钢模台车在电站导流洞施工中的应用——以陕西省东庄水利枢纽工程为例

王秋阳

（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南 长沙 410000）

在隧道施工中，混凝土衬砌是一个重要环节。我国早期主要采用自行设计的简易衬砌设备，如工字钢加工成衬砌拱架，配合钢模板作为一种简易自制设备，并在国内得到了广泛应用。但是，此种衬砌方法存在工序复杂、工期长，质量难以保障等问题。随着我国隧道里程、净空尺寸不断增加，尤其是水电站隧洞施工环境相对复杂，简易衬砌台架的运用逐渐无法满足工程质量要求，于是利用钢模板台车进行模注施工的方法逐渐推广开来。

1 模板台车的发展概述

钢模台车是一种专用隧道衬砌设备，可有效提高衬砌表面光洁度，加快衬砌速度。钢模台车浇筑功效比传统模板高30%，装模、脱模速度快2～3倍，所用人力仅为传统的1/5。

1953年，我国水电行业首次使用模板台车进行衬砌施工，这台模板台车虽然尚未具备自动行走、液压驱动、自动调平等功能，但无疑是一次巨大的进步，因为其实现了隧洞衬砌机械作业。直至1985年，我国自主研发了第一台国产模板台车，并由此实现了模板台车的国产化，为我国大型隧洞混凝土衬砌作业提供了可靠的设备支撑。

结合不同的分类依据，可将模板台车分为不同的类型，具体如表1所示。文章主要以边拱轨行式衬砌台车为例展开详细的分析。其以电动机为驱动，配备液压油缸、螺旋千斤顶等，操作方便、运行可靠，隧洞最终成型效果好。

2 钢模台车在水电站导流洞施工中的应用

水电站导流洞施工中，混凝土衬砌施工是一个重要工序，钢模台车作为专用设备，可有效提高衬砌效率、保障质量，下文主要就模板台车的具体应用方法展开详细分析。

2.1 钢模台车衬砌施工程序

水电站导流洞工程中，钢模台车混凝土衬砌施工程序如图1所示。

在图1中的各道工序中，混凝土浇筑是钢模台车衬砌施工的重要工序，而混凝土侧压力是影响钢模台车结构受力的主要因素。在实际项目中，应结合外界环境、地理位置、施工进度等合理选择浇筑方案、钢模台车类型，确保钢模台车使用的安全性、可靠性，从而高质量地完成电站导流洞衬砌施工。

表1 模板台车类型表

图1 钢模台车衬砌施工程序图

2.2 钢模台车衬砌施工要点

在水电站隧洞工程衬砌施工中，钢模台车的运用要点主要可归纳为以下四点：

（1）钢模台车进场。台车必须经过计算受力满足使用要求及验收合格后才能投入使用。使用期间应挂牌明示，明确施工、质量、安全、技术和部门负责人，明确平台限载要求，并悬挂“此台车已验收”牌样；钢模台车安装和拆除的作业人员应持证上岗，或在作业前进行专业培训并得到项目部安全环保部门、监理单位的考核并合格后才能作业。

（2）钢模台车就位。铺设轨道，轨道与隧道中心线重合，偏差≤1cm；台车采用五点定位法，做好复测工作；为避免混凝土浇筑中台车上浮，使用千斤顶在台车前端端部拱顶增设支撑；与此同时全面排查台车加固系统、螺栓连接情况、丝杆支撑情况，全部合格后方可启动混凝土浇筑施工。

（3）混凝土浇筑。根据项目实际情况确定混凝土配比，严格把控原材料质量、混凝土坍落度；混凝土多采用分层、左右侧交替对称浇筑方法，每层厚度≤1m，连续浇筑，混凝土上升速度应结合混凝土初凝时间进行测算，不得过快；根据现场同条件养护混凝土标准试块试压强度确定拆模时间。

（4）混凝土表面缺陷整修。拆模后，若发现混凝土表面存在缺陷，经监理批准后及时处理，包括气泡、环形接缝、表面颜色以及预留洞室周边的处理，切实保证衬砌外观质量。

3 陕西省东庄水利枢纽工程导流洞钢模台车衬砌施工情况

文章主要以东庄水利枢纽工程为例，下面对钢模台车在导流洞施工中的应用情况展开详细分析。

3.1 工程概况

该项目为东庄水利枢纽工程导流洞工程，布置于右岸，成洞尺寸17m×19m（宽×高），城门洞型。导流洞洞身二衬混凝土分两次浇筑，先浇筑底板和两侧120cm高边墙，然后采用钢模台车一次性浇筑剩余边墙及顶拱混凝土，边顶拱共40仓。衬砌设计支护厚度分别为60cm、80cm、100cm。为保证导流洞边顶拱衬砌施工的顺利进行，安装一台钢模台车以满足生产需要。

3.2 钢模台车技术参数

该工程边顶拱混凝土采用边拱轨行式衬砌台车一次浇筑成型。混凝土采用10m3混凝土搅拌车运输，HB80混凝土泵泵送入仓，人工配合附着式振捣器振捣密实。钢模台车图纸及主要技术参数如图2所示。

图2 钢膜台车立面图

3.3 钢模台车安装要点

（1）安装施工要求。①技术及质量要求：严格按照台车设计图纸进行组装；整机加工完毕后，应在现场组装试运转，各行走部分运行应平稳。②符合构件材质规格要求：符合设计图纸要求，无影响强度和钢度的弯曲和破损。③钢模台车基础底座、行走轨道铺设准确稳固。④走台及作业平台铺设：采用5cm厚木板满铺方法，确保施工安全性。⑤安全防护设施：临空面设护栏，台车与墙体间距过大时设防坠落设施。⑥上下爬梯或通道：安装符合规定的上下爬梯或通道，且爬梯或通道的临空面均设有护栏。⑦电器系统：用电线路架设、用电设备漏电保护符合要求。⑧安全标识：有明显的用电及其它安全警示标志。

（2）台车安装施工。①枕木和钢轨安装：枕木和钢轨按台车图所示轨距铺设，严格测量定位。②行走安装：把4个行走轮卡在钢轨上，两侧支撑牢固。③底梁安装：把底梁吊至行走上方与行走铰接，然后调整对角使底梁成长方形布置。④门架立柱和横梁安装：把立柱和横梁组装好后，从中间向两侧一榀一榀地与底梁连接。⑤拉杆安装：将直拉杆、斜拉杆、剪刀架等装好。⑥调整门架：调整门架横梁处的对角。⑦顶模架体安装及调整：按图尺寸装好平移、升降油缸、顶纵梁，从中间向外依次装配台梁及小立柱。⑧顶模安装：从中间向外一组一组地安装顶模，同时调整平整度。⑨边模安装：从中间向外安装边模，同时调整平整度。⑩边模通梁安装：边模通梁与边模用螺丝铰接定位。[11]油缸及丝杠安装：安装侧模油缸及丝杠，注意丝杠长度按图分布。[12]安装顶端支撑：按图纸分布确定支撑位置。[13]加装底部过河梁。[14]加装液压系统并调试。

3.4 钢模台车运行与衬砌施工要点

（1）钢模台车工作检查。钢模台车工作前，需隧洞条件进行检查，确保其可满足实际作业需求。

（2）混凝土灌注施工。①钢模台车行走至衬砌位置后进行立模。②完成立模后，对钢模板台车外表面涂抹脱模剂，然后开始注砼，钢模台车两侧每2.5m高度预留4个进料窗口，钢模台车上两侧墙和顶拱每2.5m左右高度一层安装附着式振捣器，如图3所示。注浆顺序为从下往上，逐层逐排从工作窗口注浆，最后封顶。封顶后期采用低速注浆法，防止模板出现变形问题；注浆时，钢模板台车前后、左右混凝土高差控制在600mm以下。③完成注浆后，混凝土达一定强度后脱模，拆掉千斤顶，启动液压系统、控制边模油缸，令侧模板脱离衬砌面，注意控制油缸收缩行程150～250mm，分次收缩，严禁一次性强制脱模。④钢模台车脱模后，启动行走电机行走。

图3 隧道混凝土衬砌钢模台车窗口振捣器示意图

（3）钢模台车保养。在整个衬砌施工中，落实台车例行保养工作，具体作业项目如表2～表4所示。其中，一级保养，每班进行；二级保养，每工作15个循环；三级保养，每工作30个循环。

（4）钢模台车拆除。①拆除场地平整。在拆除部位的底板上利用钢板及土工布覆盖，以免在拆除过程中导致底板混凝土受损。②手动撑杆，侧模油缸装置销轴拆除。顶拱油缸、倒模油缸回缩，钢模顶模、倒模收拢，将侧模油缸与手动撑杆、侧模连接销轴拆除。③模板组拆除。顶模、侧模板组成一个拆除吊装单元，使用2台5t卷扬机吊起模板，在拆除场地将模板依次摆出，并使用QY20型汽车吊将拆解下的模板吊至东风153汽车，运输至下一个安装工作面。④托架拆除。托架使用5t卷扬机吊起，在拆除场地拆解，通过东风153汽车运输至下一个安装工作面。⑤顶模油缸与导向杆拆除。使用5t卷扬机拆除顶模油缸、定位导向杆。⑥电气与液压系统拆除。电气线路、液压管路采用人工拆除的方法，液压系统操作台采用QY20型汽车吊拆除。⑦上部台车架横梁拆除。采用汽车吊+5t卷扬机配合拆除。⑧下部台车架横梁拆除。与上部台车架雷同，其中6m台车有驱动装置，需先将此装置拆除后再拆除下部整榀立柱。⑨台车架的运输。利用东风153汽车将台车架部件运至下一个安装工作面。

表2 一级保养项目

表3 二级保养项目

表4 三级保养项目

3.5 质量控制措施

为保证项目顺利完成，健全施工质量安全管理机构，规范操作，落实宣传教育等工作，要针对钢模台车特点，健全技术责任制，落实技术交底与施工组织工作，及时解决施工中的各种技术问题；加强各工序的协调管理，完善管理程序，切实提高质量管理效率，杜绝质量事故。

4 结束语

综上所述，水电站导流洞工程中，钢模台车是衬砌专用设备，通过钢模台车的合理运用可有效提高混凝土衬砌施工效率与质量。在导流洞施工中，应根据隧洞环境、施工条件等合理选择钢模台车相关技术参数，做好钢模台车施工前的各项检查与施工中的保养工作，规范落实模板安装、混凝土灌注以及脱模、行走等工序，切实保证衬砌质量可靠、结构稳定，为后续作业奠定良好的基础。