全断面针梁式钢模台车在玛依纳水电站隧洞混凝土衬砌施工中的应用

2011-09-12陈廷康

四川水力发电 2011年4期

关键词：钢模脱模台车

陈廷康

(中国水利水电第十工程局有限公司，四川成都 610072)

1 工程概述

哈萨克斯坦玛依纳水电站装机容量为300MW(2×150 MW)，为引水式电站。枢纽拦河工程为粘土心墙坝，高94 m;电站引水线路长9020 m，其中引水隧洞长4820 m，为钢筋混凝土衬砌，压力管道长4200 m，电站厂房建于基岩上。

本标隧洞底板倾斜度为0.0633%～0.00041%，隧洞线路为直线，开挖断面为 5.3 m×5.3 m 和5.7 m ×5.7 m 的马蹄形剖面，钢筋混凝土衬砌，其断面面积为15.9～31 m2，钢筋混凝土衬砌厚度为40～60 cm。

采用全断面针梁式钢模台车(以下简称“台车”)混凝土衬砌隧洞洞身总长3120 m，全圆衬砌断面，混凝土衬砌分三个工作面，共配备了三套衬砌台车，其中2台φ5.63 m的负责1#支洞上、下游衬砌施工;1台φ5.63 m的负责2#支洞上游衬砌施工。其余区段为钢衬段，2#洞上游两个渐变段采用传统的自制木模板浇筑。一个循环工作长度为12 m。

2 台车的构造及原理

(1)台车主要由模板、针梁总成、梁框总成、水平和垂直对中调整机构、卷扬牵引机构、抗浮装置、行走机构、液压系统、电气系统等组成(图1)。

模板总成全长12 m，共8组，每组长1.5 m，由顶模、左边模、右边模三大块组成，模板间用螺栓联接;针梁总成总长27 m，为装配式桁架组合结构，它是钢模的受力支撑平台和台车行走的轨道;梁框总成的下部与底模用螺栓联接，构成一个门框式构架，在框架上、下部安装有行走轮系，针梁从门框内穿过，框架上均为安装边模、顶模伸缩油缸的支承面;水平和垂直对中调整机构安装在针梁下面的前、后底座上，前、后底座上各安装有2个竖向油缸与针梁连接，竖向油缸的伸缩可使针梁上升和下降，以便模板垂直方向的对中调整。前、后底座上各安装有1个水平油缸，利用其左、右移动来调整模板中心线与隧洞中心线相吻合;左、右各有两个侧向油缸，用于脱模和张模。卷扬牵引机构由摆线针轮减速器驱动双卷筒作同步旋转，钢模和针梁通过钢丝绳的牵引作相对运动;抗浮装置为钢模两端的四个抗浮千斤顶，制约上浮力的作用，在前后抗浮架上安装有四个侧向千斤顶，其作用是使针梁和钢模不产生侧向位移;行走机构由支座和多个滚轮等零件组成，共有四套行走架安装在门架内针梁的上下方，因此，针梁可在行走架的滚轮上移动;液压系统由一个泵负责4个侧模油缸的张拉动作，另一个泵负责4个竖向油缸、2个水平油缸的动作。台车的立模、拆模、定位找正工序都是靠液压油缸的伸缩完成;电气系统采用380 V三相四线制供电，主要对液压系统油泵电机的开关和卷扬机电机的正、反运转进行控制。

图1 台车洞内布置图

(2)安装在针梁上的卷扬机的钢丝绳绕过针梁端部和梁框上的滑轮固定在针梁两端，针梁和模板互为支点相对运动而使台车产生相对运动前进后退。在脱模前，由模板承重，收缩底座竖向油缸，吊起底座，针梁轨道落在底模行走轮上，用3个操纵按纽开动卷扬机使针梁向前、向后移动或停止，到位后落下底座，再通过两侧油缸完成脱模工作。在针梁底座对应的位置上安装螺旋千斤顶，在模板定位后使用旋紧螺旋千斤顶固定以增加针梁的稳定性。

立模顺序:顶模对中→左边大模及底模→右边小模;脱模顺序为:右边小模→左边大模→顶模。通过安装在底座上的竖向油缸使台车上、下移动进行纵向调整，水平油缸左右平移进行台车横向调整。台车上由抗浮千斤顶固定，使针梁和钢模紧密地结合在一起，从而增加了整个台车的稳定性，横向稳定装置是两对可定位的伸缩千斤顶，安装在前后抗浮架上(第一仓混凝土浇筑完成后，也可在钢模边缘沿45°角焊接长50 cm左右的工字钢，以增加模板与老混凝土的接触长度，起到上游抗浮稳定作用)。当台车调整后，旋紧千斤顶，支撑针梁，保证台车横向的稳定。

(3)台车的洞内安装及调试。

由于受洞内空间的限制，台车在洞内安装无法直接使用吊车，只能采用在洞顶打锚杆、挂设手拉葫芦吊装的方法进行，单根锚杆承重不小于最重单块构件重量的2倍。根据实际情况，安装顺序为:针梁系统→卷扬系统→顶模→左边模→右边模→底模→液压系统。

安装完成后，准备好行走部分的润滑，在液压油箱加满油后进行调试，做好台车的行走、合模、脱模，最好对台车的轴线进行校核。首先，利用上、下游液压千斤顶调整好台车的高度。

3 混凝土衬砌

(1)混凝土衬砌程序:基岩面清理→全断面钢筋绑扎→钢模台车就位→涂刷脱模剂→缝面处理及测量放线→封边墙堵头模及底脚模→预埋灌浆管→浇筑混凝土→等强→拆模养护→下一循环。

(2)混凝土衬砌的主要技术措施。

①台车就位后应检查钢模的情况，检查钢模与前一块已浇好的混凝土的结合情况，通过台车中间的滑轮校核钢模中心的位置，若钢模中心位置有偏差，可采用前述方法通过调中油缸及上下游液压系统调整。台车轴线位置校核完毕，将抗浮千斤顶旋紧。

②钢模台车混凝土浇筑采用泵送混凝土，混凝土入仓坍落度控制在12～14 cm范围内。混凝土由混凝土泵送到浇筑口入仓，两侧交叉入仓，顶拱利用顶部2个浇筑窗依次后退浇筑。

③钢模板上设置有附着式振捣器，一般情况下可以通过附着式振捣器对混凝土进行振捣，对于底部较大面积的混凝土，作业人员可以通过打开台车模板上的检查口用插入式振动棒进行振捣作业。

④利用无货箱车辆在其平台上用钢管焊接成简易钢筋台车进行钢筋绑扎，人员在简易钢筋台车上作业。

⑤混凝土浇筑结束10 h后，钢模可以脱模，脱模的顺序为:拆卸模板与门架连接丝杆→收缩左侧小模油缸(可用2个10 t葫芦代替)→收缩左边大模油缸→降落前、后支座油缸拆顶模→移动针梁进入下一仓。洒水喷雾养护已经浇筑的混凝土，养护时间不少于7 d。

4 混凝土衬砌工作中的主要注意事项

(1)台车操作过程中的主要注意事项。

①每个工作循环后要检查各部位螺栓、销子的松紧状态，对各种连接件进行检查紧固。

②台车卷扬、丝杆千斤顶要定期润滑，针梁在移动时要由专人负责钢丝绳的收紧工作，以免钢丝绳缠入减速器齿轮。在钢模台车行走时，检查针梁模板间有无混凝土块、电线等障碍物。

③液压系统应无渗、漏油现象，液压油要清洁，工作时随时观察压力的波动情况。

④每次移动后，必须将台车调整到左右平衡，针梁水平，中线在一条直线上。

(2)混凝土浇筑过程中的主要注意事项。

①混凝土一定要保持连续浇筑，避免超过混凝土终凝时间的中断，而形成冷缝，及时抽排水。

②必须对称浇筑，同一水平上的入仓窗口间隔不大于5 m，两侧混凝土高差不大于50 cm，以防止左右不平衡而形成台车的偏移或转动。底拱的混凝土浇筑速度不宜过快，避免在一个仓口长时间浇筑，防止台车的整体和一端上浮，待混凝土浇筑高度到达腰线以上时，可适当加快浇筑速度。

③附着式振动器同时开启的数量不宜过多(一般为2台以下)，防止震动过大造成各连接之间松动。在震动时，由专人看守木模封堵部位并及时堵缝，以免漏浆过多或造成爆模事故。

④严格控制混凝土骨料的最大粒径，防止混凝土在泵管内出现堵塞现象。严格控制混凝土的坍落度。控制泵管出口距浇筑工作面的高度，防止高差过大混凝土产生骨料分离。

5 全断面针梁式台车的优点和缺点

(1)使用全断面针梁式台车浇筑混凝土一次成型，浇筑面大且光滑平整，线形圆顺，无错台、漏浆等质量通病;质量好、速度快、操作程序化。台车的合模、脱模均为液压操作，既快速、安全，又节省了人力，生产工人的劳动强度大大降低，机械设备等资源的利用率较高，对于一次施工长度较长的引水隧洞可以大大降低施工成本。对于同类型的工程，在洞径变化幅度不大的情况下，可以改装后重复利用。台车设置有自行机构，仅靠钢模与针梁的相对固定即可前进或后退，不需铺设地面轨道，也不需借助外来的牵引设备，从而节省了费用;台车设置有调中装置，通过操作调中油缸及主千斤顶，同时观察已浇筑好的混凝土的结合情况，即可校核台车的轴线位置，保证台车的准确定位;钢模板上设有灌浆管预埋孔，通过这些预埋孔可以预埋灌浆管，为后续灌浆作业提供方便。

(2)针梁式台车一次性投入较大，适用于洞线长、洞径一致的工程。对于洞线较短、洞径变化较大的工程因其利用率低、成本摊销大而不适用。如无同类型工程，一般都是一次性使用，重复使用率低。较长距离的行走易造成针梁、卷扬系统等构件的变形。针梁、门架等构件占据了中间空间，无法实现开挖衬砌同步施工。各主要构件的重量均较大，洞内空间较小，安装、拆卸难度较大，存在一定的安全威胁。