全斷面針梁式鋼模臺車在河口村水庫電站引水發(fā)電洞混凝土襯砌施工中的應用

王建飛　王建軍-　盧金閣

【摘要】針對河口村水庫電站引水發(fā)電洞混凝土襯砌洞段長，施工難度大，進度和質量要求高的特點，工程采取全斷面針梁式鋼模臺車進行混凝土襯砌。通過全斷面鋼模臺車在隧洞混凝土襯砌中的實際應用，介紹了鋼模臺車的工作原理和操作方式，以及襯砌的施工技術等。

【關鍵詞】針梁式鋼模臺車；圓隧洞；施工應用

1、工程概況

河口村水庫工程位于河南省濟源市克井鎮(zhèn)黃河一級支流沁河下游河口村處。水庫由混凝土面板堆石壩、泄洪洞、溢洪道及引水發(fā)電系統(tǒng)組成，電站裝機容量11.6MW，年發(fā)電量約3029/406萬kW·h。河口村水庫電站為引水式，布置在大壩左岸、泄洪洞右側、分大小兩個電站。由電站進水口、引水發(fā)電洞、電站廠房和尾水渠組成。引水發(fā)電主洞長695.48m。設計坡比i=0.006，主洞為圓型斷面，引水主洞連接大電站廠房，由上平段、斜井段和下平段組成。岔洞從引水主洞上平段（引0+557.96）樁號分出，連接小電站廠房。岔洞長65.035m，洞徑1.8m，設計底坡i=0.004。引水發(fā)電主洞樁號引0+547.000前（上平段）采用全斷面鋼筋混凝土襯砌，厚0.5～0.7m，以后（斜井及下平段）采用鋼襯。

2、針梁式鋼模臺車的工作原理

針梁式鋼模臺車是圓隧洞全斷面襯砌中利用針梁（一種模板臺車的承重構件和導向裝置），在模板臺車內部與模板進行交替的相對運動來完成襯砌模板的移動，并運動到指定澆筑位置，達到混凝土澆筑的目的。其中針梁具有承受模板的重力、新澆筑混凝土的浮托力、重力和側壓力、拆模的反作用力等作用，并作移動模板的滑道。

2.1鋼模工作原理

鋼模上安裝了三組液壓油缸，可完成立模、拆模工作。在頂模和邊模的對應位置上安裝螺旋千斤頂，油缸伸出，鋼模定位后，旋緊螺旋千斤頂，這樣保證襯砌尺寸的準確性，并減輕油缸載荷。脫模時，先脫頂模，再脫左右邊模，最后針梁隨支腿豎向油缸向上頂升而上升，使整個臺車上升，底模與混凝土脫離。具體運行步驟如下：

（1）液壓系統(tǒng)收回針梁承重支腿，手動拆除左右及頂部抗浮架；（2）啟動卷揚機構運行針梁至下一待澆筑倉位；（3）液壓系統(tǒng)支出承重支腿就位；（4）液壓系統(tǒng)收攏頂模板；（5）液壓系統(tǒng)收攏兩側邊模板；（6）液壓系統(tǒng)提升底模板（底模脫模）；（7）卷揚機構牽引模板至待澆筑倉位（倉位鋼筋已驗收）并對模板進行鏟灰、刷脫模油；（8）調節(jié)液壓系統(tǒng)及千斤頂支出模板；（9）測量校正模板，安裝抗浮架；（10）堵頭模板施工、架設泵管；（11）倉位驗收澆筑混凝土。

2.2 立模

（1）臺車就位：利用附加行走機構及臺車卷揚系統(tǒng)將臺車行走到襯砌位置；（2）操作豎向油缸，將臺車前后底座支承牢固；（3）操作側向油缸、頂模油缸，調整左、右邊模及頂模就位、旋緊螺旋千斤頂，將模板支承牢固；（4）借助測量儀器，操作豎向油缸和橫向調整油缸，使模板斷面與隧洞斷面中心重合一致；（5）封堵頭：采用鋼板及木模封堵。

2.3行走原理

安裝在針梁上的卷揚機用兩根鋼絲繩，分別繞過針梁端部和梁框上的滑輪，固定在針梁兩端，針梁和鋼模互為支點相對運動使臺車前進。脫模之前，收縮底座油缸，懸吊底座，針梁下面軌道落在底模行走輪上，開動卷揚機使針梁向前移動，到位后放下底座，油缸頂住針梁后進行脫膜。脫模后，開動卷揚機使其反方向運動，鋼模即向前移動。如此循環(huán)往復。可以實現(xiàn)鋼模臺車的整體前移。

2.4 定位原理

滑動豎向油缸上、下運動臺車可作豎向調整，安裝在滑枕上的橫移油缸可使臺車橫向調整。

2.5 縱橫向穩(wěn)定原理

解決縱向穩(wěn)定問題，下有底座豎向油缸支撐，上有抗浮千斤頂固定，使針梁和鋼模緊密地結合在一起，增加了整個臺車的穩(wěn)定性。橫向穩(wěn)定裝置是兩對可定位的伸縮千斤頂，安裝在前后抗浮架上，當臺車調整后，旋緊千斤頂，支撐針梁，保證臺車橫向穩(wěn)定。

3、混凝土澆筑

3.1 底拱澆筑

臺車在定位立模完成后，即可進行底拱部分的澆筑，混凝土經腰線工作窗口進料。下料時為避免底模出現(xiàn)脫空區(qū)域，及大量氣泡出現(xiàn)，下料時從一側進行下料待混凝土面至底模上50cm時將泵管轉至另外一側進行下料。在底模工作窗及腰線工作窗區(qū)域進行插入式振動器振搗。在插入式振搗器無法控制的范圍采用附著式振動器進行振搗。

底拱混凝土澆筑是鋼模臺車澆筑控制的重點。由于混凝土流動性有限，加上混凝土振搗過后冒出的氣泡難以排出（底拱范圍內），容易造成混凝土表面出現(xiàn)氣泡、麻面、水道等現(xiàn)象。

3.2邊拱澆筑

在底拱澆筑完成后，邊拱開始澆筑，混凝土經腰線處的工作窗口進行下料。為了保證臺車的受力均勻和澆筑質量，邊拱澆筑時應調整左右模的混凝土澆筑，使其兩邊的混凝土表面高度差不大于50cm，分層下料，逐層振搗。

3.3頂拱澆筑

緊接邊拱澆筑之后的是頂拱的澆筑工序，混凝土由頂模的注漿口進入進行澆筑。澆筑過程中應隨時觀察澆筑情況，當混凝土澆筑滿時，應立即停止混凝土澆筑泵的輸送，并關掉注漿孔插銷板，封住澆筑窗口，完成后，進行附著式振搗。

4、脫模

混凝土澆筑完成后12h～15h開始準備脫模，脫模的基本步驟大體如下：

（1）松開各螺旋支承千斤頂，啟動液壓系統(tǒng)。（2）收縮頂模油缸，頂模脫離。（3）收縮左側油缸，左邊模脫離。（4）收縮右側油缸，右邊模脫離。（5）向上伸出豎向油缸，底模脫離。

5、結語

實際運用效果表明，全斷面針梁式鋼模臺車作為水電站引水隧洞混凝土襯砌的專用設備，與其它混凝土澆筑設備相比優(yōu)點多，臺車設置有調中裝置，通過操作調中油缸及主千斤頂，同時觀察已澆筑好的混凝土的接合情況，即可校核臺車的軸線位置，保證臺車的準確定位鋼模板之間的連接螺栓、針梁的連接螺栓均具有互換性，根據施工需要，臺車可以進行改裝后重復利用，降低了成本。

參考文獻：

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