隧洞全圓針梁式鋼模臺車混凝土襯砌施工

周航

摘 要：隧洞混凝土襯砌施工過程中，采取針梁式鋼模臺車施工工藝，可改變傳統施工現狀，提升施工進度及工程經濟效益。在本次研究中，先探究臺車構造及原理，提出隧洞全圓針梁式鋼模臺車混凝土襯砌施工策略，在施工過程中需關注施工細節，把握臺車距離，合理設置參數及澆筑，為隧洞高質量施工奠定堅實的基礎。

關鍵詞：鋼模臺車;混凝土襯砌;隧洞施工

中圖分類號：TV554 文獻標識碼：A

0 引言

隧洞施工是常見施工類型，施工結果對未來工程長效及高質量運行具有重要影響。現階段，我國常見的施工方式存在一定弊端，導致隧洞施工美觀性不強。對此，在隧洞施工中，采取全圓全斷面針梁式鋼模臺車混凝土襯砌施工技術，有利于改變施工周期長及成本高的現狀，提升混凝土襯砌外觀質量[1]。本文對鋼模臺車位置進行調整，分析混凝土砌筑澆筑及鋼模臺車脫模行走相關工藝流程，重點關注底模設計及全圓斷面針梁式鋼模臺車混凝土襯砌施工技術，為我國隧洞施工提供幫助。

1 混凝土鋼模臺車施工現狀

引水隧洞施工過程中，使用的臺車類型眾多，包括全圓臺車及頂拱臺車，全圓臺車安裝較為便捷，受到施工技術人員青睞。該施工方式在引水隧洞施工中引用，混凝土澆筑需一次成型，因此，施工質量控制簡單。頂拱臺車是建設單位定制的臺車類型，將定制的臺車輸送到現場，施工技術人員固定臺車，為避免臺車在混凝土澆筑過程中發生浮動及位移，還需及時采取有效的措施預防，避免對施工質量產生影響[2]。施工技術人員完成鋼模施工后，永久縫區利用鋼模止水安裝，剩余銜接位置利用木板，配合臺車完成固定及封堵。模板安裝后，技術人員檢查模板牢固性，驗收后沒有問題，可進行混凝土澆筑施工，對此，引水隧洞主要使用全圓臺車及頂拱臺車。

2 臺車構造及原理

全圓針梁模板臺車針梁長度在29 m，模板長度在12.1 m，共計8節，每節中又能分為低模、右邊模及左邊模、頂模。臺車中包括圓形模板及針梁、梁框，在內部構造上含有動力牽引機構及對中調整機構、抗浮裝置、液壓系統等。鋼模中的立模及拆模等依靠液壓油缸完成，模板所在位置安裝螺旋千斤頂，千斤頂前后位置與液壓油缸連接，利用液壓油缸進行定位及拆除模板，模板精確定位目標在于調整千斤頂，臺車豎向調整在底座上豎向油缸進行調節，水平方向則是利用水平油缸進行調節。模板順序上分為底模、左邊模及右邊模、頂模，在脫模過程中先拆除頂模，隨后是右邊模及左邊模、底模。

3 隧洞全圓針梁式鋼模臺車混凝土襯砌施工

以白鶴灘水電站引水隧洞施工為例，該隧洞上平段長度在4.9 km，開挖面為馬蹄型（7.8*5.6 m），襯砌后直徑在6.9 m圓形斷面[3]。隧洞只有兩條施工支洞，工作面數量有限，工作緊張的情況下，快速襯砌是工程施工要點。我國在建設水電站過程中，多采取邊頂拱式鋼模臺車全圓混凝土施工，在澆筑過程中需多次澆筑，整體工序較為復雜，施工團隊耗時耗力。全圓式針梁鋼模臺車作為一種混凝土澆筑成型的機械設備，結構較為簡單、合理、操作靈活，可自由行走，臺車整體剛度較為理想，不易發生變形，也能保證隧洞混凝土整體澆筑質量，澆筑后混凝土表面光滑及平整，接縫位置并無錯臺情況，并降低工序干擾，便于流水化施工，可降低人力勞動強度，提升工作效率，加速施工進展。

3.1 技術方案

引水隧洞上部段長度在4.9 km，最大高差為72 m，最大縱坡為18%，最小水平曲線半徑為343 m，混凝土襯砌直徑為6.9 m圓形結構。在上平段分別設置1號及2號條施工支洞，建立混凝土施工通道，引水隧洞全段采取5種不同尺寸的全圓針梁鋼模臺車進行混凝土襯砌，在引水隧洞開挖后，結合樁號分別向1號及2號支洞完成混凝土襯砌施工，每個方向分別布置兩臺針梁臺車，完成跳倉襯砌。

3.2 針梁式鋼模臺車澆筑施工方法

3.2.1 臺車結構

針梁式鋼模臺車能劃分為三種形式，分為6 m長臺車及12 m長臺車、15 m長臺車，具體參數見表1。6 m長臺車針對工程量小的隧洞，行走速度8 m/min。12 m長臺車針對工程量適中的隧洞，行走速度10 m/min。15 m長臺車針對工程量較大的隧洞，行走速度18 m/min。上文所說的隧洞，需選擇兩臺12 m長臺車完成施工。

針梁式鋼模臺車結合電站隧洞進行整體襯砌面設計，完成全圓斷面底、邊、頂一次成型，立模、拆模工作聯合液壓油缸完成，定位找平工作自底座豎向油缸及調平油缸完成。將自行臺車安裝在卷揚機鋼模及針梁上完成相對運動，使臺車能順利前后運動。全圓針梁液壓鋼模臺車包括模板總成及梁框總成、針梁總成及卷揚牽引機構、抗浮裝置等。模板總成作用是建立隧道結構，模板包括頂模及左右邊模、底模，利用螺栓連接，每組模板寬度在1.5 m，縱向結構利用螺栓及銷軸完成連接，保證模板整體性及連接強度。針梁總成作為鋼模受力支撐平臺及臺車行走軌道。針梁連接四條方鋼軌道，為保證順利運輸，針梁能分為5組，每組中包括上下兩塊桁架，選擇高強度螺栓進行連接。每倉混凝土可完成一次性澆筑，若澆筑速度較快，鋼模容易受到混凝土引發的浮力影響，為避免鋼模在浮力作用下隨意移動，鋼模兩端安裝抗浮1千斤頂，對浮力產生制約，前后浮架安裝側向千斤頂，針梁及鋼模不會發生位移。上述工作結束后，將臺車安裝，先安裝底模，觀察安裝情況及時進行調整，并安裝托架及針梁、梁框、左右邊模，上述結構安裝后觀察是否平整，及時進行調整，隨后進行頂模安裝及調整，完成卷揚系統及液壓系統安裝、調整。

3.2.2 針梁鋼模臺車混凝土施工

首先，臺車立模：通過自行結構及臺車卷揚系統使臺車到達指定地點，自垂直及水平支撐保證梁套及針梁固定。豎向油缸操作過程中，臺車前后底座需牢固支撐，在操作側向油缸及頂模油缸時，也要調整左右邊模位置。旋緊千斤頂，使模板支撐更加牢固，利用測量器械，豎向操作油缸及橫向調整油缸，保證模板斷面及隧道斷面中心處于同一位置，觀察針梁前后水平及垂直方向適當調整支撐千斤頂，并利用木模進行封堵。其次，混凝土澆筑：針梁鋼模臺車在安裝模板后，完成全圓結構混凝土一次性連續澆筑，結合不同的位置在不同入料口輸送原料。底模混凝土自底膜窗口入料，澆筑過程中澆筑時間控制在3 h～4 h，澆筑時為保證混凝土表面光滑，避免發生氣泡，在澆筑過程中利用附著式振動器或插入振搗器完成振搗。邊模混凝土自邊模入料，澆筑時間在5 h～6 h，為保證臺車受力均勻，左右模板澆筑應當根據實際情況進行間隔，混凝土表面高差控制在0.5 m以內，澆筑一層混凝土后，插入振搗器完成振搗。頂模混凝土自上部注漿口入料，澆筑過程中，時間間隔在3 m。頂模澆筑時需關注混凝土澆筑情況，一旦發現混凝土澆筑滿，及時停止泵送，避免導致混凝土頂板壓力過大，而引發模板變形，混凝土澆筑后，利用附著式振搗器完成振搗。再次，脫模及行進。混凝土澆筑12 h后，已經滿足脫模強度標準，臺車開展脫模工作，先將支撐千斤頂松開，并啟動液壓系統，收縮頂模油缸，完成頂模脫離，隨后收縮左右油缸，依次完成左側及右側脫模，最后調整豎向油缸，完成底模脫離。脫模工作后，針梁前后抗浮及水平千斤頂松解后，套梁及針梁支撐腳脫離，卷揚機開動后，臺車進入后續倉位。

3.2.3 跳倉澆筑施工方法

引水隧洞混凝土襯砌工程量較大，施工工期較為緊湊，為保證混凝土襯砌施工進度，可采取跳倉澆筑方式完成混凝土襯砌施工。跳倉澆筑過程中，同一工作面兩臺針梁鋼模臺車展開混凝土襯砌澆筑施工，一臺臺車在前，另外一臺臺車在后，前面臺車與后面臺車間隔三個倉位，前臺車完成前三個倉位的混凝土襯砌，后臺車完成預留倉位混凝土襯砌。兩臺針梁鋼模臺車距離過近，襯砌施工相互打攪，無法發揮針梁臺車襯砌效率，導致發生施工停滯問題。兩臺臺車距離一個倉位的情況下，后臺車先完成混凝土襯砌，在澆筑后前臺車完成襯砌施工，前臺車與后臺車始終預留最少一個倉位，前一個倉位施工結束后會進入等凝期，此時后臺車完成拆模，并向下一倉位行進，前臺車并未拆模，會導致后臺車無法移動，引發窩工問題。兩臺針梁臺車距離也不能過大，引水隧洞斷面為馬蹄形，斷面尺寸為7.8*5.6 m，支護后底腳后寬度為5.63 m，單臺設備共計材料。兩臺針兩臺車距離較遠的情況下，泵機無法正常運輸材料。因此，還需思考連續施工及泵機泵送能力，兩臺針梁鋼模臺車間最佳控制距離是2～3個倉位。

4 結束語

引水隧洞混凝土襯砌施工過程中，采取全圓全斷面針梁鋼模臺車施工，配置脫模及行走就位獨立液壓控制系統，在施工過程中全斷面一次成型，混凝土襯砌周期短，建設的隧洞外觀質量較高，施工成本低，這也是目前隧洞混凝土襯砌施工較為先進的施工方式。全圓式針梁鋼模臺車技術完成混凝土澆筑工作時，能保證隧洞混凝土澆筑質量，比如，混凝土表面光滑、接縫處無錯臺，也能保持各個工序順利進展，達到無縫隙銜接施工目標。對此，全圓式針梁鋼模臺車技術的有效應用，降低整體勞動強度，提升了施工效率，推進整體施工進度。

參考文獻：

[1]王秋陽.鋼模臺車在電站導流洞施工中的應用——以陜西省東莊水利樞紐工程為例[J].工程技術研究，2020（23）：107-109.

[2]王仁龍，武映文，韓永杰.論整體針梁式混凝土襯砌鋼模臺車在馬蹄形斷面隧洞中的應用[J].山西水利科技，2019（3）：7-9.

[3]鄧斌，吳勇，熊瀟.馬蹄形鋼模臺車在老撾南椰Ⅱ水電站引水隧洞混凝土襯砌施工中的應用[J].四川水力發電，2018（5）：62-65.