鋼模臺車在現澆大直徑混凝土管涵中的應用

李 新，劉金林，覃政和

（1.北方國際合作股份有限公司，北京100040；2.廣東省水利水電第三工程局有限公司，廣東 東莞523710）

1 工程概況

老撾XESET3水電站工程由首部樞紐、引水道、調壓井、壓力鋼管、發電廠房組成，引水道有明渠段和壓力涵管段。壓力涵管段設計采用鋼筋混凝土現澆涵管，進口端接引水明渠，末端接調壓井。涵管段全長1350 m，承壓最大水頭8.0 m，涵管內徑2.8 m，壁厚25 cm，平底寬286 cm，標準節長度12.0 m，共108節。老撾地處東南亞，雨季降雨量大、持續時間長，基本不具備涵管施工條件。按施工進度計劃分析，涵管段施工屬于施工關鍵線路，制約項目工程總發電目標。

涵管段施工計劃工期為兩個旱季，即2014年11月～2015年4月，和2015年11月～2016年4月，工期約365 d，扣除節日、天氣及其他因素影響，平均每3 d需完成一節標準節。

涵管斷面尺寸相見圖1。

圖1 涵管標準斷面圖

業主和設計方對壓力涵管質量要求高，出現嚴重蜂窩、露筋等質量問題時，涵管將做報廢拆除處理。若采用傳統或其他施工工藝，勢必增加人工和材料投入，成本控制有一定壓力。

為達到工程項目安全、質量、工期和成本控制目的，選用了內外模整體式鋼模臺車，并通過對鋼模臺車的改進和施工工藝的改進，解決了施工質量控制難點問題，總結出了一套應用于現澆非預應力大直徑壓力混凝土輸水涵管的鋼模臺車結構設計注意事項和質量控制施工工藝的技術成果。

2 方案比選

2.1 備選方案可行性分析

2.1.1 內、外模全散板拼裝方案

優點：可同時展開多個工作面，一次性投入不大；

缺點：1）雖然可以同時開展多個工作面確保進度，但同時需大量增加施工人員和模板加固周轉材料；2）架立鋼筋、對拉鋼筋等輔材以及后續拉筋頭止水處理等工程量大；3）由于整體性不好，質量控制難度大，也存在一定安全風險。

2.1.2 內、外模整體式鋼模臺車方案

優點：1）施工效率高，投入1臺即可滿足進度要求；2）可省下架立鋼筋、拉桿等消耗性輔材；3）無需用于模板體系加固的周轉性材料（及損耗）；4）由于整體性好，外觀質量和安全有保障。

缺點：一次性投入較大。

2.1.3 針梁、內模和外模框架配散板方案

優缺點與方案2基本相同；不同之處：外模散板采用標準模板，隨混凝土澆筑分層安裝。優點：因散板外模分層加高，便于施工振搗。缺點：需增加模板安裝工，以及相應人工費。且當方案2中外模作業窗口設置合理時，同樣可滿足施工振搗要求。

2.2 方案確定

綜合考慮質量、安全、進度、成本等各方面因素，選用方案2，即內、外模整體式鋼模臺車方案。

內、外模整體式鋼模臺車見圖2：

圖2 內、外模整體式鋼模臺車

3 方案實施

3.1 試驗段施工

3.1.1 計劃方案

結合生產進行試驗段施工，即在設計線路上進行標準節的施工，拆模后進行質量檢查，可分以下3種情況：

（1）若質量合格：直接進行后續標準節施工。

（2）有質量缺陷但不影響使用功能：按規范進行缺陷修補，分析缺陷產生原因，改進施工設備和工藝。

（3）不合格：采用液壓破碎拆除，分析原因，改進設備和工藝，再次進行試驗段施工。

3.1.2 方案實施

（1）鋼模臺車組裝

在廠家人員指導下，完成剛模臺車組裝和調試。

（2）施工準備

1）人員準備，投入必要的施工人員和現場管理人員，特別是混凝土搗工，要做到定機定崗，管理人員負責現場旁站，進行質量控制。

2）方案交底：管理人員和施工人員全員參與由項目部組織的專項技術交底，明確施工工藝、質量控制要求。

3）材料準備：采用泵送二級配混凝土，碎石骨料最大粒徑20～40 mm，要求和易性良好，坍落度13～15 cm。

（3）實施

按計劃方案實施，主要控制混凝土拌和物質量、分層厚度、入倉速度、振搗等。

1）內外模均涂刷脫模劑；

2）作業人員進行充分技術交底，在工人中選擇有經驗、有責任心的人員負責混凝土入倉、震搗；

3）震搗設備采用插入式震搗棒；

4）采用泵送二級配混凝土，坍落度13～15 cm；

5）分層澆筑，分層厚度40 cm，入倉速度不大于6 m3/h。

3.2 一次檢查

3.2.1 檢查

涵管設計采用C25混凝土，按實際試驗結果，混凝土澆筑24 h后，可滿足拆模強度要求。

試驗段拆模后，現場檢查情況如下：

（1）蜂窩麻面較多，面積占內表面積達5%左右；

（2）出現局部露筋，面積達0.5 m2；

（3）缺陷出現部位均位于外模相鄰下料窗口之間的涵管內壁反弧段部位；

（4）無貫穿性洞、隙等影響使用功能的質量缺陷。

3.2.2 分析

根據現場實際檢查情況，引起質量缺陷的主要原因是“骨料離析”和“漏震”， 分析施工工藝、施工設備和相關資料，確認末端原因如下：

（1）外模下料窗口設置不足：下料窗口不足，間隔過大，導致混凝土入倉后平倉距離遠，導致骨料集中，同時無法確保軟軸震搗器震搗到位，作業人員“盲震”，漏震情況無法避免；

（2）混凝土坍落度不夠：流動性不足，反弧段混凝土充盈不足；

（3）混凝土入倉跌落高度大：造成一定程度骨料離析。

3.2.3 處理

根據設計單位意見和施工規范，對缺陷部位進行缺陷處理。

3.3 技術改進

3.3.1 改進措施

（1）設備改進

增加下料窗口，在現有兩排下料窗口基礎上，增加兩排下料窗口，為確保外模板剛度，和現有下料窗口呈梅花形布置，并設置加勁肋。

（2）工藝改進

1）采用簡易溜槽，混凝土入倉時，設置小型溜槽，避免離析。

2）嚴格控制入倉速度，入倉速度在不產生冷縫前提下，宜慢不宜快，具體控制要求為：底部1/3部位（按斷面的垂直高度方向），混凝土入倉時間不小于3 h；中部1/3部位，混凝土入倉時間不小于2 h；頂部1/3部位，混凝土入倉時間不小于1 h；

混凝土配合比改進：

1）涵管底部仰拱部位，采用一級配混凝土，坍落度 16～18 cm；

2）涵管中部側墻部位，采用二級配混凝土，坍落度 16～18 cm；

3）涵管頂部拱頂部位，采用二級配混凝土，坍落度 14～16 cm；

4）均添加適量減水劑。

3.3.2 原理說明

（1）增加下料窗口，縮短了相鄰下料窗口間距，便于振搗器振搗和觀察。同時，由于下料窗口也用于入倉，減小了跌落高度，有利于避免粗骨料集中。

（2）溜槽采用，進一步避免了離析。

（3）改進混凝土配合比：底部采用一級配混凝土，提高了混凝土流動性，有利于反弧段充盈；中部采用二級配混凝土，相對底部混凝土減少了水泥用量，坍落度不變；頂部采用二級配混凝土，相對中部混凝土坍落度減小，進一步減小水泥用量，避免由于混凝土凝固過程中的膨脹、收縮所導致的溫度裂縫。

3.4 改進方案實施和二次檢查

按改進方案，進行了第二節涵管施工，經甲方、設計、監理和施工方現場聯合檢查，混凝土澆注工序質量和外觀質量滿足合格質量標準。

3.5 方案實施及實施效果

3.5.1 施工順序

通過試驗段施工，總結涵管施工順序：臺車針梁定位→內模就位→鋼筋安裝→外模就位→端頭模及止水安裝→混凝土澆筑→內、外模拆除→養護。

3.5.2 施工

為了便于道槽排水，涵管施工自低處即調壓井處開始逐節施工。原計劃2014年11月～2015年4月和2015年11月～2016年4月2個旱季完成涵管施工，由于采用鋼模臺車，克服了雨季不能施工的困難，并由最初7 d一節，逐步提快到3 d一節的進度，自2014年12月開始，至2016年1月底完成所有涵管施工，為整個項目提前發電創造了條件。

3.5.3 實施效果

（1）項目采用的內外模整體式鋼模臺車的結構設計，保障了現澆涵管外觀尺寸的剛度要求，外觀尺寸合格率100%；質量有保障，因下料窗口改進更合理，有利于控制施工質量，分部工程合格率100.0%，優良率87.6%。

（2）施工周期短，工效高，每節涵管（12 m）施工標準周期為3 d。

（3）成本控制：節約了周轉材料、輔助材料，降低了支模人工成本，收益遠大于剛模臺車購置費用。

（4）安全管理：無安全事故發生。

（5）社會效益：由于確保了質量、安全和進度，在老撾政府和業主老撾國家電力公司中取得了良好的口碑。

現澆完成的涵管效果見圖4。

圖4 拆模后養護和外觀質量

4 結束語

通過鋼模臺車施工方案的比選、試驗、實施、檢查、改進和總結，實施成果包括以下幾個方面：

（1）在現澆非預應力大直徑壓力混凝土輸水涵管的施工中，應用內外模整體式鋼模臺車，可加快施工進度，降低施工成本，質量、安全有保障。

（2）改進了鋼模臺車結構，增設下料窗口，兼具框梁散板式外模的質量可控性優點和整體式外模的高效優勢，并總結了今后臺車結構設計的思路。即：除整體剛度和性能符合要求之外，還必須滿足施工過程中混凝土澆筑工序質量控制的要求。

（3）總結出1套先進、高效率、高質量、安全的大直徑壓力混凝土輸水涵管現澆施工技術，包括混凝土配合比、施工工藝等方面。

（4）降低了成本、縮短了工期、提高了工程質量，取得了顯著的社會效益和經濟效益。

（5）今后類似工程項目，在包括臺車結構設計和施工方法等方面，可直接應用本次施工經驗和成果。