洞內零星材料起吊重量 根據現場施工條件不超過3 t。

6）澆筑段長度：根據施工縫長度10 m 一塊（考慮特殊地質地段，分段長度需要調整，由兩節(jié)長5.0 m 的模板組成），考慮跳倉搭接長度為14 cm，鋼模設計總體長度為10.14 m，每節(jié)模板由單體分塊組成，且均考慮豎井內運輸的最大幾何尺寸。

7）鋼模部分單位長度用鋼量為120 kg/m2，屬于合理范圍。

3 鋼模臺車構造的設計

由于1#、2#、3#隧洞深埋在交通道路地面以下90 m處，通過直徑3 m 的豎井作為對外聯(lián)絡通道，因此模板及臺車每個部件的設計均有考慮運入洞內的最大尺寸問題和在洞內組裝及拆除的位置及方法可行性問題等綜合因素。

該鋼模臺車組裝是通過借助在1#、2#、3#隧洞的叉洞段頂部預先埋設的錨環(huán)，通過卷揚、電動葫蘆等小型設備完成組件安裝和分體拆除的。運行時只需對鋼模橫向調位絲桿即可實現，通過臺車車架柱、垂直千斤頂絲桿及鋼?；顒鱼q軸傳導受力，受力明確，結構簡單，通過牽引裝置行走。3#隧洞鋼模臺車示意圖如圖2。

圖2 萬家寨引黃入晉3#隧洞鋼模臺車 單位：mm

計算模型的鋼模板拱梁選取按雙鉸截面圓拱設計，面板按三邊支承一邊自由板計算，拱梁間次梁（縱向）近似簡支梁計算，進行計算機建模，采用結構力學超靜定結構計算各部位最大受力及正負彎矩、變形及整體穩(wěn)定性，鋼模精度，主次梁依據模板分塊，通過按強度驗算和按撓度驗算，取鋼模面板厚度為6 mm。主次梁均采用8 mm 厚的鋼板加工成“I”及“[”型梁。最大正負彎矩區(qū)采用加強措施，模板進料孔考慮進料振搗的必要性及可操作性，設在頂拱處，頂拱兩側40°及80°處，進料孔采用四周加強合頁式關閉方式，水平設置5 個進料孔。

臺車門架立柱中心距為2.2 m，縱向中心距為3.0 m，凈空高2.56 m，寬2.2 m，臺車立柱2[20，橫梁2[20，縱梁[20，垂直千斤頂絲桿，最大行程為714 mm，水平絲桿行程雙向300 mm，行走機構采用自制鋼滾輪，驅動采用15 t 慢速卷揚機，軌距為2.2 m，輪距3.0 m，臺車上部設有托架，是臺車機械與鋼模之間傳導力的聯(lián)接構件，具有支托模板并傳遞安裝與拆除鋼模時的荷載的作用，本次僅設頂拱托架，側向通過絲桿直接與鋼模聯(lián)接，從而增加了臺車運行的靈活性。具體見鋼模臺車完整結構圖（圖2）。

4 總干3#隧洞鋼模臺車施工要點及建議

1）總干1#、2#、3#隧洞縱向先從1#、2#隧洞向3#隧洞方向跳倉澆筑，先采用拉模進行底拱混凝澆筑，底拱全部完成后，隧洞邊頂拱采用鋼模臺車進行混凝土襯砌，分段長度10 m，如遇特殊地質條件可調整分段長度。環(huán)向按底拱90°，邊頂拱270°的中心角進行分塊。

2）鋼模臺車襯砌混凝土時安裝及拆除順序：鋼筋架立完成，臺車移動到工作面進行鋼模的安裝，先側拱，后頂拱依次通過螺桿絲杠頂就位。解決好邊拱鋼模與底拱接觸面安裝密封問題，防止接縫處混凝土“穿裙子”問題，拆除模板時先拆除頂拱，再側拱，重復工序至下一個倉號。

3）頂拱托架4 個垂直千斤頂絲桿在運行過程中一定要保持好同步性，以防止扭曲失穩(wěn)而受到破壞。

4）引黃3#隧洞為改善混凝土配合比，設計標號為R28250S8，人工碎石、天然河砂，在混凝土中添加MF-2 型高效減水劑，摻量為水泥用量的5%，二級配泵送，坍落度控制在14～16 cm，提高混凝土的抗?jié)B性能，同時確保鋼模臺車混凝澆筑的質量。

5）鋼模臺車襯砌混凝土澆筑時，每層厚度控制在30 cm 左右，需從環(huán)向兩側對稱下料，邊拱混凝土通過側向進料孔振搗混凝土，頂部模板安裝附著式振搗器振搗。

6）處理好基巖面平整度問題，對有局部超挖的部位采取先澆筑基礎層混凝土，以防鋼模臺車澆筑混凝土因受地基應力不均勻而產生裂縫。

7）采用鋼模臺車進行拱頂混凝土封頂，在鋼模臺車分段端采用堵頭模板密封，并做到嚴格規(guī)范，封頂采用19～21 cm 塌落度的高流態(tài)、免振搗、自密實的混凝土，施工質量好，澆筑速度快。

8）加強秋冬季混凝土溫度控制，當時氣溫在12～21℃，混凝土入倉溫度控制在11～19℃，加強養(yǎng)護，避免鋼臺車澆筑混凝土后產生溫度裂縫。

5 結 語

萬家寨引黃入晉總干1#、2#、3#隧洞邊頂拱混凝土襯砌采用鋼模臺車技術，在對外只能通過深90 m 直徑3 m 的豎井交通運輸條件受限的情況下，二級配泵送混凝土月澆筑強度達到90 m，平均每10 m 一段需要3 d 時間，比同條件的臺車施工快1～2 d，經測算與組裝模板相比，在澆筑長度和施工人員相同的情況下，每澆筑10 m，節(jié)約近60 個工日。采用鋼模襯砌隧洞混凝土重復使用周轉次數高，臺車穩(wěn)定性好，拆裝便捷，澆筑混凝土技術總體是成功，達到了預期的效果，值得在其它同類工程中推廣應用。