鋼模臺(tái)車(chē)在電站導(dǎo)流洞施工中的應(yīng)用
——以陜西省東莊水利樞紐工程為例

王秋陽(yáng)

（中國(guó)水利水電第八工程局有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

在隧道施工中，混凝土襯砌是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。我國(guó)早期主要采用自行設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易襯砌設(shè)備，如工字鋼加工成襯砌拱架，配合鋼模板作為一種簡(jiǎn)易自制設(shè)備，并在國(guó)內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。但是，此種襯砌方法存在工序復(fù)雜、工期長(zhǎng)，質(zhì)量難以保障等問(wèn)題。隨著我國(guó)隧道里程、凈空尺寸不斷增加，尤其是水電站隧洞施工環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，簡(jiǎn)易襯砌臺(tái)架的運(yùn)用逐漸無(wú)法滿足工程質(zhì)量要求，于是利用鋼模板臺(tái)車(chē)進(jìn)行模注施工的方法逐漸推廣開(kāi)來(lái)。

1 模板臺(tái)車(chē)的發(fā)展概述

鋼模臺(tái)車(chē)是一種專(zhuān)用隧道襯砌設(shè)備，可有效提高襯砌表面光潔度，加快襯砌速度。鋼模臺(tái)車(chē)澆筑功效比傳統(tǒng)模板高30%，裝模、脫模速度快2～3倍，所用人力僅為傳統(tǒng)的1/5。

1953年，我國(guó)水電行業(yè)首次使用模板臺(tái)車(chē)進(jìn)行襯砌施工，這臺(tái)模板臺(tái)車(chē)雖然尚未具備自動(dòng)行走、液壓驅(qū)動(dòng)、自動(dòng)調(diào)平等功能，但無(wú)疑是一次巨大的進(jìn)步，因?yàn)槠鋵?shí)現(xiàn)了隧洞襯砌機(jī)械作業(yè)。直至1985年，我國(guó)自主研發(fā)了第一臺(tái)國(guó)產(chǎn)模板臺(tái)車(chē)，并由此實(shí)現(xiàn)了模板臺(tái)車(chē)的國(guó)產(chǎn)化，為我國(guó)大型隧洞混凝土襯砌作業(yè)提供了可靠的設(shè)備支撐。

結(jié)合不同的分類(lèi)依據(jù)，可將模板臺(tái)車(chē)分為不同的類(lèi)型，具體如表1所示。文章主要以邊拱軌行式襯砌臺(tái)車(chē)為例展開(kāi)詳細(xì)的分析。其以電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)，配備液壓油缸、螺旋千斤頂?shù)龋僮鞣奖?、運(yùn)行可靠，隧洞最終成型效果好。

2 鋼模臺(tái)車(chē)在水電站導(dǎo)流洞施工中的應(yīng)用

水電站導(dǎo)流洞施工中，混凝土襯砌施工是一個(gè)重要工序，鋼模臺(tái)車(chē)作為專(zhuān)用設(shè)備，可有效提高襯砌效率、保障質(zhì)量，下文主要就模板臺(tái)車(chē)的具體應(yīng)用方法展開(kāi)詳細(xì)分析。

2.1 鋼模臺(tái)車(chē)襯砌施工程序

水電站導(dǎo)流洞工程中，鋼模臺(tái)車(chē)混凝土襯砌施工程序如圖1所示。

在圖1中的各道工序中，混凝土澆筑是鋼模臺(tái)車(chē)襯砌施工的重要工序，而混凝土側(cè)壓力是影響鋼模臺(tái)車(chē)結(jié)構(gòu)受力的主要因素。在實(shí)際項(xiàng)目中，應(yīng)結(jié)合外界環(huán)境、地理位置、施工進(jìn)度等合理選擇澆筑方案、鋼模臺(tái)車(chē)類(lèi)型，確保鋼模臺(tái)車(chē)使用的安全性、可靠性，從而高質(zhì)量地完成電站導(dǎo)流洞襯砌施工。

表1 模板臺(tái)車(chē)類(lèi)型表

圖1 鋼模臺(tái)車(chē)襯砌施工程序圖

2.2 鋼模臺(tái)車(chē)襯砌施工要點(diǎn)

在水電站隧洞工程襯砌施工中，鋼模臺(tái)車(chē)的運(yùn)用要點(diǎn)主要可歸納為以下四點(diǎn)：

（1）鋼模臺(tái)車(chē)進(jìn)場(chǎng)。臺(tái)車(chē)必須經(jīng)過(guò)計(jì)算受力滿足使用要求及驗(yàn)收合格后才能投入使用。使用期間應(yīng)掛牌明示，明確施工、質(zhì)量、安全、技術(shù)和部門(mén)負(fù)責(zé)人，明確平臺(tái)限載要求，并懸掛“此臺(tái)車(chē)已驗(yàn)收”牌樣；鋼模臺(tái)車(chē)安裝和拆除的作業(yè)人員應(yīng)持證上崗，或在作業(yè)前進(jìn)行專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)并得到項(xiàng)目部安全環(huán)保部門(mén)、監(jiān)理單位的考核并合格后才能作業(yè)。

（2）鋼模臺(tái)車(chē)就位。鋪設(shè)軌道，軌道與隧道中心線重合，偏差≤1cm；臺(tái)車(chē)采用五點(diǎn)定位法，做好復(fù)測(cè)工作；為避免混凝土澆筑中臺(tái)車(chē)上浮，使用千斤頂在臺(tái)車(chē)前端端部拱頂增設(shè)支撐；與此同時(shí)全面排查臺(tái)車(chē)加固系統(tǒng)、螺栓連接情況、絲桿支撐情況，全部合格后方可啟動(dòng)混凝土澆筑施工。

（3）混凝土澆筑。根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況確定混凝土配比，嚴(yán)格把控原材料質(zhì)量、混凝土坍落度；混凝土多采用分層、左右側(cè)交替對(duì)稱澆筑方法，每層厚度≤1m，連續(xù)澆筑，混凝土上升速度應(yīng)結(jié)合混凝土初凝時(shí)間進(jìn)行測(cè)算，不得過(guò)快；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)同條件養(yǎng)護(hù)混凝土標(biāo)準(zhǔn)試塊試壓強(qiáng)度確定拆模時(shí)間。

（4）混凝土表面缺陷整修。拆模后，若發(fā)現(xiàn)混凝土表面存在缺陷，經(jīng)監(jiān)理批準(zhǔn)后及時(shí)處理，包括氣泡、環(huán)形接縫、表面顏色以及預(yù)留洞室周邊的處理，切實(shí)保證襯砌外觀質(zhì)量。

3 陜西省東莊水利樞紐工程導(dǎo)流洞鋼模臺(tái)車(chē)襯砌施工情況

文章主要以東莊水利樞紐工程為例，下面對(duì)鋼模臺(tái)車(chē)在導(dǎo)流洞施工中的應(yīng)用情況展開(kāi)詳細(xì)分析。

3.1 工程概況

該項(xiàng)目為東莊水利樞紐工程導(dǎo)流洞工程，布置于右岸，成洞尺寸17m×19m（寬×高），城門(mén)洞型。導(dǎo)流洞洞身二襯混凝土分兩次澆筑，先澆筑底板和兩側(cè)120cm高邊墻，然后采用鋼模臺(tái)車(chē)一次性澆筑剩余邊墻及頂拱混凝土，邊頂拱共40倉(cāng)。襯砌設(shè)計(jì)支護(hù)厚度分別為60cm、80cm、100cm。為保證導(dǎo)流洞邊頂拱襯砌施工的順利進(jìn)行，安裝一臺(tái)鋼模臺(tái)車(chē)以滿足生產(chǎn)需要。

3.2 鋼模臺(tái)車(chē)技術(shù)參數(shù)

該工程邊頂拱混凝土采用邊拱軌行式襯砌臺(tái)車(chē)一次澆筑成型?；炷敛捎?0m3混凝土攪拌車(chē)運(yùn)輸，HB80混凝土泵泵送入倉(cāng)，人工配合附著式振搗器振搗密實(shí)。鋼模臺(tái)車(chē)圖紙及主要技術(shù)參數(shù)如圖2所示。

圖2 鋼膜臺(tái)車(chē)立面圖

3.3 鋼模臺(tái)車(chē)安裝要點(diǎn)

（1）安裝施工要求。①技術(shù)及質(zhì)量要求：嚴(yán)格按照臺(tái)車(chē)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行組裝；整機(jī)加工完畢后，應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)組裝試運(yùn)轉(zhuǎn)，各行走部分運(yùn)行應(yīng)平穩(wěn)。②符合構(gòu)件材質(zhì)規(guī)格要求：符合設(shè)計(jì)圖紙要求，無(wú)影響強(qiáng)度和鋼度的彎曲和破損。③鋼模臺(tái)車(chē)基礎(chǔ)底座、行走軌道鋪設(shè)準(zhǔn)確穩(wěn)固。④走臺(tái)及作業(yè)平臺(tái)鋪設(shè)：采用5cm厚木板滿鋪方法，確保施工安全性。⑤安全防護(hù)設(shè)施：臨空面設(shè)護(hù)欄，臺(tái)車(chē)與墻體間距過(guò)大時(shí)設(shè)防墜落設(shè)施。⑥上下爬梯或通道：安裝符合規(guī)定的上下爬梯或通道，且爬梯或通道的臨空面均設(shè)有護(hù)欄。⑦電器系統(tǒng)：用電線路架設(shè)、用電設(shè)備漏電保護(hù)符合要求。⑧安全標(biāo)識(shí)：有明顯的用電及其它安全警示標(biāo)志。

（2）臺(tái)車(chē)安裝施工。①枕木和鋼軌安裝：枕木和鋼軌按臺(tái)車(chē)圖所示軌距鋪設(shè)，嚴(yán)格測(cè)量定位。②行走安裝：把4個(gè)行走輪卡在鋼軌上，兩側(cè)支撐牢固。③底梁安裝：把底梁吊至行走上方與行走鉸接，然后調(diào)整對(duì)角使底梁成長(zhǎng)方形布置。④門(mén)架立柱和橫梁安裝：把立柱和橫梁組裝好后，從中間向兩側(cè)一榀一榀地與底梁連接。⑤拉桿安裝：將直拉桿、斜拉桿、剪刀架等裝好。⑥調(diào)整門(mén)架：調(diào)整門(mén)架橫梁處的對(duì)角。⑦頂模架體安裝及調(diào)整：按圖尺寸裝好平移、升降油缸、頂縱梁，從中間向外依次裝配臺(tái)梁及小立柱。⑧頂模安裝：從中間向外一組一組地安裝頂模，同時(shí)調(diào)整平整度。⑨邊模安裝：從中間向外安裝邊模，同時(shí)調(diào)整平整度。⑩邊模通梁安裝：邊模通梁與邊模用螺絲鉸接定位。[11]油缸及絲杠安裝：安裝側(cè)模油缸及絲杠，注意絲杠長(zhǎng)度按圖分布。[12]安裝頂端支撐：按圖紙分布確定支撐位置。[13]加裝底部過(guò)河梁。[14]加裝液壓系統(tǒng)并調(diào)試。

3.4 鋼模臺(tái)車(chē)運(yùn)行與襯砌施工要點(diǎn)

（1）鋼模臺(tái)車(chē)工作檢查。鋼模臺(tái)車(chē)工作前，需隧洞條件進(jìn)行檢查，確保其可滿足實(shí)際作業(yè)需求。

（2）混凝土灌注施工。①鋼模臺(tái)車(chē)行走至襯砌位置后進(jìn)行立模。②完成立模后，對(duì)鋼模板臺(tái)車(chē)外表面涂抹脫模劑，然后開(kāi)始注砼，鋼模臺(tái)車(chē)兩側(cè)每2.5m高度預(yù)留4個(gè)進(jìn)料窗口，鋼模臺(tái)車(chē)上兩側(cè)墻和頂拱每2.5m左右高度一層安裝附著式振搗器，如圖3所示。注漿順序?yàn)閺南峦?，逐層逐排從工作窗口注漿，最后封頂。封頂后期采用低速注漿法，防止模板出現(xiàn)變形問(wèn)題；注漿時(shí)，鋼模板臺(tái)車(chē)前后、左右混凝土高差控制在600mm以下。③完成注漿后，混凝土達(dá)一定強(qiáng)度后脫模，拆掉千斤頂，啟動(dòng)液壓系統(tǒng)、控制邊模油缸，令側(cè)模板脫離襯砌面，注意控制油缸收縮行程150～250mm，分次收縮，嚴(yán)禁一次性強(qiáng)制脫模。④鋼模臺(tái)車(chē)脫模后，啟動(dòng)行走電機(jī)行走。

圖3 隧道混凝土襯砌鋼模臺(tái)車(chē)窗口振搗器示意圖

（3）鋼模臺(tái)車(chē)保養(yǎng)。在整個(gè)襯砌施工中，落實(shí)臺(tái)車(chē)?yán)斜ｐB(yǎng)工作，具體作業(yè)項(xiàng)目如表2～表4所示。其中，一級(jí)保養(yǎng)，每班進(jìn)行；二級(jí)保養(yǎng)，每工作15個(gè)循環(huán)；三級(jí)保養(yǎng)，每工作30個(gè)循環(huán)。

（4）鋼模臺(tái)車(chē)拆除。①拆除場(chǎng)地平整。在拆除部位的底板上利用鋼板及土工布覆蓋，以免在拆除過(guò)程中導(dǎo)致底板混凝土受損。②手動(dòng)撐桿，側(cè)模油缸裝置銷(xiāo)軸拆除。頂拱油缸、倒模油缸回縮，鋼模頂模、倒模收攏，將側(cè)模油缸與手動(dòng)撐桿、側(cè)模連接銷(xiāo)軸拆除。③模板組拆除。頂模、側(cè)模板組成一個(gè)拆除吊裝單元，使用2臺(tái)5t卷?yè)P(yáng)機(jī)吊起模板，在拆除場(chǎng)地將模板依次擺出，并使用QY20型汽車(chē)吊將拆解下的模板吊至東風(fēng)153汽車(chē)，運(yùn)輸至下一個(gè)安裝工作面。④托架拆除。托架使用5t卷?yè)P(yáng)機(jī)吊起，在拆除場(chǎng)地拆解，通過(guò)東風(fēng)153汽車(chē)運(yùn)輸至下一個(gè)安裝工作面。⑤頂模油缸與導(dǎo)向桿拆除。使用5t卷?yè)P(yáng)機(jī)拆除頂模油缸、定位導(dǎo)向桿。⑥電氣與液壓系統(tǒng)拆除。電氣線路、液壓管路采用人工拆除的方法，液壓系統(tǒng)操作臺(tái)采用QY20型汽車(chē)吊拆除。⑦上部臺(tái)車(chē)架橫梁拆除。采用汽車(chē)吊+5t卷?yè)P(yáng)機(jī)配合拆除。⑧下部臺(tái)車(chē)架橫梁拆除。與上部臺(tái)車(chē)架雷同，其中6m臺(tái)車(chē)有驅(qū)動(dòng)裝置，需先將此裝置拆除后再拆除下部整榀立柱。⑨臺(tái)車(chē)架的運(yùn)輸。利用東風(fēng)153汽車(chē)將臺(tái)車(chē)架部件運(yùn)至下一個(gè)安裝工作面。

表2 一級(jí)保養(yǎng)項(xiàng)目

表3 二級(jí)保養(yǎng)項(xiàng)目

表4 三級(jí)保養(yǎng)項(xiàng)目

3.5 質(zhì)量控制措施

為保證項(xiàng)目順利完成，健全施工質(zhì)量安全管理機(jī)構(gòu)，規(guī)范操作，落實(shí)宣傳教育等工作，要針對(duì)鋼模臺(tái)車(chē)特點(diǎn)，健全技術(shù)責(zé)任制，落實(shí)技術(shù)交底與施工組織工作，及時(shí)解決施工中的各種技術(shù)問(wèn)題；加強(qiáng)各工序的協(xié)調(diào)管理，完善管理程序，切實(shí)提高質(zhì)量管理效率，杜絕質(zhì)量事故。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，水電站導(dǎo)流洞工程中，鋼模臺(tái)車(chē)是襯砌專(zhuān)用設(shè)備，通過(guò)鋼模臺(tái)車(chē)的合理運(yùn)用可有效提高混凝土襯砌施工效率與質(zhì)量。在導(dǎo)流洞施工中，應(yīng)根據(jù)隧洞環(huán)境、施工條件等合理選擇鋼模臺(tái)車(chē)相關(guān)技術(shù)參數(shù)，做好鋼模臺(tái)車(chē)施工前的各項(xiàng)檢查與施工中的保養(yǎng)工作，規(guī)范落實(shí)模板安裝、混凝土灌注以及脫模、行走等工序，切實(shí)保證襯砌質(zhì)量可靠、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，為后續(xù)作業(yè)奠定良好的基礎(chǔ)。