針梁臺(tái)車在超大直徑現(xiàn)澆混凝土圓管施工中的應(yīng)用

丁曉光

中鐵十八局集團(tuán)第二工程有限公司 河北 唐山 064000

1 工程概況

福建省安溪縣安翔公路中山大橋及連接道路、排洪等配套工程的第一標(biāo)段排洪渠長度398.18 m，最小曲線半徑38 m，最高消力坎臺(tái)階60 cm。排洪渠結(jié)構(gòu)形式為φ6.2 m的單洞圓形斷面，拱頂填土高度7.2～8.9 m。排洪渠沿炭坑溪從中山大橋橋墩之間穿過，末端橫穿河濱南路既有石拱橋接入藍(lán)溪，排洪匯水面積15.2 km2；施工場地位于安溪縣城內(nèi)，兩側(cè)均有房屋建筑等，施工場地狹窄，大部分段落無大型機(jī)械便道位置，且原河道改移困難，無法滿足近五年24 h最大降雨量182.3 mm的排洪要求。

2 施工方案比選

1）普通支架模板的特點(diǎn)：普通支架模板主要采用腳手架支撐定形鋼模，其優(yōu)點(diǎn)是全部采用人工、機(jī)械安裝；可嚴(yán)格按設(shè)計(jì)線形調(diào)整模板，線形較好；適應(yīng)臺(tái)階狀圓管施工。其缺點(diǎn)是支架模板需用人工機(jī)械反復(fù)安拆，人工機(jī)械使用量大，費(fèi)用高；無法全圓截面一次性澆筑，施工進(jìn)度慢，縱向施工縫需處理好；支架模板抵抗上浮能力差，下半圓混凝土澆筑時(shí)極易產(chǎn)生模板上浮；支架安拆及澆筑過程安全風(fēng)險(xiǎn)較高；抗洪水沖擊能力差。

2）針梁臺(tái)車內(nèi)模的特點(diǎn)：針梁臺(tái)車內(nèi)模一次拼裝完成，臺(tái)車和針梁通過齒輪軌道交替支撐行走，其優(yōu)點(diǎn)是可自由行走，自動(dòng)安拆內(nèi)模；可全圓截面一次性澆筑混凝土，施工進(jìn)度快，無縱向施工縫，混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量較好；針梁臺(tái)車自重大，剛度大，且設(shè)置有抗浮裝置，模板不易產(chǎn)生上浮；人工、機(jī)械使用較少，節(jié)省費(fèi)用；除針梁臺(tái)車安拆時(shí)需要吊車配合外，使用過程中無需機(jī)械配合；自動(dòng)行走及安拆模板，施工比較安全；抗洪水沖擊能力較好。其缺點(diǎn)是針梁臺(tái)車加工制作投入費(fèi)用大；臺(tái)車剛性大，無法按設(shè)計(jì)曲線半徑調(diào)整管線形，曲線半徑較小時(shí)，只能以短折線代替曲線。

經(jīng)過方案比選，選用改進(jìn)后的針梁臺(tái)車內(nèi)模施工現(xiàn)澆混凝土圓管排洪渠。

3 針梁臺(tái)車設(shè)計(jì)

針梁臺(tái)車設(shè)計(jì)時(shí)，為保證臺(tái)車能在最小曲線半徑及臺(tái)階段圓管施工時(shí)自由行走，將原引水隧道全圓針梁臺(tái)車進(jìn)行了改造設(shè)計(jì)：將卷揚(yáng)機(jī)拖拽行走方式改為齒輪軌道行走方式，臺(tái)車能單節(jié)段靈活拼接，使之適用于曲線圓管施工時(shí)的行走軌跡；在前后支腿上增加橫向移動(dòng)系統(tǒng)，使臺(tái)車能在曲線上左右擺動(dòng)，自由行走；針梁及模板采用螺栓連接，使臺(tái)車可靈活拆卸。

全圓針梁襯砌臺(tái)車設(shè)計(jì)總長24 m，模板10.5 m，曲線半徑較小時(shí)，拆除部分節(jié)段針梁及模板，以短折線代替曲線，使之滿足行走軌跡要求，最小節(jié)段針梁臺(tái)車總長為10 m。底板、邊墻、頂拱采用一次性整體澆筑的自行式臺(tái)車形式；立模、拆模由液壓缸執(zhí)行，定位找正由底座豎向和水平千斤頂執(zhí)行，行走由安裝在臺(tái)車上的電動(dòng)齒輪使鋼模和針梁在齒輪軌道上作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，步履式前行[1-2]。

全圓針梁襯砌臺(tái)車的組成（圖1、圖2）：模板總成、針梁總成、梁框總成、水平和垂直對(duì)中調(diào)整機(jī)構(gòu)、行走牽引機(jī)構(gòu)總成、抗浮裝置、液壓系統(tǒng)等[3]。

圖1 針梁臺(tái)車立面

圖2 針梁臺(tái)車橫斷面（A-A）

3.1 針梁臺(tái)車工作原理

在臺(tái)車支撐桁架內(nèi)設(shè)置1道針梁（桁架），臺(tái)車和針梁通過齒輪軌道交替支撐行走。混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，內(nèi)模臺(tái)車通過液壓千斤頂收縮模板脫模，針梁兩端支撐千斤頂將內(nèi)模臺(tái)車抬高懸空，通過齒輪軌道往前移動(dòng)內(nèi)模臺(tái)車；臺(tái)車就位后，內(nèi)模臺(tái)車千斤頂撐起模板，再次澆筑混凝土，混凝土澆筑完成后，將針梁兩端支撐收起，使針梁懸空，并通過齒輪軌道移動(dòng)針梁，就這樣使內(nèi)模臺(tái)車和針梁交替支撐行走。

3.2 針梁臺(tái)車在不同工況下的行走方式

1）直線段行走方式：內(nèi)模臺(tái)車移動(dòng)時(shí)將針梁兩端支撐千斤頂頂起，使內(nèi)模臺(tái)車抬高懸空，通過齒輪軌道往前移動(dòng)內(nèi)模臺(tái)車；針梁移動(dòng)時(shí)將針梁兩端支撐收起，使針梁懸空，并通過齒輪軌道移動(dòng)針梁，就這樣使內(nèi)模臺(tái)車和針梁交替支撐行走。內(nèi)模臺(tái)車就位后，利用兩端支腿橫向移動(dòng)系統(tǒng)調(diào)整內(nèi)模臺(tái)車位置精確定位[4]。

2）小曲線半徑節(jié)段行走方式：曲線半徑較小時(shí)，通過針梁臺(tái)車行走軌跡演算確定針梁及模板長度，針梁最短可縮短到10 m，內(nèi)模臺(tái)車最短可縮短到4.5 m，可滿足最小曲線半徑30 m時(shí)針梁臺(tái)車的行車軌跡。針梁臺(tái)車行走方式和直線段相同。

3）臺(tái)階節(jié)段行走方式：針梁臺(tái)車在施工消力坎臺(tái)階狀現(xiàn)澆混凝土管時(shí)，必須由高到低，不可逆向施工。針梁前移就位后，通過前支腿千斤頂加長前支腿支撐于混凝土墊層面，同時(shí)頂起后支腿，使內(nèi)模臺(tái)車懸空，通過齒輪軌道移動(dòng)內(nèi)模臺(tái)車。

4 排洪渠現(xiàn)澆混凝土圓管施工

本項(xiàng)目排洪渠施工總長度398 m，排洪渠現(xiàn)澆混凝土圓管從上游往下游順序施工（圖3）。

圖3 排洪渠典型橫斷面施工（單位：cm）

4.1 針梁臺(tái)車及模板安裝

4.1.1 針梁襯砌臺(tái)車安拆順序

臺(tái)車拼裝→鋼筋安裝→針梁移動(dòng)→內(nèi)模臺(tái)車移動(dòng)就位→內(nèi)模千斤頂將內(nèi)模頂伸到位→外模加固→澆筑混凝土→下一節(jié)鋼筋安裝→移動(dòng)針梁→內(nèi)模千斤頂收起→移動(dòng)內(nèi)模就位（圖4）

圖4 針梁臺(tái)車施工現(xiàn)場

4.1.2 外模安裝

外模采用定制組合鋼模，與內(nèi)模臺(tái)車通過拉桿加固。

4.2 襯砌混凝土澆筑

4.2.1 混凝土入模及澆筑順序

排洪渠混凝土滿足P8抗?jié)B要求，襯砌混凝土應(yīng)一次性澆筑完成，不得留設(shè)施工縫；混凝土擬采用汽車泵泵送入模，避免混凝土離析，擬在混凝土入模段使用軟管輸送，軟管水平緩沖長度不小于2 m。

排洪渠管徑較大，應(yīng)嚴(yán)格從底部向上逐層控制混凝土入模位置及澆筑順序，避免混凝土產(chǎn)生“空洞”，分層厚度不大于50 cm。模板應(yīng)設(shè)置混凝土入模窗口（50 cm×50 cm@3 m），從一端向另一端依次對(duì)稱壓槎趕漿澆筑[5]。

4.2.2 混凝土振搗

大型混凝土管道澆筑，由于模板幾乎是全封閉，故振搗難度較大。在內(nèi)模對(duì)稱安裝2臺(tái)附著式振動(dòng)器，縱向設(shè)置3排，每節(jié)共計(jì)6臺(tái)振動(dòng)器。附著式振動(dòng)器同時(shí)啟動(dòng)不得超過2臺(tái)，振搗時(shí)間不超過1 min，避免過振，造成混凝土離析。模板外部設(shè)窗口供混凝土入模和振動(dòng)器進(jìn)出，振搗時(shí)用強(qiáng)光手電從旁邊照亮模板內(nèi)，供振搗手觀察振搗情況。

4.3 混凝土養(yǎng)護(hù)

排洪渠頂部外露混凝土面待混凝土終凝后用土工織物覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，沿排洪渠頂部布設(shè)1根φ2 cm的PVC水管，水管間隔50 cm對(duì)稱鉆φ2 mm的小孔，將水噴灑至混凝土面，使混凝土在一定時(shí)間內(nèi)保持水化作用所需要的適當(dāng)溫度和濕度條件。混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7 d。

5 結(jié)語

該工程將傳統(tǒng)引水圓形隧道針梁臺(tái)車進(jìn)行改造，解決了針梁臺(tái)車在縱向小曲線半徑和豎向臺(tái)階型線路施工中的自由行走問題，以及全圓混凝土管道整體澆筑模板上浮的難題。

針梁臺(tái)車良好的穩(wěn)定性和剛度還大幅減少了施工安全隱患。在排洪渠施工過程中，先后經(jīng)過9次洪水沖擊，尤其是2016年9月15日的莫蘭迪臺(tái)風(fēng)，24 h最大降雨量達(dá)到221 mm，爆發(fā)了安溪縣自新中國成立以來最強(qiáng)的山洪，炭坑溪漲水高度超過8 m，洪水沒過整個(gè)排洪渠及針梁臺(tái)車，山洪退水后，針梁臺(tái)車除電力系統(tǒng)輕微受損外，其余完好無損，新澆筑完成未拆模混凝土亦完好無損；使用針梁臺(tái)車同時(shí)還節(jié)省費(fèi)用約210萬元，10 m節(jié)段施工周期縮短至少3 d，總工期縮短約4個(gè)月；混凝土澆筑質(zhì)量內(nèi)實(shí)外美，完全滿足規(guī)范要求，贏得了建設(shè)及監(jiān)理單位的認(rèn)可。