簡易桁架鋼模臺車在思林水電站大斷面短洞室尾水洞工程中的應用

李 勇， 楊 映

(1.中國華電集團公司四川公司，四川 成都 610041；2.中國華電集團公司，北京 100031)

1 工程概述

思林水電站位于烏江干流中游，裝機容量為1 000 MW(4×250 MW)，由碾壓混凝土重力壩、引水發電系統、通航建筑物等組成，地下廠房布置在右岸山體內，尾水洞采用單機單洞,四條隧洞平行布置。尾水洞采用二級配的C25鋼筋混凝土襯砌，厚度1 m或1.2 m，其中1#、2#機尾水洞襯砌后斷面為13 m×19 m，長度分別為231.3 m和204.4 m，3#、4#機尾水洞襯砌后斷面為11 m×17 m，長度分別為117.4 m和150.5 m，四條隧洞長度相對較短，典型斷面為底部呈圓角的特大城門洞形。

2 簡易桁架鋼模臺車方案

在隧洞混凝土襯砌中，常用的方法是采用鋼模臺車。傳統的鋼模臺車一般采用型鋼作為承重支撐結構，模板采用鋼板，用液壓系統對模板系統進行頂伸，在軌道上行走，結構較為復雜，因此造價較高。簡易桁架式鋼模臺車是從傳統液壓臺車發展、演變而來，將造價較貴的型鋼支撐結構更換為簡易桁架并設置相應的行走機構，采用組合鋼模板，取消了造價昂貴的液壓頂伸系統，其功能分別由邊墻和頂拱模板的頂伸機構代替。傳統鋼模臺車造價較高，只能通過提高鋼模臺車的周轉次數來降低施工成本，通常在長洞室的隧洞混凝土襯砌中使用；對于洞室長度較短，臺車周轉次數較少的隧洞混凝土襯砌則采用簡易桁架鋼模臺車更為經濟實用。

思林水電站四條尾水洞具有洞室長度短、斷面尺寸大等特點，其中最長的為1#洞，長度為231.3 m，可用于臺車澆筑的洞段長度僅為196.3 m，如采用12 m長的臺車澆筑，周轉16次即可完成；其余三條短洞室的臺車周轉次數則更少，故該尾水洞工程宜采用簡易桁架鋼模臺車施工；又因該尾水洞斷面尺寸特大，故在綜合考慮荷載安全及施工組織的難易程度后決定采用簡易桁架邊墻和頂拱鋼模臺車共同完成尾水洞全斷面混凝土澆筑。

3 臺車的安裝制作及混凝土澆筑

根據簡易桁架鋼模臺車方案，思林水電站尾水洞混凝土襯砌分底板、邊墻和頂拱三塊澆筑。施工順序為底板完成后安裝邊墻臺車，邊墻完成后安裝頂拱臺車，最后澆筑頂拱；底板同底部2.2 m圓角邊墻混凝土一起澆筑，邊墻臺車澆筑的邊墻高度為14.47 m，頂部剩余1 m邊墻與頂拱一起澆筑。根據總進度要求，1#、2#尾水洞各采用一套12 m長的簡易桁架邊墻、頂拱鋼模臺車，4#、3#尾水洞采用一套6 m長的簡易桁架邊墻、頂拱鋼模臺車，待4#尾水洞襯砌完后移到3#尾水洞澆筑。

3.1 邊墻鋼模臺車的安裝與制作

簡易桁架邊墻鋼模臺車采用常規拼裝模板原理設計，為鋼管桁架結構，主要由簡易桁架、行走機構、邊墻模板頂伸機構、模板等組成，其大小為12 m×14.27 m(長×高)，最長件為6 m，最重件為85 kg(圖1)。簡易桁架是臺車的承重支撐結構，承受混凝土澆筑時的側壓力，設計為一移動式鋼管桁架，采用φ40鋼管搭設，架子間距為100 cm、排間距為75 cm、層間間距為100 cm，橫向設剪刀叉，中間留行車通道；行走機構由單個承重2 t的φ300實心腳輪和行走機座組成。邊墻臺車移動時總重量為52 t，用30個實心腳輪承載，橫向布置6排，縱向布置5排；模板支撐機構與簡易桁架相連，設有可調節距離的頂托螺桿以及用于脫模的4個8 t葫蘆等；模板采用150 cm×90 cm小鋼模板拼裝成型。

尾水洞底板混凝土在達到2 d強度后即可安裝邊墻臺車，臺車構件用汽車運至洞內，人工直接安裝，15 d即可完成。首先安裝行走機座，實心腳輪通過軸承與行走機座的鋼管扣件連接；行走機座完成后，在其上安裝簡易桁架；簡易桁架搭設時，在兩側端部的橫向架管上安裝頂托螺桿，形成模板頂伸機構；簡易桁架頂層懸挑25 cm作為兩側模板的吊點，懸掛4個8 t葫蘆，模板拼裝成型后安裝吊鉤與葫蘆相連，形成模板脫模機構。

3.2 頂拱鋼模臺車的安裝與制作

圖1 臺車示意圖

簡易桁架頂拱鋼模臺車是在邊墻臺車的基礎上設計的，增加了頂拱及側翼模板的頂伸機構、拱架總成等部件(圖1)。承重的簡易桁架、行走機構等與邊墻臺車類似，僅增加了側向導輪；模板頂伸機構由千斤頂和螺桿頂托組成，共同完成模板的頂伸；拱架總成由拱架及拱架支撐管架組成，根據斷面尺寸將拱架總成分成用鉸連接的兩部分，拱架用φ40鋼管制成；頂拱模板由頂模、左側翼模、右側翼模組成，頂模用150 cm×30 cm小鋼模拼裝，側翼模用150 cm×30 cm、150 cm×10 cm小鋼模組合拼裝，側翼模與頂模用支鉸連接。

頂拱臺車與邊墻臺車安裝類似。在安裝完成行走機構和簡易桁架后，在桁架頂層的豎向鋼管上插入頂托螺桿并在設計位置安裝和加固千斤頂，鋪設竹跳板作為模板頂伸的操作平臺；模板頂伸機構安裝完成后，把所有的千斤頂及頂托螺桿的頂面調到同一水平面，在其上安裝拱架及支撐管架，安裝過程中應特別注意拱架的絞接質量，使頂模、左側翼模和右側翼模三塊相對獨立；模板安裝并校正完成后安裝側翼模板的支撐機構；最后安裝頂拱臺車左右兩側的側向導輪。

3.3 臺車運行及混凝土澆筑

臺車利用裝載機牽引移動，移動前應加固底部過車通道、安裝牽引鋼絲繩、清理行走底板等；臺車移動就位后在底座下方加墊枕木和木楔子，施工荷載及臺車自身荷載通過枕木和木楔子傳向底板混凝土以保護臺車腳輪；重新移動臺車時需拆掉枕木和木楔子。邊墻模板初調后，微調頂托螺桿支撐模板就位，混凝土澆筑完成后松開螺桿，用葫蘆提升脫模；用千斤頂將拱架頂升后，微調螺桿頂托，支撐頂拱模板就位，混凝土澆筑完成后先松開頂托螺桿，卸壓千斤頂脫模。

臺車運行應注意以下幾點：(1)邊墻臺車移動前必須先完成結構邊線放樣，對于移動中產生的少許偏移可通過模板支撐機構的頂托螺絲予以調節；頂拱臺車行走時微調側向導輪，用以控制臺車的行走偏差；(2)臺車移動前隧洞底板必須清理干凈，以減小腳輪的滾動阻力，使臺車平順移動；腳輪僅在行走過程中承受荷載，臺車就位后應盡快加墊枕木和木楔子，卸除腳輪荷載以延長其使用壽命；(3)裝裁機應在洞軸線上牽引移動臺車，保證其移動不偏移，牽引鋼絲繩必須安裝牢固且對稱；(4)在混凝土澆筑時應均勻下料，以保證臺車兩側受力均勻。

4 結 語

思林水電站尾水洞混凝土襯砌采用簡易桁架鋼模臺車，安裝12 m臺車僅花費了15 d時間，澆筑尾水洞邊墻的平均施工速度為5 d/倉，頂拱為6 d/倉。一臺12 m邊墻和頂拱簡易桁架臺車的制作費用約為90萬元。由于其主要材料為鋼管、小鋼模等通用型材料，故臺車材料的回收利用率較高，綜合考慮制作費用和材料回收利用率，其總費用比傳統型鋼模臺車節約三分之二以上。

簡易桁架鋼模臺車以其安裝拆卸方便、操作簡便、造價低廉等優點，在思林水電站尾水洞工程中取得了良好的經濟效益，其主體結構為鋼管桁架，推廣使用不受斷面尺寸大小及斷面形式限制，能夠廣泛運用于城門洞型和馬蹄型等洞室，為其他類似工程提供了寶貴的實踐經驗，具有一定的借鑒價值和推廣意義。