简易桁架钢模台车在思林水电站大断面短洞室尾水洞工程中的应用

李 勇， 杨 映

(1.中国华电集团公司四川公司，四川 成都 610041；2.中国华电集团公司，北京 100031)

1 工程概述

思林水电站位于乌江干流中游，装机容量为1 000 MW(4×250 MW)，由碾压混凝土重力坝、引水发电系统、通航建筑物等组成，地下厂房布置在右岸山体内，尾水洞采用单机单洞,四条隧洞平行布置。尾水洞采用二级配的C25钢筋混凝土衬砌，厚度1 m或1.2 m，其中1#、2#机尾水洞衬砌后断面为13 m×19 m，长度分别为231.3 m和204.4 m，3#、4#机尾水洞衬砌后断面为11 m×17 m，长度分别为117.4 m和150.5 m，四条隧洞长度相对较短，典型断面为底部呈圆角的特大城门洞形。

2 简易桁架钢模台车方案

在隧洞混凝土衬砌中，常用的方法是采用钢模台车。传统的钢模台车一般采用型钢作为承重支撑结构，模板采用钢板，用液压系统对模板系统进行顶伸，在轨道上行走，结构较为复杂，因此造价较高。简易桁架式钢模台车是从传统液压台车发展、演变而来，将造价较贵的型钢支撑结构更换为简易桁架并设置相应的行走机构，采用组合钢模板，取消了造价昂贵的液压顶伸系统，其功能分别由边墙和顶拱模板的顶伸机构代替。传统钢模台车造价较高，只能通过提高钢模台车的周转次数来降低施工成本，通常在长洞室的隧洞混凝土衬砌中使用；对于洞室长度较短，台车周转次数较少的隧洞混凝土衬砌则采用简易桁架钢模台车更为经济实用。

思林水电站四条尾水洞具有洞室长度短、断面尺寸大等特点，其中最长的为1#洞，长度为231.3 m，可用于台车浇筑的洞段长度仅为196.3 m，如采用12 m长的台车浇筑，周转16次即可完成；其余三条短洞室的台车周转次数则更少，故该尾水洞工程宜采用简易桁架钢模台车施工；又因该尾水洞断面尺寸特大，故在综合考虑荷载安全及施工组织的难易程度后决定采用简易桁架边墙和顶拱钢模台车共同完成尾水洞全断面混凝土浇筑。

3 台车的安装制作及混凝土浇筑

根据简易桁架钢模台车方案，思林水电站尾水洞混凝土衬砌分底板、边墙和顶拱三块浇筑。施工顺序为底板完成后安装边墙台车，边墙完成后安装顶拱台车，最后浇筑顶拱；底板同底部2.2 m圆角边墙混凝土一起浇筑，边墙台车浇筑的边墙高度为14.47 m，顶部剩余1 m边墙与顶拱一起浇筑。根据总进度要求，1#、2#尾水洞各采用一套12 m长的简易桁架边墙、顶拱钢模台车，4#、3#尾水洞采用一套6 m长的简易桁架边墙、顶拱钢模台车，待4#尾水洞衬砌完后移到3#尾水洞浇筑。

3.1 边墙钢模台车的安装与制作

简易桁架边墙钢模台车采用常规拼装模板原理设计，为钢管桁架结构，主要由简易桁架、行走机构、边墙模板顶伸机构、模板等组成，其大小为12 m×14.27 m(长×高)，最长件为6 m，最重件为85 kg(图1)。简易桁架是台车的承重支撑结构，承受混凝土浇筑时的侧压力，设计为一移动式钢管桁架，采用φ40钢管搭设，架子间距为100 cm、排间距为75 cm、层间间距为100 cm，横向设剪刀叉，中间留行车通道；行走机构由单个承重2 t的φ300实心脚轮和行走机座组成。边墙台车移动时总重量为52 t，用30个实心脚轮承载，横向布置6排，纵向布置5排；模板支撑机构与简易桁架相连，设有可调节距离的顶托螺杆以及用于脱模的4个8 t葫芦等；模板采用150 cm×90 cm小钢模板拼装成型。

尾水洞底板混凝土在达到2 d强度后即可安装边墙台车，台车构件用汽车运至洞内，人工直接安装，15 d即可完成。首先安装行走机座，实心脚轮通过轴承与行走机座的钢管扣件连接；行走机座完成后，在其上安装简易桁架；简易桁架搭设时，在两侧端部的横向架管上安装顶托螺杆，形成模板顶伸机构；简易桁架顶层悬挑25 cm作为两侧模板的吊点，悬挂4个8 t葫芦，模板拼装成型后安装吊钩与葫芦相连，形成模板脱模机构。

3.2 顶拱钢模台车的安装与制作

图1 台车示意图

简易桁架顶拱钢模台车是在边墙台车的基础上设计的，增加了顶拱及侧翼模板的顶伸机构、拱架总成等部件(图1)。承重的简易桁架、行走机构等与边墙台车类似，仅增加了侧向导轮；模板顶伸机构由千斤顶和螺杆顶托组成，共同完成模板的顶伸；拱架总成由拱架及拱架支撑管架组成，根据断面尺寸将拱架总成分成用铰连接的两部分，拱架用φ40钢管制成；顶拱模板由顶模、左侧翼模、右侧翼模组成，顶模用150 cm×30 cm小钢模拼装，侧翼模用150 cm×30 cm、150 cm×10 cm小钢模组合拼装，侧翼模与顶模用支铰连接。

顶拱台车与边墙台车安装类似。在安装完成行走机构和简易桁架后，在桁架顶层的竖向钢管上插入顶托螺杆并在设计位置安装和加固千斤顶，铺设竹跳板作为模板顶伸的操作平台；模板顶伸机构安装完成后，把所有的千斤顶及顶托螺杆的顶面调到同一水平面，在其上安装拱架及支撑管架，安装过程中应特别注意拱架的绞接质量，使顶模、左侧翼模和右侧翼模三块相对独立；模板安装并校正完成后安装侧翼模板的支撑机构；最后安装顶拱台车左右两侧的侧向导轮。

3.3 台车运行及混凝土浇筑

台车利用装载机牵引移动，移动前应加固底部过车通道、安装牵引钢丝绳、清理行走底板等；台车移动就位后在底座下方加垫枕木和木楔子，施工荷载及台车自身荷载通过枕木和木楔子传向底板混凝土以保护台车脚轮；重新移动台车时需拆掉枕木和木楔子。边墙模板初调后，微调顶托螺杆支撑模板就位，混凝土浇筑完成后松开螺杆，用葫芦提升脱模；用千斤顶将拱架顶升后，微调螺杆顶托，支撑顶拱模板就位，混凝土浇筑完成后先松开顶托螺杆，卸压千斤顶脱模。

台车运行应注意以下几点：(1)边墙台车移动前必须先完成结构边线放样，对于移动中产生的少许偏移可通过模板支撑机构的顶托螺丝予以调节；顶拱台车行走时微调侧向导轮，用以控制台车的行走偏差；(2)台车移动前隧洞底板必须清理干净，以减小脚轮的滚动阻力，使台车平顺移动；脚轮仅在行走过程中承受荷载，台车就位后应尽快加垫枕木和木楔子，卸除脚轮荷载以延长其使用寿命；(3)装裁机应在洞轴线上牵引移动台车，保证其移动不偏移，牵引钢丝绳必须安装牢固且对称；(4)在混凝土浇筑时应均匀下料，以保证台车两侧受力均匀。

4 结 语

思林水电站尾水洞混凝土衬砌采用简易桁架钢模台车，安装12 m台车仅花费了15 d时间，浇筑尾水洞边墙的平均施工速度为5 d/仓，顶拱为6 d/仓。一台12 m边墙和顶拱简易桁架台车的制作费用约为90万元。由于其主要材料为钢管、小钢模等通用型材料，故台车材料的回收利用率较高，综合考虑制作费用和材料回收利用率，其总费用比传统型钢模台车节约三分之二以上。

简易桁架钢模台车以其安装拆卸方便、操作简便、造价低廉等优点，在思林水电站尾水洞工程中取得了良好的经济效益，其主体结构为钢管桁架，推广使用不受断面尺寸大小及断面形式限制，能够广泛运用于城门洞型和马蹄型等洞室，为其他类似工程提供了宝贵的实践经验，具有一定的借鉴价值和推广意义。