隧洞全圆针梁式钢模台车混凝土衬砌施工

□葛慧聪(中国水利水电第十一工程局有限公司)



隧洞全圆针梁式钢模台车混凝土衬砌施工

□葛慧聪(中国水利水电第十一工程局有限公司)

摘要：在隧洞工程中，探索和掌握全圆全断面针梁式钢模台车混凝土衬砌施工技术，尤其是底模设计创新技术，不但能大幅度缩短工期，节约施工成本，而且对提高混凝土衬砌外观质量起着至关重要的作用。文章从钢模台车就位调整、混凝土衬砌浇筑、钢模台车脱模行走等三个主要工艺流程，重点介绍了底模设计创新技术、全圆全断面针梁式钢模台车混凝土衬砌施工技术。

关键词：钢模台车混凝土衬砌底；模设计创新；外观质量

1工程概况

引子渡引水发电洞位于大坝右岸EL1029.90。平洞长884 m,纵坡比i=9.73‰，断面为全圆,衬砌直径D=10.50 m。主要工程量为：石方洞挖104730 m3,钢筋制安1181.80 t,混凝土衬砌27730 m3。

2全圆全断面针梁式钢模台车混凝土衬砌施工

2.1隧洞钢筋安装

隧洞全断面钢筋安装与钢模台车混凝土衬砌采用流水作业施工。

2.2钢模台车混凝土浇筑方向及其入仓方式

混凝土浇筑方向由上游指向下游。入仓方式：混凝土罐车+(两趟)HB60混凝土泵车+Φ160泵管,每趟泵管相隔250m增设一台混凝土泵车打接力。

2.3工艺流程

钢模台车就位→顶拱危石处理→基岩清理→测量放线→基础验收→垫层浇筑→锚杆施工→架立筋测量放点及焊接→钢筋加工与安装→钢模台车就位调整→仓号准备→开盘验收→混凝土衬砌浇筑→堵头模拆除→钢模台车脱模行走→后续仓钢模台车就位调整。

2.4钢模台车就位调整

2.4.1底模就位调整

2.4.1.1首仓底模就位调整

钢模台车针梁前支座行走到钢筋网笼时,顶升前后支座顶升油缸，底模两端垫枕木。收缩前后支座顶升油缸，使针梁下悬杆轨道坐在底模各横梁的拖轮和导向轮上；卸掉前支座两支腿,操纵针梁穿越钢筋网笼至尽头。在前后支座处的两根圆弧主筋上测量洞轴线上的两点,两根主筋底面各点焊接短立筋,细铁丝紧系在短立筋上。在前后支座中心作标记并挂线坠，操纵前后支座平移油缸，使中心线坠与洞轴线重合。扒开前支座下面的钢筋网,安装两支腿，然后安装前后支座支腿的防倒千斤；交替顶升前后支座顶升油缸，使前后支座支腿分别支承台车。交替操纵前后支座平移油缸,使针梁中心与支座中心重合。操纵钢模液压牵引系统，使全圆钢模穿越钢筋网笼至首仓位置。交替操纵前后支座顶升油缸,调整前后端底模中心至设计高程。分别用注水软管靠在前后端底模横梁边棱线上,操纵前后支座顶升油缸，将横梁调整至水平。微调前后支座平移油缸，使底模中心线坠与洞轴线（细铁丝）重合。

2.4.1.2后续仓底模就位调整

卸掉针梁前后支座的支腿及其防倒千斤，操纵针梁穿越钢筋网笼至尽头。在底模前端和前支座前端的两根圆弧主筋上测量洞轴线上的两点,两根主筋底面各点焊接短立筋……。首仓脱模后将全圆钢模前移一个仓位,使全圆钢模后端与前仓混凝土平顺搭接15～20cm。其余底模调整同首仓。

2.4.2顶拱钢模调整

交替顶升顶模前后顶升油缸，使顶模升至设计衬砌位置；调整上部台架前后横梁至水平。微调顶模前顶升油缸高于后顶升油缸△L=1～2cm,便于后继仓圆钢模与前仓混凝土圆表面平顺搭接。微调前横梁至水平。各针梁框上横梁两端安放可调千斤，顶紧顶模纵梁。

2.4.3边拱钢模调整

操纵边模千斤顶油缸撑模,使边模与顶模平顺搭接,与底模接缝间隙约1cm(塞棉纱),两端部平齐；否则,调整顶模油缸(重新测量记录其伸长量)。锁定边摸中、后端千斤顶油缸节流阀,微调前端千斤顶油缸伸长△L=1～2cm，便于后继仓圆钢模与前仓混凝土圆表面平顺搭接。之后打开节流阀,测量记录各千斤顶油缸伸长量(经过数仓边顶拱撑模调整,找出最佳撑模调整状态时的记录,作为撑模调整的依据)。顶紧边模限位千斤。

安装抗浮千斤：上部抗浮千斤安装：在钢模前后端的针梁两导轨上各竖焊一根较粗钢管顶住基岩,用楔铁打实挤牢,再焊剪刀撑加固钢管。同样,在前抗浮平台上安装可调抗浮千斤。首仓安装前后抗浮千斤,以后各仓只安装前抗浮千斤。下部抗浮千斤安装:在底模各横梁安放可调抗浮千斤,分别顶住针梁下玄杆导轨,以消除导轨与拖轮的间隙。

2.5钢模台车混凝土衬砌浇筑

采用泵送二级配混凝土,标号C20D100S4,坍落度15～18cm。底板混凝土浇筑与边顶拱堵头模安装平行施工,可缩短施工周期12小时。

2.5.1底板混凝土浇筑

钢模台车圆弧底模原设计为全封闭的,无法振捣、排水排气和观察底仓混凝土浇筑情况,造成混凝土底板产生空洞和大量的蜂窝麻面。为解决上述问题,在实践中采取了两项技术创新措施。

2.5.1.1钢模台车底模设计创新技术

在底模中心线两侧梅花型布设两排工作窗，间排距为170cm×120cm，可直接从底模新增工作窗浇筑混凝土，能够观察底板浇筑、振捣情况，解决混凝土底板产生空洞问题；底模圆心角90°范围内均布梅花型(等边直角三角形)孔Φ10,间排距50mm×25mm，解决排水排气问题,消除混凝土底板产生的蜂窝麻面。

2.5.1.2合理改进底板混凝土浇筑工艺

为了防止混凝土浇筑梯度过大,使已振捣过且已充满底模的混凝土塌陷而产生空洞,应从底模后端两个工作窗开始,交替向前一工作窗浇筑。当整仓混凝土面浇筑到距底模中心约20cm时,改从两边模后端工作窗下料,在对应的底模工作窗交替振捣,促使混凝土料迅速充满底模。随后,交替向两边模前一工作窗下料、振捣,充满整个底模。此阶段应随时检查底模混凝土充填情况：底模排气孔有稀浆溢出或用锤敲击底模发出“哒哒”声,则底模已充满；否则,用振捣棒振击空腔底模背面,同时在边墙仓内和邻近工作窗振捣,帮助混凝土流动充满空腔。

2.5.2边拱混凝土浇筑

当底模浇满后,改从顶拱两侧中部工作窗下料。泵管出料口挂长溜桶,用麻绳系住溜桶中下部,控制溜桶从后端逐渐向前端铺料,铺料厚度为30～40cm。为减轻下料高差带来的骨料堆积应人工转动溜桶下料口浇筑。若出现骨料堆积,应立即进行人工扒散。边拱两侧混凝土浇筑面高差应小50cm,避免侧压力过大使钢模偏移；浇筑速度应<50cm/h,避免边模受压应力过大而产生塑性变形。

2.5.3顶拱混凝土浇筑

当混凝土面浇筑到顶模工作窗下50cm时,两趟泵管改从顶模后端两相邻冲天浇筑管浇筑,并交替向前面的冲天浇筑管移接泵管。顶模中心浇筑30～50cm厚时,分别单机启动顶模环向布置的三个平板振捣器,振捣时间约为3～5 s；顶拱两侧辅以人工振捣。从进人孔观察,混凝土浇筑面高于仓内浇筑管口且泵料困难时,改为砂浆浇筑。不进浆或排气管溢浆,视为已浇满。最后,砂浆封填堵头模空间。

2.6钢模台车脱模和行走

2.6.1脱模时间

根据当地气候条件和施工经验，隧洞内适宜的脱模时间为：18-20 h。达到脱模时间后,还必须检查顶拱混凝土强度是否达到安全脱模要求,确信后,再脱模。

2.6.2钢模台车脱模程序

拆卸全部抗浮千斤顶。交替收缩边模千斤顶油缸、限位千斤顶，使边模脱离混凝土表面。如果边模被挤紧卡死，则用导链拉开。交替收缩顶模顶升油缸，使顶模脱离混凝土表面。

2.6.3钢模台车行走程序

2.6.3.1针梁行走

拆卸前后支座的支腿及其防倒千斤,完全收缩针梁前后顶升油缸,使前后支座脱离底模混凝土面。检查针梁与针梁框具备相对滑动条件后,将针梁前移一个仓位。

2.6.3.2台车行走

调整前后平移油缸,使前后支座中心与洞轴线重合。顶升针梁前后顶升油缸,使圆弧后支座坐在圆弧混凝土底板上,前支座安装支腿后坐在预置的垫块上。检查钢模与混凝土、针梁与针梁框具备相对滑动条件后,安装前支座支腿和前后支座防倒千斤,将钢模台车前移一个仓位,并与前仓混凝土搭接15～20cm（钢模前移时如遇钢筋网阻碍,操纵平移油缸左右避让,待避让开行走前,必须重新安装前后支座防倒千斤。）。操纵针梁前后顶升油缸,使底模前后横梁水平且前横梁底于后横梁一个仓位的坡比高差，即与轴线平行。钢模台车就位后,拆卸前后支座防倒千斤,进行后续仓钢模台车钢模调整。

3结论

贵州引子渡引水发电洞混凝土衬砌是十一局首次采用全圆全断面针梁式钢模台车施工。它配置撑模脱模和行走就位调整两个独立的液压操作系统,具有全断面一次成型、混凝土衬砌周期短、外观质量高、综合成本低的特点,是目前隧洞混凝土衬砌较为先进的、值得推广使用的施工设备。

采取底模密布排气孔、开工作窗等设计革新和改进混凝土浇筑工艺两项措施,成功地解决了全断面混凝土底板易产生空洞和水气泡（蜂窝麻面）等质量问题。采取流水作业与平行作业并行的施工方案,大幅度地缩短了工期。

参考文献

[1]冷雅梅.《隧道整体式衬砌台车上浮的原因及控制的办法》[J]，西部探矿工程，2006.

[2]特大断面隧道液压模板台车的研究与施工技术[J]，现代隧

道技术，2006.

（责任编辑：刘青）

收稿日期：2015-11-26

中图分类号：TV544

文献标识码：A

文章编号:1673-8853(2016)01-0065-02