小洞径混凝土衬砌简易钢模台车的设计及应用

□卢文会(贵州省水利水电勘测设计研究院)

0.引言

由于七里塘水电站导流洞在汛期施工，底板及0＋000m～0＋090m桩号段边墙混凝土浇筑后因洪水导流洞过水，截至2011年7月下旬才开始恢复施工，而大坝工程要在2011年9月底进行截流，导流洞剩余0＋090m～0＋150m边墙及0＋000m～0＋150m顶拱衬砌能否在9月上旬完成是七里塘大坝工程施工的关键线路，工期仅50d。

七里塘导流洞衬砌若采用承重排架施工将无法按期完成，且赶工措施投入成本较大。为确保工期，必须投入钢模台车进行剩余边顶拱的衬砌施工，而钢模台车一次投入成本较大，且不能重复利用，针对此类小型工程的小洞径衬砌势必造成亏损，如何节省成本同时确保安全、质量、工期是导流洞衬砌的关键所在。经多方案比较，七里塘导流洞顶拱衬砌采用了简易钢模台车，简易钢模台车支撑系统采用脚手管，操作简捷方便，效率高，大部分部件可重复利用，成本低廉。

1.工程概况

七里塘水电站大坝工程导流洞位于大坝右岸，导流洞全长363m，进口0＋000m～0＋006m为闸门井，闸门井底部高程472.8m，顶板高程484.8m。导流洞断面为城门洞型，设计开挖断面尺寸7m×7.8m（宽×高），底板设计厚度30cm，进口底板高程473.8m，出口底板高程471.8m。洞0＋000m～0＋150m边顶拱采用C20钢筋混凝土衬砌，混凝土设计厚度50cm。洞0＋150m～0＋363m边顶拱采用喷锚支护。

2.简易台车的设计

简易钢模台车分为两节，单节长度6m，组合长度12m，一次衬砌范围为12m。简易台车主要有行走机构、脚手管排架、脱模机构、组合钢模板组成。简易台车横向结构剖面示意图见图1。

图1 简易台车横向结构剖面示意图

2.1 支撑排架

支撑排架采用φ48×3.5mm脚手管搭设，立杆横向间距90cm，纵向间距75cm，底部与行走机构固定，顶部与脱模调节螺杆连接。小横杆竖向间距150cm，纵向间距75cm，长度560 cm，两侧距衬砌边墙20cm，便于简易台车行走。大横杆竖向间距150cm，横向间距90cm，单根长度600cm。排架设置剪刀撑，确保结构稳定性。支撑排架结构简单，可在现场搭设安装，省工省时。

2.2 脱模机构

脱模机构主要有调节螺杆、排架和定型钢筋组成。调节螺杆可双向调节，人工操作，模板安装时顺时针调节螺杆向上移动，拆模时逆时针调节螺杆向下移动。螺杆调节一次不能降低太大，单节台车必须4～6人同时进行调节，每人负责6～8个调节螺杆。调节螺杆上方为排架系统和定型钢筋，先按衬砌断面加工Φ28定型钢筋，用于固定模板，定型钢筋固定在排架顶部，排架底部与调节螺杆固定连接。简易台车脱模机构见图2。

图2 脱模机构结构示意图

2.3 安装

简易台车安装较为简便，所有部件准备完成后在混凝土浇筑工作面拼装即可，拼装顺序为行走机构→支撑排架→脱模机构→模板。单组行走机构在加工厂安装完成，在混凝土施工面按设计尺寸就位并临时固定，然后在其上部安装支撑排架。支撑排架顶部及脱模机构排架底部的调节螺杆螺帽及钢垫板在加工厂加工焊接，现场作为支撑排架的一部分进行拼装。行走机构、支撑排架拼装完成后进行脱模机构安装，安装顺序为由下之上依次为：调节螺杆安装→排架安装→Φ28定型钢筋安装→钢模板安装。排架拼装在洞0＋150m～0＋162m无须衬砌的部位进行，拼装完成后移动至0＋138m～0＋150m浇筑部位。简易台车安装方便快捷，结构件均在加工厂预先加工完成，现场排架安装时组装即可。

2.4 运行

简易台车运行主要包括台车移动、模板抬升、转角模板安装、混凝土浇筑、拆模等作业，关键作业是简易台车移动、模板抬升、拆模。关键作业能否顺利完成是整个衬砌施工的关键，为尽量缩短关键作业时间节省工期，在顶拱衬砌施工前对导流洞底板集中进行全面清理，确保台车行走顺畅，简易台车移动就位后，进行脱模机构的抬升，该作业安排10人即可在1h内完成，主要采用人工对调节螺杆轮换调整，不能单独将一个调节螺杆调整到位后再进行下一个，必须均匀同步调节，确保脱模机构平稳升至混凝土设计边线。拆模时脱模作业同安装作业正好相反。转角模板安装及拆除均在脱模机构完成后进行，采用脚手管固定在简易台车排架上。简易台车从拆模和安装完成一个循环的作业时间在4～5h，极大的缩短了模板安装拆除时间，为整个导流洞衬砌工期赢得了时间。

3.经济效益比较

3.1 工期比较

七里塘导流洞剩余工程衬砌施工共计50d。若采用普通的承重排架，每仓混凝土从搭设排架到模板安装约48h，混凝土浇筑约5h，混凝土浇筑后等待强度需48h，共计13仓混凝土则需要55d方可完成全部衬砌，混凝土浇筑后回填灌浆易无法按计划完成，势必影响大坝工程顺利截流。若采用多个仓面同时施工，由于洞径小，施工布置极为困难，无法确保合理安全施工。

采用简易台车进行施工，顶拱混凝土衬砌在8月11日开始施工，9月10日完成全部150m洞段衬砌，顶拱衬砌工期共计31d，平均每仓混凝土用时57h，除去混凝土浇筑及等强度的时间，模板拆除安装每仓平均时间为4h，施工效率极高。由于模板设计合理，使用简捷方便，为整个导流洞衬砌及后续回填灌浆、大坝工程顺利截流赢得了宝贵的时间。

3.2 成本比较

简易台车共使用脚手管2.7t，行走钢轮70套，调节螺杆70套，材料及加工安装费用共计 2.7（t）×7800（元 /t）＋9100（元）=30160元，运行中每仓人工移动、抬升、拆除模板共需40工时，合计40（工时）×10（元/工时）×12.5（仓）＝5000元。单独计算简易台车加工安装费及运行期间人工费用约3.5万元。

若采用普通承重排架进行施工，需两个工作面同时进行施工，需脚手管 5.4t，材料费用共计 5.4（t）×5800（元 /t）=50868元，排架采用人工进行安装，每仓排架安装共需650（工时）×12.5（仓）×10（元/工时）＝81250元。单独计算承重排架材料及人工安装费用共计约13.2万元。

通过上述比较采用简易台车比普通承重排架节省费用约9.7万元，而导流洞顶拱混凝土产值总共约44万元，经济效益成果相当明显。

4.结语

简易台车在小洞径衬砌施工中不仅可以缩短施工工期，还可节省施工成本，施工期间安全、质量能够得到有效保障，在七里塘导流洞工程中，采用此种简易台车共浇筑顶拱混凝土1080m3，在31d内完成13仓混凝土浇筑，节省工期24d，节约成本9.7万元，为七里塘导流洞工程创造了较好的经济效益。简易台车在中小型水电工程中灌浆隧洞衬砌、小洞径导流洞、引水隧洞均可以使用，其低廉的成本和简捷方便的安装操作都将成为小型工程中极为有利的施工措施。

[1]姜明月,徐鹏程.针梁式钢模台车在吉林台水电站引水隧洞混凝土施工中的应用[J].四川水力发电,2004,(S1)，29-30.

[2]涂记华,韩峰.针梁式钢模台车在隧洞混凝土衬砌中的运用[J].人民长江,2004,(07)，50-51.

[3]张起和,龚伏秋.简易钢模台车在隧洞衬砌施工中的应用[J].湖北水力发电,1999,(01).

[4]姜立达,朱丹.全圆穿行式钢模台车施工有关特点分析[J].黑龙江水利科技,2006,(03)，60-61.