全圓針梁臺車無擴挖后退式快速安裝方法

宋　巍， 　張 新 蘭

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都　610066)

全圓針梁臺車無擴挖后退式快速安裝方法

宋巍， 張 新 蘭

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都610066)

摘要：介紹了全圓針梁臺車無擴挖后退式快速安裝法在布侖口-公格爾水電站土建Ⅱ標5#、6#支洞引水隧洞混凝土襯砌施工中的應用及取得的經濟效益。

關鍵詞：公格爾水電站；全圓針梁臺車；快速安裝；引水隧洞；混凝土襯砌

1工程概述

布侖口-公格爾水電站位于新疆克爾柯孜自治州阿克陶縣境內的蓋孜河上，是一項具有灌溉、發電、防洪和改善生態等綜合利用的大(2)型水電工程，布侖口水庫是蓋孜河中游河段的龍頭水庫，所屬公格爾水電站是蓋孜河中游河段的第一個梯級電站，水庫正常蓄水位高程3 290 m，總庫容億6.44 m3，正常蓄水位下庫容為5.267億m3，死水位高程3 280 m，最大壩高35 m，裝機容量為200 MW，保證出力69.8 MW，多年平均有效電量6.73億kW·h。布侖口水庫具有多年調節性能，其電站可參與系統調峰。

由中水五局中標的標段開挖范圍為發電引水隧洞(發)7+048～(發)7+496.608、(發)8+469.704～(發)9+453.45、(發)10+248.4～(發)10+367，洞室開挖共計1 550.954 m。襯砌、灌漿范圍為發電引水洞(發)7+048～(發)10+367段以及5#、6施工支洞的封堵。發電引水隧洞洞身段開挖斷面為馬蹄形，開挖直徑分別為：Ⅲ類圍巖4.6 m,Ⅳ類圍巖4.8 m，Ⅴ類圍巖5 m，初砌后為圓形斷面，混凝土襯砌完成后直徑為4 m。

2安裝方法產生的背景

由于布侖口-公格爾水電站位于峽谷地段、地勢復雜，引水隧洞于2013年7月開挖貫通，為確保發電目標，需要在2013年年底完成混凝土襯砌施工。鑒于該工程工期緊，任務重，地質條件復雜，各施工作業面同時施工，只有采用全圓針梁臺車快速安全安裝才能保證后續混凝土襯砌順利開展。而該工程的具體情況是：4#支洞下游擴挖段、4#支洞下游、5#支洞上游、5#支洞上游改線段、5#支洞下游、6#支洞上游以及6#支洞下游共7個工作面需安裝全圓針梁臺車7臺次。

由于該標段引水隧洞沿線處于沖溝地段，富水冰磧層地質情況較為復雜且多為Ⅳ、Ⅴ類圍巖，隧洞泥石流塌方頻繁而導致主體工程混凝土襯砌施工工期被迫滯后，至工程既定開挖貫通施工節點時段，本標段僅完成6#施工支洞下游襯砌施工。因此，如何快速、安全地完成多臺針梁臺車的安裝施工已成為首要目標。考慮到該標水電工程引水隧洞斷面小、地質條件復雜等特點，隧洞開挖支護成型后，二次擴挖全圓針梁臺車的工作室安全隱患較大；因全圓針梁臺車安裝工期將影響整個混凝土襯砌施工，直接影響到整個工程建設發電目標能否按期實現，經濟效益影響巨大。

3安裝工藝與安裝方法

經研究決定后，我們充分利用隧洞開挖施工設備，將小型挖掘機簡單改裝后作為起吊設備，直接在滿足設計洞徑要求的隧洞內安裝臺車。在安裝流程上也進行了較大革新，先依次進行單節底模、底模托架、針梁框、側模及頂模的安裝，再采用單節后退式循環拼裝的方法完成整個模板及針梁框的安裝，然后進行針梁的安裝，最后進行卷揚及液壓系統的安裝，即“無擴挖后退式”安裝措施，從而保證了洞內快速安裝進度與質量。

目前行業內全圓針梁臺車安裝主要分為洞內和洞外安裝。而洞內安裝必須先在洞壁及洞頂上擴挖，以滿足在洞壁上固定起吊錨桿和吊鉤，利用手拉葫蘆起吊臺車部件。再通過底板軌道完成全部底模拼裝并調整好后依次進行底模托架、針梁、針梁框、左右邊模、頂模的安裝，最后進行卷揚及液壓系統的安裝。

吊裝單元重量及吊裝工藝設備參數：全圓針梁鋼模臺車設計襯砌長度為10.5 m，設計總重量為47 t左右，針梁分為3段、模板分7節，每節為1.5 m。主要由模板、針梁、梁框、水平和垂直對中調整機構、卷揚牽引機構、抗浮裝置、行走機構、液壓系統、電氣系統等組成。單節底模重0.821 t、單件側模重0.886 t、單節頂模重0.335 t、單節針梁重4 t。由于臺車構件單件重量較輕，最重件針梁單節重量為4 t,單節鋼模板總重量為2.928 t，故采用對小型挖掘機進行簡單改裝和裝載機作為吊裝設備即可滿足要求。洞外吊裝設備為ZL50型3 m3裝載機，5 t載重汽車一臺用于構件的場內運輸，洞內起吊運輸設備選用PC75型0.3 m3挖掘機(簡單改裝)。5 t手拉葫蘆2個，3 t手拉葫蘆2個，輔助洞內安裝。

3.1安裝工藝流程

全圓針梁臺車無擴挖后退式快速安裝法安裝工藝流程見圖1。

3.2安裝方法

(1)安裝前的準備工作。

① 場地準備：根據臺車長度，在洞內準備一個長40 m的安裝場地，并對隧洞底板進行清底處理。在臺車安裝前，洞內底板墊層混凝土澆筑完成，形成臨時道路，供反鏟及運輸機械使用。隧洞頂部及周邊無擴挖，滿足設計斷面無欠挖即可。

② 安裝軌道：經測量放樣后保證軌道與洞軸線平行，兩條軌道相距1.7 m。在底板墊層混凝土上預埋φ25鋼筋，外露端彎頭處理以不影響汽車及反鏟通行為準。

③ 安裝人員、材料及設備：由于臺車構件單件重量較輕，最重件針梁重4 t，單節鋼模板重1.5 t，洞外吊裝設備為ZL50裝載機，王牌平板汽車一臺(載重5 t,用于構件短途運輸)，洞內起吊運輸設備選用PC75挖機(簡單改裝)。輔助安裝人員7人。5 t起吊葫蘆2個，3 t起吊葫蘆2個。電焊機和氣體割焊工具一套，起吊鋼繩(φ16，1根1 m，1根3 m，1根5 m)以及扳手、撬棍等工具。PC75挖掘機改裝方法：沿反鏟小臂中線方向在料斗口上斗齒缺口處安裝Ⅰ16工字鋼一根，長2 m，超出斗口1.2 m，工字鋼懸挑端頭腹板鉆孔用于穿掛鋼繩。

圖1　全圓針梁臺車無擴挖后退式快速安裝法安裝工藝流程圖

(2)構件裝卸及運輸：在洞外臺車構件堆方場，根據構件編號及施工順序，采用ZL50裝載機裝入王牌平板汽車，經施工支洞運至安裝作業面，采用簡單改裝后的PC75挖掘機吊卸，分類按編號碼放。

(3)針梁臺車的安裝：其安裝順序為軌道安裝→單節底模(第一循環為雙節底模)→針梁門架→側模→頂模→下一拼裝循環→針梁→支座→液壓及行走系統。洞內安裝起吊設備采用PC75挖掘機，局部導鏈配合。

① 軌道安裝：按照測量放樣點，軌道與洞軸線平行，布置在底板墊層混凝土上，兩條軌道相距1.7 m；安裝高度以滿足臺車底模滿足設計要求為準，首次安裝長度為3 m，根據安裝進度逐段加長。軌道采用Ⅰ16工字鋼，工字鋼在安裝時與預埋鋼筋焊接固定，軌道間采用鋼管對撐連接加固以保證工字鋼穩固。

② 先在墊層混凝土面上進行底模拼裝連接，并用螺絲或銷子連接穩固；再吊放至軌道安裝端，調整好模板兩端的高度，使其保持高度基本一致；

③ 單節底模就位后安裝該片底模托架和針梁框，第一安裝循環在安裝兩節底模后安裝托架及針梁框；

④ 安裝側模和頂模并進行調整和支撐，將四塊模板拼接為圓形并用螺絲或銷子連接穩固；

⑤ 下一循環安裝：重復步驟②、③、④，根據安裝進度，軌道長度需延長時重復步驟①，按此方法經過8個循環完成全部模板及底模托架、梁框及行走輪的安裝。

⑥ 針梁安裝：通過挖掘機和導鏈配合將針梁逐節推進框梁內，并用螺絲或銷子連接穩固。

⑦ 進行支座、卷揚系統、液壓系統的安裝以及臺車調試工作。

⑧ 部件的最后檢查：模車安裝完畢，全面檢查各部件各部位螺栓連接是否有松動，各連接銷子是否轉動靈活，各液壓千斤頂伸縮是否達到設計要求，電氣接線是否安全絕緣等。檢查模車各重要尺寸是否達到設計要求。

筆者結合以下附圖進一步說明。

全圓針梁臺車無擴挖后退式快速安裝方法見圖2，采用小型挖掘機起吊全圓針梁臺車構件方法見圖3。

4取得的經濟效益

1.針梁　2.平臺總成　3.抗浮千斤頂1　4.模板　5.模框　6.抗浮千斤頂2　7.舉升系統1　8. 舉升系統2　9.卷揚牽引系統　10.墊層混凝土　11.底模　12.底模托架　13.針梁框　14.右側模　15.左側模　16.頂模圖2　全圓針梁臺車無擴挖后退式快速安裝方法示意圖

全圓針梁鋼模臺車采用無擴挖后退式快速安裝方法，將常規全圓針梁鋼模臺車洞內整車安裝轉化為單節后退循環安裝，從工期角度保障了工程隧洞襯砌的按期組織，為工程建設總體進度實施贏得了寶貴時間。采用小型挖掘機作為起吊設備，解決了臺車安裝構件材料洞內快速吊裝、運輸、就位等一系列問題，同時避免了在洞內進行二次擴挖工作、安裝工作空間、錨桿吊鉤施工以及混凝土回填施工。將工期縮短為7 d，經統計核算得知，采用無擴挖后退式快速安裝方法后單臺安裝成本可節約10.8萬元。布侖口-公格爾水電站土建Ⅱ標5#、6#支洞引水隧洞共需安裝7臺針梁臺車，共可節約75.9萬元，所取得的經濟效益見表1。

5結語

圖3　采用小型挖掘機起吊全圓針梁臺車構件方法示意圖

表1　全圓針梁鋼模臺車安裝法單臺經濟效益分析對比表

全圓針梁臺車采用無擴挖后退式快速安裝方法，可明顯縮短安裝工期，特別適用于洞內地質條件差、安裝空間狹小、吊裝單元重量不大的工況，能夠確保實現工期并取得相應的經濟效益和社會效益。

收稿日期:2016-04-06

中圖分類號:TV7;TV554;TV53;TV52

文獻標識碼:B

文章編號:1001-2184(2016)03-0011-04

作者簡介:

宋巍(1983-)，男，湖北羅田人，工程師，從事合同管理、水利水電工程及公路工程施工技術與管理工作；

張新蘭(1982-)，女，甘肅西和人，助理工程師，政工師，從事水利水電及公路工程施工技術與行政管理相關工作.

(責任編輯：李燕輝)