內外模整體式鋼模臺車在現澆大直徑混凝土涵管中的應用

【摘要】在大直徑混凝土涵管施工中，為了加快施工進度、降低工程造價，提高工程施工質量，研制了內外模整體式鋼模臺車裝備。本文主要針對內外模整體式鋼模臺車在現澆大直徑混凝土涵管施工中的應用做簡要的闡述。

【關鍵詞】內外整體式；鋼模臺車；大直徑混凝土涵管

老撾賽德三水電站位于老撾南部占巴色省，湄公河支流Xedon河的支流Xeset河上，為一引水式電站，項目主要任務為發電，并兼顧下游河段環境生態用水等要求。工程等別為Ⅳ等，工程規模屬小（1）型。該項目引水線路有壓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1350m，承壓最大水頭8.0m，涵管內徑2.8m，壁厚25cm，平底寬286cm，標準節長度12.0m，共108節，5處轉彎和連接段。

為了能確保有壓涵管的施工質量及施工進度，通過多種方案對比，項目最終采用了內外模整體式鋼模臺車方案。通過施工過程中對鋼模臺車結構、混凝土和鋼筋施工工藝的改進，有效解決了大直徑薄璧有壓混凝土涵管的施工難題。提高了生產效率，按期完成施工并節約工程成本約180萬元。

1、有壓涵管施工難點

1.1結構尺寸大，施工質量控制要求高、難度大

涵管的大直徑（內徑2.8m）、薄壁結構（壁厚0.25m）、單節長度長（12m）和有壓防滲的要求制約了涵管只能采取現澆的方式施工單節必須一次澆筑成型，施工難度大，質量要求高。

除了滿足混凝土工程質量驗收規范外，業主和設計方對有壓涵管質量要求高，當出現嚴重蜂窩、露筋等質量問題時，涵管將做報廢拆除處理。涵管采用薄壁、全圓斷面型式，如何控制砼澆筑質量及施工外觀質量，是工程施工的一個難點。

1.2工期相對緊迫

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，如要在雨季施工，則需大量增加投入成本。按施工進度計劃分析，涵管段施工屬于施工處于項目關鍵線路中的關鍵點上，它的施工質量與進度，直接影響著項目能否提前發電和按時移交。

本項目有壓涵管段施工計劃工期為兩個旱季完成施工，即總體工期安排中的第二、第三個旱季。計劃工期約365天，扣除節日、天氣及其他因素影響，要求平均每3天需完成一節標準節（12m）。如果按照常規普通內外全散板支模澆筑方式進度需要8-10天才能完成一個標準節，要滿足上述工期要求需要布置4個以上工作面同時施工才能滿足，工期壓力非常緊迫。

2、大直徑涵管國內外施工現狀

當前國內外大直徑輸水涵管型式除現澆混凝土涵管外、還包括HDPE管和鋼波紋管內襯等型式。但由于老撾地處內陸，無相應生產廠家，且交通條件差，長距離運輸大直徑成品管材極不經濟；

當前國內外現澆混凝土涵管模板主要成熟型式包括：內外桁架加散板型式、針梁內模與桁架加散板外模型式，而內外模整體式臺車相關應用及檢索到的資料極少。

內外桁架加散板型式方案雖然可以同時開展多個工作面確保工期，但需大量增加施工人員和模板加固周轉材料，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，不經濟。同時由于整體性不好，質量控制難度大，及存在安全風險。針梁、內模與桁架加散板外模方案至少需投入兩套模板，作業人員、周轉材料用量相應增加，也需采用架立鋼筋、拉桿等輔材，消耗量同內外桁架加散板型式方案一樣較大。

3、內外模整體式鋼模臺車制作方案

3.1臺車模板結構

3.2臺車設計方案說明

臺車內外模板按照標準節長度設計，長度為12m，其余尺寸也與涵管尺寸對應。臺車外模行走均由電機控制，行走速度為5米/分鐘；外模模板在水平方向可調節，調節范圍為0-80mm；模板的定位與脫模采用液壓系統控制。臺車內模采用針梁模板型式，模板的相對移動采用卷揚機卷動控制，卷揚機鋼絲繩線速度為3.3米/分鐘，移動減速采用電機減速驅動；脫模時內模針梁固定不動，模板的脫模及升降采用液壓控制油缸實現；模板及針梁設置有30mm間隙，兩者的控制采用兩套獨立液壓系統，在砼澆筑施工時相對固定；

4、試驗段施工問題及改進措施

項目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，分析缺陷產生原因，改進施工設備和工藝。

4.1試驗段施工質量問題分析

試驗段拆模后，現場檢查情況如下：蜂窩麻面較多，面積占內表面積達5%左右；出現局部露筋，面積累計達0.5m2；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。無貫穿性洞、隙等影響使用功能的質量缺陷。

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：外模作業窗口設置不足：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；混凝土坍落度不夠：流動性不足，反弧段混凝土充盈不足；混凝土入倉跌落高度大，造成一定程度骨料離析；根據設計單位意見和施工規范，對試驗段缺陷部位進行缺陷處理。

4.2鋼模臺車改進措施

為了改善上述問題，針對鋼模臺車增加作業窗口和設置簡易溜槽。

1）增加作業窗口

在現有兩排操作窗口，即入倉、振搗窗口，在此基礎上增加兩排操作窗口，為確保外模板剛度，和現有窗口呈梅花形布置，并設置加勁肋。增加窗口，縮短了相鄰窗口間距，便于振搗器振搗和觀察。同時，由于窗口也用于入倉，減小了跌落高度，有利于避免粗骨料集中。

2）設置簡易溜槽

采用簡易溜槽，混凝土入倉時，設置小型溜槽，避免離析

5、內外模整體式鋼模臺車施工工藝

經過現場試驗段施工改進工藝后，最終確定內外模整體式鋼模臺車施工工藝流程為：鋼模臺車初次組裝→內模就位→鋼筋綁扎→外模就位→混凝土入倉、振搗→外模移出→內模移出→養護，且在涵管施工中需要把控關鍵混凝土入倉、振搗施工工序，確保涵管施工質量。

1）臺車初次組裝

臺車初次組裝在廠家人員指導下完成，主要配合設備為25t汽車起重機一臺。

2）內模就位

內模通過液壓裝置、連接件與針梁框架連接，通過絞盤裝置，在針梁支撐下實現平移。同時，針梁也可以內模為支撐進行平移，從而實現已澆筑管節的內模脫模。每次鋼筋綁扎之前，內模表面需進行清理，并涂刷脫模劑。

3）鋼筋綁扎

鋼筋在加工場加工成型，根據管內外環筋的曲率制成環形鋼筋彎曲平臺，并利用平臺制作環筋，運輸車運至現場安裝。在綁扎中首先在內模頂部設置1排架立鋼筋，且鋼筋間距1m，并在架立鋼筋上固定縱向鋼筋，然后再進行內環環向鋼筋綁扎。

4）外模就位

外模經液壓裝置和連接件與外模框架相連，外模框架采用軌道式行走機構，由絞盤裝置牽引，實現平移。

鋼筋綁扎完成，經監理工程師驗收通過，進行外模就位操作，外模同樣需涂刷脫模劑。

5）混凝土入倉、振搗

混凝土在拌和站拌制，采用泵送二級配混凝土，碎石骨料最大粒徑20～40mm，要求和易性良好，坍落度13～15cm。混凝土由攪拌車運至現場，混凝土泵送車泵送井操作窗口入倉，且需要控制混凝土澆筑的速度，且為了避免大體積混凝土澆筑后出現溫度裂縫，需要采取分層澆筑方式，且需要控制兩層混凝土澆筑時的間隔時間，分層厚度40cm，入倉速度不大于6m3/h。同時，在澆筑混凝土后，需要采用插入式軟軸振搗器振搗，確保混凝土涵管結構的密實度。

6）外模移出

在混凝土澆筑完成后，養護12h后，采用人工拆除模板堵頭，并在拆除過程中需要注意保護橡膠止水帶，避免撕裂止水帶，影響止水效果。然后移出外模，先松開橫向千斤頂，并利用橫向油缸使得模板與混凝土脫離，實現外模脫離混凝土的目的。

7）養護

涵管內壁采用涂刷養護劑養護，外壁采用覆蓋土工布、灑水養護，養護期不小于7天。

4 澆筑工序質量控制要點

1）入倉速度：嚴格控制入倉速度，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），砼入倉時間不小于3小時；中部1/3部位，砼入倉時間不小于2小時；頂部1/3部位，砼入倉時間不小于1小時；

2）入倉方式：利用操作窗口，由泵送軟管，依次、循環入倉，不得間隔（窗口）入倉或單窗口集中入倉。

3）振搗：作業人員佩戴照明頭燈，在可視狀態下進行振搗和觀察，避免漏振、過振，確保振搗質量。

6、工藝效益分析

經實踐證明，內外模整體式鋼模臺車（包括結構設計和改進、施工成套技術和工藝）與同類研究和技術進行比較，有以下優勢：

能滿足保障現澆涵管外觀尺寸的剛度要求，由于模板整體性好，外觀質量有保障。本項目有壓箱涵施的外觀尺寸合格率為100%；在滿足現澆抗浮力需求基礎上設備總重更合理， 本項目設計的臺車總重量約100t。施工周期短，工效高，每節涵管（12m）施工標準周期為3天。

質量有保障，因下料窗口改進更合理，有利于控制施工質量，采用該工藝實施后，有壓箱涵分部工程合格率100.0%，優良率87.6%。

施工成本節約，在本項目只需投入一套設備即可滿足工期要求，同時能節省架立鋼筋、拉桿等輔助材料用量，節省模板加固周轉材料的用量及損耗，降低了支模人工成本，收益遠大于鋼模臺車的加工費用。

7、結論

綜上所述，內外模整體式鋼模臺車具有針對性強，使施工變得簡單，且質量易于控制，還能極大地節約施工成本，具有明顯的經濟效益與顯著的社會效益，主要創新點有：在現澆非預應力大直徑有壓混凝土輸水涵管中，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；改進了鋼模臺車結構，并提出了未來臺車結構設計的思路，除整體剛度和性能符合要求之外，還必須滿足混凝土澆筑工序質量控制的要求。

參考文獻：

[1]單向工作面布置四臺鋼模臺車在隧洞襯砌施工中的應用[J]. 宋金波，強勤國. 水利建設與管理. 2012（11）

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