淺談針梁鋼模臺(tái)車在排沙放空洞砼施工中的應(yīng)用

劉 延

(中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司第三工程公司，陜西 咸陽 712000)

1 工程概況

鎮(zhèn)安抽水蓄能電站是目前陜西省內(nèi)在建最大的水力發(fā)電站，壩址位于陜西省鎮(zhèn)安縣月河鎮(zhèn)。本電站屬一等大(1)型工程，裝機(jī)總?cè)萘?400 MW(4×350 MW)，年設(shè)計(jì)發(fā)電量23.41億kW·h，年抽水電量31.21億kW·h。

1#泄洪排沙洞、2#泄洪排沙兼放空洞屬于下水庫建筑物，2#泄洪排沙洞全長(zhǎng)約926.63 m，2#泄洪排沙洞分兩次開挖成型，斷面為馬蹄形斷面，砼襯砌段長(zhǎng)871.63 m，坡比3.573%，采用針梁式鋼模臺(tái)車(簡(jiǎn)稱針梁臺(tái)車)砼襯砌施工，混凝土為抗沖耐磨混凝土澆筑具有良好的抗沖耐磨性，標(biāo)號(hào)為C35W8F100，砼成型斷面為直徑4.0 m的全圓形，襯砌斷面厚度為0.6 m～1.0 m。

2 臺(tái)車選型設(shè)計(jì)要求及主要參數(shù)

2.1 針梁臺(tái)車選型要求

針梁式鋼模臺(tái)車是采用裝配式鋼結(jié)構(gòu)支撐鋼模板型式，使用液壓缸和千斤頂調(diào)整定位立模、脫模的洞內(nèi)砼成型設(shè)備，施工速度快，無需外力牽引，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，操作簡(jiǎn)便、成型面光滑等優(yōu)點(diǎn)，但在選型時(shí)要注意以下幾個(gè)要素：

1)技術(shù)先進(jìn)：全圓針梁臺(tái)車采用定位—支模—澆注—收?！凶摺俣ㄎ灰惑w式循環(huán)作業(yè)施工，行走快速，轉(zhuǎn)向靈活，通過性好，施工效率高。

2)確保質(zhì)量：全圓針梁臺(tái)車具有足夠的剛度和強(qiáng)度，防止施工中發(fā)生較大彈性變形和塑性變形，臺(tái)車模板外輪廓尺寸的形位公差符合國(guó)標(biāo)要求，便于脫模，確?；炷劣不蟾鞑课恍螤畛叽绾拖鄬?duì)位置準(zhǔn)確，在誤差范圍內(nèi)，在合理的振搗時(shí)間、頻率、幅度的下使混凝土質(zhì)量達(dá)到內(nèi)實(shí)外觀。

3)經(jīng)濟(jì)效益好：全圓針梁臺(tái)車力求有合理的剛度和強(qiáng)度，在受力合理的條件下減輕臺(tái)車的重量以節(jié)約成本。

4)安全性好：要求臺(tái)車設(shè)計(jì)安全技術(shù)保障措施到位，操作簡(jiǎn)單易學(xué)。

2.2 針梁臺(tái)車設(shè)計(jì)要求

2.2.1 模板總成

要求砼襯砌每倉澆筑10 m，針梁臺(tái)車模板縱向設(shè)計(jì)長(zhǎng)度10.20 m，共7組，每組寬1.46 m，環(huán)向之間由螺栓連接。每組由頂模、頂模和左右兩邊模4片組成，底模與邊模和右邊模與頂模是通過鉸接方式連接，頂模與左邊模是通過螺栓剛性連接。單塊模板由面板、筋板、加強(qiáng)立板用12 mm鋼板卷制成型焊接在一起，加強(qiáng)角鋼采用90 mm×56 mm×8 mm、鉸接總成16 mm鋼板制作，預(yù)留模板工作窗14個(gè)，注漿口7個(gè)。

2.2.2 門架總成

門架外部是絲杠的支撐點(diǎn)，內(nèi)部用作模板與針梁相對(duì)滑行，門架的橫梁和立柱必須采用型鋼組焊而成，縱向有型鋼制作的縱拉桿及剪刀架，利用螺栓緊固成一個(gè)整體，必需保證其整體剛度。

2.2.3 針梁總成

臺(tái)車針梁的兩副工字梁用Q235材質(zhì)鋼板組合焊接成且強(qiáng)度滿足要求，需配橫撐、斜撐加固，在針梁的上下采用剪刀架加固。針梁總長(zhǎng)27.3 m，應(yīng)分成三段制作，以便拆裝，進(jìn)場(chǎng)組裝使用夾板和螺栓連接后焊成整體，保證針梁整體剛度和強(qiáng)度，針梁上有預(yù)應(yīng)力孔，減小針梁因局部應(yīng)力過大產(chǎn)生扭曲變形。

2.2.4 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)應(yīng)采用雙平移油缸，且平移座采用圓角設(shè)計(jì)，減少推進(jìn)阻力，輕松實(shí)現(xiàn)臺(tái)車的橫向平移，實(shí)現(xiàn)立模、脫模及橫豎向定位調(diào)節(jié)。

2.2.5 絲杠定位加強(qiáng)系統(tǒng)

絲桿定位采用一邊鉸接在門架上，另一邊鉸接在邊模通梁上，將左右邊模、頂模分別同門架連接成一體，對(duì)模板起到進(jìn)一步加強(qiáng)的作用。

2.2.6行走系統(tǒng)

臺(tái)車采用輪系行走裝置，同時(shí)必須配有制動(dòng)裝置，用電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)牽引行走，行走輪軌道中心距1.04 m，門架側(cè)面相對(duì)于針梁四角邊緣必須安裝有側(cè)向?qū)蜉?，減少臺(tái)車行走中的針梁與門架間的側(cè)向摩擦阻力。

2.2.7 抗浮裝置

在砼澆注過程中混凝土?xí)?duì)臺(tái)車產(chǎn)生較大的浮力，所以應(yīng)在模板自由段位置和已襯砌端均需設(shè)置抗浮裝置。采用左右、上下全方位抗浮定位裝置，有效確保臺(tái)車在施工過程中的位置偏移。

2.2.8 電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)主要對(duì)油泵電機(jī)的啟停及電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)電機(jī)的啟停及正反轉(zhuǎn)、制動(dòng)進(jìn)行控制，采用三相四線制供電，控制線路采用36 V安全電壓控制，并設(shè)有欠壓、超壓、過流等多重安全保護(hù)裝置，以防止電氣元件損壞。

2.3 針梁模板臺(tái)車主要參數(shù)

臺(tái)車長(zhǎng)10.20 m，立模后全圓形斷面外徑4.02 m，針梁長(zhǎng)27.30 m，卷揚(yáng)機(jī)驅(qū)動(dòng)臺(tái)車行走速度5 m/min，液壓站工作壓力16 MPa，流量23 L/min，豎向升降油缸Φ200/125×300 mm，右側(cè)邊模油缸Φ100/50×330 mm，左邊模油缸Φ100/50×350 mm，頂模油缸Φ100/50×500 mm，水平平移油缸Φ100/50×200 mm，最小轉(zhuǎn)彎半徑不大于50 m。

3 針梁臺(tái)車現(xiàn)場(chǎng)安裝與調(diào)試要點(diǎn)

3.1 安裝前期準(zhǔn)備工作

1)將安裝場(chǎng)內(nèi)雜物清理干凈，留有長(zhǎng)30 m以上的距離；

2)臺(tái)車在洞內(nèi)安裝前，隧道頂部位置預(yù)埋起吊錨桿7根，錨桿端頭焊接吊環(huán)，并要做承載試驗(yàn)，單根錨桿承重需大于5 t，橫向布置4個(gè)錨桿；

3)場(chǎng)地內(nèi)配備用電源，將液壓油箱和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)加注潤(rùn)滑油脂到規(guī)定值；

4)放樣定位出該隧洞襯砌段砼底部坐標(biāo)及底模兩側(cè)的相對(duì)位置坐標(biāo)，并做好臨時(shí)支撐。

3.2 針梁臺(tái)車組裝與調(diào)試過程及要點(diǎn)

3.2.1 組裝順序

按照從下到上順序的進(jìn)行組裝，即：①澆筑底板混凝土；②安裝底模；③安裝門架；④安裝輪架總成；⑤安裝左側(cè)邊模；⑥安裝右側(cè)邊模；⑦安裝針梁；⑧將模板收至拆模狀態(tài)；⑨刷脫模劑；⑩移動(dòng)臺(tái)車至襯砌倉面。

3.2.2 調(diào)試要點(diǎn)

1)立模調(diào)試：①升起豎向頂升油缸，支撐牢固臺(tái)車前后底座，并固定底模；②操縱控制閥橫向油缸和豎向油缸，使兩側(cè)邊模張開，立即升起頂模，擰緊千斤頂，將模板支撐牢固；③用全站儀校正模板位置，調(diào)整頂升油缸和側(cè)向油缸使模板就位，使模板斷面中心點(diǎn)在隧洞斷面中心線；④用木模板立模封堵頭。

2)調(diào)試脫模：①緩慢松開千斤頂，回位頂模油缸，脫離頂模；②先將側(cè)模支撐絲杠連接銷全部拔掉并放下絲杠，收縮右側(cè)油缸回位，將右側(cè)模脫模，再收縮左側(cè)油缸，使左側(cè)模脫模；③操縱升起頂升油缸，將針梁兩端升起一定高度，由針梁帶動(dòng)門架一起緩慢上移，門架進(jìn)一步舉升臺(tái)車整體使底模和成型混凝土面分離；④最后收回針梁頂升油缸，脫模完成。

3)行走調(diào)試：①完成脫模后，將連接模板各絲杠鎖定，模板固定，通過針梁卷揚(yáng)機(jī)牽引門架行走輪，使臺(tái)車整體沿針梁導(dǎo)軌移動(dòng)到下一倉位置；②利用千斤頂按壓底模就位，操縱控制閥豎向油缸和橫向油缸，使兩側(cè)邊模張開就位，再用連接絲杠進(jìn)一步調(diào)校模板并用鎖銷固定；③最后用卷揚(yáng)機(jī)移動(dòng)針梁。

4 洞內(nèi)混凝土襯砌施工

4.1 建基面處理

用空壓機(jī)風(fēng)管吹凈洞內(nèi)建基面上的灰塵和碎屑，再用水槍清洗干凈，排凈積水。在砼澆筑準(zhǔn)備工作就緒后，在基建面上先鋪3 cm左右的水泥砂漿后澆筑。

4.2 混凝土澆筑

4.2.1 混凝土入倉

控制混凝土塌落度在16 cm～18 cm范圍內(nèi)，采用泵送入倉，將泵管末端軟管插入澆注口入倉。

4.2.2 底模澆筑

立模完成后，底模澆筑混凝土澆筑采用平澆法，混凝土經(jīng)由底模的澆筑工作窗入倉，進(jìn)行人工平倉振搗，入倉砼應(yīng)隨澆筑隨振搗。

4.2.3 邊模澆筑

底模澆筑完成，進(jìn)行邊模澆筑，將輸送混凝土泵管末端軟管插入澆注口入倉的軟管插入邊模工作窗口入倉，分層澆注，控制澆筑速度，采用兩側(cè)交叉入，使倉面同時(shí)上升，高差不大于5 cm，澆筑一定高度后及時(shí)振搗，并控制好振搗時(shí)長(zhǎng)，保證混凝土質(zhì)量。

4.2.4 頂模澆筑

邊底模澆筑完成，用退管法進(jìn)行頂模澆筑，將混凝土輸送軟管插入頂模注漿口澆筑并隨時(shí)觀察情況。當(dāng)澆筑滿時(shí)泵送停止，封住頂模注漿口，進(jìn)行振搗。

4.3 施工縫處理

洞縱向施工縫澆筑前對(duì)老混凝土面進(jìn)行鑿毛，除去灰漿，形成毛面，使表面露干凈小石為止，在重新澆混凝土?xí)r，應(yīng)在縫面上鋪3 cm左右的水泥砂漿。

4.4 混凝土養(yǎng)護(hù)

當(dāng)隧洞頂拱達(dá)到4O%～50%的混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度后再脫模，拆模時(shí)應(yīng)清理掉止水帶上殘?jiān)?。拆模后立即灑水養(yǎng)護(hù)，且砼養(yǎng)護(hù)周期不應(yīng)少于15天。

5 結(jié)語

針梁臺(tái)車在鎮(zhèn)安抽水蓄能電站2#泄洪排沙洞混凝土襯砌施工中應(yīng)用后，混凝土質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益均達(dá)到預(yù)期效果，確保了施工進(jìn)度，為類似工程施工積累了相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)。