全圆针梁式液压钢模台车在水利枢纽供水工程中的应用

【内容摘要】通过全圆针梁式液压钢模台车在水利枢纽供水隧洞衬砌施工，介绍了针梁台车的结构，重点叙述了针梁台车的施工工艺；采用科学合理的施工工艺,将“全圆钢模台车”应用于圆型混凝土一次性模注,有效地保证了圆型有压隧洞混凝土的浇筑质量。

【关 键 词】水利 全圆针粱式 液压 钢模台车 施工

中图分类号：TV文献标识码： A

1 工程概况

红花尔基水利枢纽电厂供水工程位于海拉尔河一级支流伊敏河中游，供水工程水源为红花尔基水利枢纽。供水工程目的地伊敏电厂位于坝址下游约40 km，鲁能电厂位于坝址下游约65 km。供水工程为线型布设，主要沿伊敏河河谷展线。起点为红花尔基水利枢纽工业供水洞，即供水工程头部，终点分别为两电厂厂外的接管点。

2.1 模板选择

供水隧洞结构是圆形断面，断面直径为D=2.2m的圆形断面，全长1843m。方案采用了全圆针梁式液压钢模台车进行混凝土衬砌施工。该针梁台车衬砌隧洞为全圆断面，底、边、顶一次性成型，立模、拆模用液压油缸执行．定位找正由底座竖向油缸和调平油缸执行。台车为自行式，安装在台车上的卷扬机使钢模和针梁作相对运动。台车便可前后移动。

2.2 钢模台车参数

台车针梁长度25.4m，总重24.6t，水平最大调整量0.5m (单边)，台车钢模直径2.2m，侧模油缸行程0.6m，台车每段衬砌长度10.5m，顶模油缸行程0.5m，最小脱模量度0.15m。

2.3 全圆针梁式液压钢模台车主要部件

全圆针梁式液压钢模台车主要由模板总成、针梁总成、梁框总成、水平和垂直对中调整机构、卷扬牵引机构、抗浮装置等组成。

2.3.1 模板总成

用于隧洞的成形，隧洞的形状和尺寸主要靠它来制约。模板间用螺栓联接，每组模板由顶模、左边模、右边模、底模四块组成。各模块与圆心的夹角分别为：顶模114°,左边模103°，右边模103°，底模40°。底模两边分别用铰耳销轴连接左、右侧模板。顶模的一边与右侧模板用铰耳销

连接。另一边与左侧模板用螺栓和销轴联接，当顶模油缸收缩时，顶模与左侧模板脱开，形成0.4～0.5m的间隙，左、右侧模板就可在侧模油缸的作用下与浇筑面脱开，完成顶模和左右侧模板的收缩。每组模板的宽度为1.5m。纵向用螺栓和销轴联接，为了加强模板之间的整体连接强度，设计有模板联接梁。

2.3.2 针粱总成

钢模的受力支撑平台和台车行走的轨道。针粱主要由槽钢构成，其长度为25.4m；针梁上、下有四条40x4Omm的方钢轨道，焊接在针梁上，为了运输和安装方便，分为2节，用高强度螺栓连接。

2.3.3 梁框总成

下部与底模用螺栓连接，构成一个门框式构架，在框架上、下部安装有行走轮系，针梁从门框内穿过。框架上都是安装边模、顶模伸缩油缸的支承面。梁框门架是通过各支承千斤和油缸与模板连接，它要承受衬砌层的压力，门架与底模上的横梁构成框架结构，立柱的间距为1.5m；为了增强门架的强度和稳定性，门架立柱间设计有连接梁和斜拉杆等。门架立柱和横梁均用工字钢制成。

2.3.4 水平和垂直对中调整机构

平移机构安装在针梁下面前、后底座上，前、后底座上各安装有2个竖向油缸与针梁连接，竖向油缸的伸缩可使针梁上升和下降，以便模板垂直方向的对中调整。从而完成底模的脱模和立模；前、后底座上各安装有一个水平油缸，利用其左、右移动来调整模板中心线与隧洞中心线相吻合。

2.3.5 行走机构

行走机构是由支座和多个滚轮等零件组成，共有四套行走架安装在门架内针梁的上下方。因此针梁可在行走架的滚轮上移动，支座由槽钢构成，滚轮是铸钢件，滚轮设计成带轮边的结构，使针梁或模板移动时不会左右摆动。

2.3.6 底座

前、后底座分别安装在针梁的两端。是针梁的受力支点，衬砌时台车的全部重量都落在两个底座上，每个底座上安装两个可承受50t力的液压竖向油缸。

2.3.7 抗浮装置设置

由于是一次性浇筑，当浇筑速度过快时，钢模将受到混凝土产生的浮力。为了不使钢模在浮力作用下向上移动，在钢模两端安装了八个抗浮千斤顶，制约上浮力的作用。在前后抗浮架上安装四个侧向千斤顶。使针梁和钢模不产生侧向位移。抗浮架有2套．分别安装在模板的前后部，并与门架连接，抗浮架下面安装有滚轮，因此，抗浮架随模板在针梁上移动。抗浮架上安装有竖向抗浮千斤和水平抗浮千斤，在浇筑时防止错台和克服混凝土的涨力。

2.3.8 台车堵头模板

为了解决台车钢模端面的封堵问题，设计了端头堵板。它是由加工制作的弧形钢模板及P3015钢模板组合而成。

2.3.9 工作窗口设置

工作窗口主要为混凝土进料、人工振捣及观察浇筑情况而设置的，台车共布置10个0.5mxO.5m的工作窗口。全部布置在边模上。混凝土浇筑到窗口位置时关闭。

2.4 钢模台车安装工序控制

台车安装前准备工作底模安装底模调整底模托架安装针梁及梁框安装左、右边模安装左、右边模调整顶模安装顶模调整卷扬系统安装、调试液压系统安装、调试电气系统安装台车调试、运行台车验收。

2.4.1 安装前准备工作

由于此洞径较小，台车安装设在洞外安装，这样将有足够的空间进行台车安装。台车安装前要安排好起吊设备、人员及必备工机具的准备工作以便进行安装。

2.4.2 台车底模安装

针梁台车底模的安装须在轨道上进行，以保证底模底面平直。轨道用两根长12.5m的钢轨(规格：43kg／m)铺成。要求钢轨平直，轨距相等，并支承牢固。其后用吊车把第一块模板吊放在轨道上，然后移至轨道一端。接着把第二块模板吊入轨道，前移与第一块模板相接．重复此工作即可使全部底模就位。底模就位后，进行调整，使每组模板问缝隙、错台调整到规定范围内，并用螺栓连接牢固。底模安装完后，进行底模托架及托架上的行走轮组安装。

2.4.3 台车针梁及梁框安装

针梁安装前必须先将上游面的地脚支撑及地脚千斤安装调整到位，然后将预先拼装好的针梁分两节进行吊装就位，在吊装时先将制作好的临时支撑安装调整好，以便吊车摘钩进行下一节的针梁吊装。在吊装完最后一节针梁后．立即安装下游面的地脚支撑及地脚千斤。安装时，务必要将针梁螺栓连接牢固。同时保证针梁上的轨道平直。在安装针梁的同时进行梁框的安装。(针梁及梁框安装图4）

2.4.4 左右侧模及顶模安装

待针梁及梁框全部安装完毕后进行左右边模的安装及调整，左、右边模安装合格后最后进行顶模的安装及调整。

2.4.5 卷扬系统及液压系统安装调试

模板安装调整完毕后进行卷扬系统安装、调试；要求针梁、模板牵引自如，不得出现卡滞现象。液压系统安装、调试；要求各油缸伸缩自如，油缸及各连接处不得出现泄漏、渗油现象。

2.4.6 电气系统安装

电气系统安装根据设计图纸对号进行．电器安装主要是对液压系统油泵电机的开关和卷扬机电机的正、反运转进行控制。主要采用380V三相四线制供电，它供给油泵电机、卷扬机电机、变频机组、附着式振动器、照明和电焊机用电等。电机设有正反转控制及过载保护。

2.4.7 台车的调试运行

待台车全部构件、模板及卷扬系统、电器系统全部安装完毕并自检合格后。进行台车的调试。台车调试按台车主要组成部件分模板总成系统调试、卷扬系统(行走机构)调试及液压系统调试，调试按照操作台车主控制阀，依次动作竖向、侧向及顶模油缸，使模板处于衬砌断面状态，确认台车各部结构连接、支承牢固，工作窗、注浆装置动作灵活、无卡滞现象；检查、测量模板外形轮廓尺寸(圆度、直线度、表面平整度)及模板问缝隙、错台，要求各检测尺寸满足规定要求。

台车立模：利用附加行走机构及台车卷扬系统将台车行走到衬砌位置；操作竖向油缸，将台车前后底座支承牢固；操作侧向油缸、顶模油缸，调整左、右边模及顶模就位。旋紧螺旋千斤顶，将模板支承牢固；借助测量仪器，操作竖向油缸和横向调整油缸．使模板断面与隧洞断面中心重合一致。

封堵头：采用加工好的圆弧钢模板立模封堵。

台车脱模：混凝土强度达到脱模规定要求，台车即可进行脱模。按以下步骤依次进行：松开各螺旋支承千斤，启动液压系统；向上伸出竖向油缸，底模脱离；收缩左侧油缸，左边模脱离；收缩右侧油缸，右边模脱离；收缩顶模油缸，顶模脱离。

2.5 混凝土施工

供水隧洞混凝土衬砌程序如下：钢筋安装台车行走、测量就位、加固安装堵头模板、止水及其它预埋件验仓混凝土浇筑等强拆模、养护进入下一段仓号。

2.5.1 钢筋安装

洞身段钢筋安装分顶拱衬砌段和顶拱未衬砌段施工，衬砌段高度为2.2m，未衬砌段高度为3m，钢筋安装为双层筋形式。内层钢筋形式为R=1.15m的圆，外层钢筋R=1.35m；钢筋保护层为0.05m。钢筋安装前先放中心线，先安装架立筋．然后安装圆形筋，圆形筋安装顺序先外层、后内层。为保证安装精度，内层圆形筋在台车行走就位并调整后再进行安装。

2.5.2 模板台车行走、定位、加固

钢筋验收合格、基础面清理干净后，台车向该段行走，行走时先将模板固定，针梁以模板为轨道穿过钢筋网。固定好针梁后行走模板。模板调整就位并经测量复核满足精度要求后，对整个台车进行加固、安装抗浮装置。

2.5.3 堵头封堵及其它埋件安装

由于止水安装。堵头模板采用自制钢模板，堵头模板安装的同时，安装灌浆预埋管、涂刷脱模剂等。

2.5.4 混凝土浇筑

洞内衬混凝土强度等级为C25。采用泵送混凝土。选用海拉尔蒙西水泥PO425水泥，砂石料为伊敏石厂生产的天然骨料，配合比如下：W／C=O.41，单位用水量193kg,砂率35％，外加剂采用高效缓凝泵送增强剂。掺量为0.6％，引气剂采用河北外加剂厂生产的DH9型．掺量为0.006％，坍落度为14―18cm，初凝时间4―6h．终凝时间12~13h。混凝土进料口分别设在模板台车的顶部及腰部，通过软管将混凝土下至浇筑部位。浇筑完成后，附着式振捣器振捣。洞内混凝土采用喷洒水方法养护。

3结束语

台车每段衬砌循环平均为5d一个施工循环，较原方案钢衬模板节省时间一半，且二次衬砌质量较好。该台车的应用不但加快了施工进度，缩短了工期，确保了工程的质量与安全。而且，将部分劳动力从传统的立模施工中解放出来，从而提高了工效。