引水隧洞混凝土衬砌中钢模台车的运用分析

2014-03-15

中国水能及电气化 2014年12期

(中铁十八局集团第二工程有限公司，河北唐山 064000)

钢模台车是使用电机驱动台车行走，使用螺旋千斤顶和液压油缸将模板调整到位，并进行隧道混凝土成型的施工机械。利用台车的移位、模板的到位、混凝土的浇筑、收模、混凝土的养护来达到混凝土的浇筑施工。具有操作方便、可靠性高、隧洞成型面光滑、移动速度快等优点。本文通过实例对引水隧洞混凝土衬砌中钢模台车的运用情况进行分析。

1 工程简介

某供水工程引水隧洞为有压引水隧洞，使用单机单洞的方式进行修建，隧洞断面为圆形，对三条隧洞进行平行布置，其中一号隧洞长度为487.32m，二号隧洞长度为452.50m，三号隧洞长度为404.30m，进口平段的最小转弯半径为30m，最大转弯半径为82.40m，纵坡为0.31‰。洞身用混凝土衬砌，混凝土等级为C30W10F200。使用上、下钢模台车进行隧洞的上半洞和下半洞衬砌施工。

2 钢模台车基本情况

2.1 钢模台车设计技术标准

a.衬砌的厚度。隧洞衬砌混凝土厚度通常为0.60m，有效的扩挖距离为0.20m，在此基础之上增加负荷作为钢模台车的基本设计标准，达到要求的有效浇筑段距离为12m。

b.钢模台车的形式。钢模台车可分为上模和下模两种形式，没有制动和动力体系，台车运动的主要动力来自卷扬机[1]。浇筑顺序为：底部1m左右的混凝土使用底模台车进行浇筑，底模混凝土浇筑完成后将台车拆除，接着进行顶模台车安装，顶部混凝土浇筑。使用顶模台车完成(见图1)。

c.钢模台车的标准。整体台车结构要合理，整体刚度应达到设计要求；钢模进行封口的窗户数目和位置一定要符合要求，如果拆掉模具一定要密封严实，不能出现错台和漏浆情况。

图1 台车底模和顶模的横断面

2.2 钢模台车结构特征

钢模台车是非标大型机器，主要用于隧洞等混凝土衬砌，是一种专业的机械设备。混凝土衬砌时，使用钢模台车施工的速度比其他机械高出7倍左右，功能比较先进，具有全液压立模和脱模性能，可以使混凝土的整体受力和外部受力均衡，确保混凝土衬砌表面整齐、光滑，且衬砌速度较快，因此，在进行隧洞混凝土衬砌时，通常采用钢模台车进行浇筑。

岩滩水电站尾水隧洞扩建施工时使用的钢模台车类型为边顶拱式。在进行施工时，隧洞宽度在15m左右，高度达到20m左右，两边为楔形模，为满足实际施工要求，使用2辆独立单元边顶拱台车。实际施工时，如果是直线段就将2辆台车连起来组成9m的大型台车进行施工；在弯段施工时，使用1辆台车，边墙的实际长度为14m，顶模的弧长为17m，钢模台车可以使隧洞边缘施工一次完成，使用液压油缸和千斤顶辅助施工，电机带动运行机构来促使台车运行，以此实现钢模台车的位移。混凝土浇筑完成后具有结构稳定、操作便利、运行速度快、隧洞表面光滑等特点。

2.3 钢模台车加固要求

底部和两侧焊接拉筋加固下模台车，外部使用钢管支撑进行加固，加固方法适用于钢模定位支撑、抗浮脱力和混凝土浇筑的侧压力。台车的自身重力作用于轨道上，新浇筑的混凝土侧压力和浮脱力主要作用于底部拉筋和外部钢管支撑上，外部钢管半径在5cm左右，顶部有顶托和螺杆进行调节和拆除。

2.4 钢模台车工作情况

该工程上、下模台车都没有制动和动力体系，一个标准段施工完成后，将螺杆和焊接拉筋松开，使用卷扬机拉动台车移动[2]。上模台车只能是底部混凝土浇筑完成以后，拆除下模台车，在已经浇筑好的底部混凝土面上铺槽钢或者是预制钢构件构成轨道通过卷扬机来拖动，使其位置发生改变；下模台车依靠隧洞两边的1m高角钢铺设轨道进行位置移动(见图2)。

图2 台车的走位示意图

3 钢模台车的应用

3.1 钢模台车衬砌施工顺序

引水隧洞工程的施工顺序为：先进行底部混凝土施工，再进行两侧和顶部混凝土施工，具体为：处理基础面→轨道铺设→取样测量→铺设钢筋→安装台车→整合模具→组装模板→实际验收→浇筑混凝土→混凝土凝固→拆除台车→保养→下一次施工。每个浇筑面的清理和铺设轨道及安装钢筋都可以事先进行，不在循环工作的范围之内。

3.2 安装模板

隧洞入口到上弯洞口使用钢模台车，施工的顺序为从里到外，钢模台车分为上、下模台车两个部分。钢模台车的总长度为12m，底部模板为6m，共包括两节，顶部模板达到4m，所有节之间都可以进行拆卸。下模台车的运行轨道使用的是用于隧洞支撑的工字焊接槽钢，轨道距离地面的有效距离为1m；上模台车轨道使用的是隧洞底部浇筑好的混凝土路面，轨道使用的是预制构件和枕木。在导流洞口对钢模台车进行安装，安装完成以后使用卷扬机运送到工作位置，钢模台车安装和模架整合都使用的是自行式构件，接着铺设卷扬机和人工工具。台车安装完成以后，使用顶部和两侧的液压千斤顶将台车的钢模打造到设计标准，简单加固以后可以两头密封。

3.3 钢筋施工

专门的钢筋运输台车用于对底部钢筋的运输。该运输台车和底模台车使用的是相同的轨道；上面的钢筋运输轨道使用的是顶部台车运行轨道，制作两部简单的钢筋台车，分别用于运输钢筋和操作台。以人工安装钢筋，具体的施工顺序为从里到外，先安装上模台车，再安装钢筋台车，最后安装运输钢筋的台车。放样完成以后安装钢筋，具体使用的钢筋要求要达到设计标准，同时要注意下面几点要求：ⓐ钢筋的节点依据设计的标准进行捆绑，每一个浇筑单层上面一排的分布钢筋要进行焊接，在加工时会出现局部的误差，此时圆弧钢筋和分布钢筋不容易捆绑到一起，在施工的现场要使用撬棍把圆弧钢筋和分布钢筋加紧再进行焊接[3]；ⓑ直螺纹套筒技艺适合于环向受力钢筋的焊接，底部钢筋进行施工的时候，钢筋的两端一定要制作成螺纹状，还要加装保护套，防止安装或运输时对钢筋的两端螺纹造成损害；ⓒ安装的钢筋要直且均匀分布，网面要平整，间距要控制在有效范围之内。

3.4 混凝土施工

采用泵送方法进行隧洞混凝土施工。在隧洞入口水平弯处安置混凝土泵，底板混凝土施工时，底模上安装8个附着式振动器，每块模板的两侧都要安装1个振动器，还要在每块底模上凿开1个振动孔洞，大小为40cm见方，泵送的混凝土具有很大的坍落度，施工过程中的水平施工缝形成平面。键槽为3m×1m×1m的方条，混凝土浇筑到分层的最高处，混凝土出现初凝时，进行人工掩埋，两侧各留有4个人孔[4]。混凝土浇筑到人孔高度的时候，把泵管拆除掉，使用事先准备好的封堵设备进行密封，接着把泵管安装到事先留有的孔洞里，再进行混凝土浇筑，顶部的模板下方安装2个附着式振动器，这样就可以确保顶部振捣结实。为防止混凝土施工时产生裂缝，在浇筑时，要保证原材料的充足，按照规范要求对混凝土面进行处理，避免因为处理施工缝不正确产生混凝土裂缝；对有渗水的隧洞断面，先使用PVC管和专用堵漏水泥对其进行引流和封堵处理，然后将渗水导入盲沟，水从排水系统排到混凝土外面后，再进行混凝土的浇筑施工；台车在立模时，使用脱模剂对侧模进行均匀涂抹，在混凝土浇筑过程中，使用软轴振动器插入大边墙混凝土中，然后充分振捣，确保混凝土的密实性。