针对 梁钢模台车在千岛湖配水工程隧洞混凝土衬砌中的运用研究

针对 梁钢模台车在千岛湖配水工程隧洞混凝土衬砌中的运用研究

毛林飞

中国水利水电第十二工程局有限公司 浙江杭州 310000

摘要：施工环境、气候条件等诸多因素均会对隧洞混凝土衬砌浇筑过程形成影响，增加施工进度、质量控制的难度，故而在千岛湖配水工程建设阶段中，拟定使用针梁钢模台车辅助施工。文章阐述了针梁钢模台车的工艺原理，探究其在隧洞混凝土衬砌施工阶段的应用要点、质量控制方法，从技术先进性、经济效益方面解读了针梁钢模台车用于混凝土衬砌施工领域的可行性、有效性。希望能与业内人员共同分享经验，以使有更为广阔的应用空间。

关键词：隧洞项目；针梁钢模台车；混凝土浇筑；衬砌施工；应用策略

1、工程概况

千岛湖配水工程标段范畴为桩号56+850m～63+480m段。坐落在桐庐县境内，施工内容主要有输水隧洞、施工支洞、渣场边坡绿化、施工阶段涉及到的道路、渠道、管道等专项设施拆除及修复等工作等。

本标段涉及的主要建筑物有：

沈家支洞（桩号56+850m～60+382m），围岩类别总体上以Ⅱ类为主，全长599m。Ⅰ类围岩约占本段洞长的10%，Ⅱ类围岩约占本段洞长的60%，Ⅲ类围岩约占洞长的20%，开挖呈城门洞型，支洞净宽5.5m×6.0m（宽×高）。

井湾里支洞段（桩号60+382m～63+480m），围岩类别总体上以Ⅲ类为主，全长760m，Ⅰ、II、III类围岩在本段洞长所占比例依次约为10%、20%、60%。开挖呈城门洞型，支洞净宽为5.5m×6.0m（宽×高）。支洞由其他承包商完成，本合同完成支洞的维护和封堵等。

输水隧洞全长为6630m，对应的桩号为56+850m～63+480m。

2、项目分析

本项目中沈家支洞与井湾里支洞工段面相对独立，距离也较远，故而拟定设置二个相对独立的工区，结合施工任务承担情况，科学配置设备、人员。沈家支洞施工段划分1#、2#作业面，对应的施工长度依次为2509.86m、1929.14m；井湾里支洞施工段划3#、4#作业面，施工长度1149.74m、1640.26m。

结合招标图纸内所提示的围岩地质状况、支护方式及当下国内的生产技术水平，规划设计不同洞段各断面与围岩类别的进尺控制情况^[1]：

1. 沈家支洞：Ⅳ、Ⅱ～Ⅲ围岩，开挖断面依次为6.0×6.5m、6.0×6.5m，支护形式以钢拱架、系统锚杆、挂网喷砼及随机锚杆等为主，循环进尺分别为2m、2.5m。

2. 主洞段：Ⅰ～Ⅱ、Ⅱ～Ⅲ、Ⅲ～Ⅳ、Ⅲ～Ⅳ，开挖断面分别为7.4×7.5m、8.0×7.9m、8.0×7.9m、8.0×7.9m，系统、随机锚杆、挂网喷砼即钢拱架等均是常用支护形式，循环进尺依次是3m、3m、3m、2m。

本工程有工期较紧。工程地质条件较复杂及质量标准要求高等特征，为确保确保工程衬砌质量与进度符合设计要求，拟定使用针梁式钢模台车完全全断面一次衬砌施工任务。

3、工艺原理

钢模台车应用阶段始终把洞身设计规划分缝设为凭据，台车模板长恰好与洞身一跨衬砌长持平，为10m，针梁式钢模台车的构成有车架与模板、支承及用于整改支承模板方位的液压系统共同构成，顶模被安固于上层支架上，侧拱、底拱模板衔接为一。针梁长20m，螺栓衔接各个零部件，针梁和模板框两者接触穿行，针梁端4×50t千斤顶完成竖直方向的升降任务，6×10t液压缸落实收拢模板的任务。在卷扬机的驱动下，钢模台车方可能按计划行进^[2]。

当针梁式钢模台车模板在指定位置完成10m隧洞混凝土浇筑任务后，结合混凝土凝结时间要求，科学设定脱模时间。所有模具经混凝土表面脱落后，把台车的模板拖拉到下一个部位，再浇筑混凝土浇筑。组织专门的钢模台车班组人员严格依照相关规程操作钢模台车的运转过程，按照金属结构加工制作钢模台车。

4、针梁钢模台车在隧洞混凝土衬砌施工中的实践应用

4.1清理基岩

组织专人清理基础岩石表面，验收达标后，方可进入到混凝土混

凝土仓位准备工序中。

4.2安装、绑扎钢筋及预埋件施工

在针梁钢模台车前方安置我单位自行组装的钢筋台车。为将钢筋安装工序对钢模台车运行过程、混凝土浇筑质量形成的影响降至最低水平，拟定在钢筋台车上完成所有钢筋的安装任务，并提前完善钢筋下料长度。衬砌阶段，隧道下方钢筋安装时间延后，将其设为交通道路，在台车就位前再行安装。为确保针梁钢模台车行进过程便利，拟定在针梁抵达指定位置后再捆绑底拱针梁支腿处的钢筋构件。本工程中，为保证钢筋构件安装方位的精确度，施工阶段创设架立筋以作为钢筋构件的支撑架，保证架立筋的稳固性，严禁出现移位情况^[3]。严格依照设计图纸预埋处置预埋，实施固定、保护等措施，以减少或规避浑南浇筑阶段结构意外损伤的情况。

4.3模板施工

将事前制作好的模板运送到工程现场指定部位，结合工况利用支腿横梁上方安置的千斤顶合理调度模板的水平横梁方位，尽量使模板中心与轴线处于和水平地面相垂直的同一平面中。借用针梁两侧安置的卷扬机设施，使搭接环和已经衬砌完的上一块混凝土面形成约10cm的搭接（首块混凝土衬砌施工阶段，该步骤被省略），同时确保两侧卷扬设施均处于张紧受力状态。启动底部油路，对外伸展出支腿油缸，促使顶模提升至设计高程，对支腿油缸上的螺母实施紧固处理，依照工程设计要求假设好针梁中部支撑物。而后依次启动右端、左端以及底部油路阀门，促进各侧端油缸设施伸出过程，将各个方向的模板均顶至设计部位。

使本工程建设阶段所用模板形成一圆形筒体，对底部、侧部丝杆予以支撑处理。在全部模板被安设在指定部位后，严格依照相关规范要求校正其准确度，结合本工程针梁钢模面板区段划分状况，本钢模台车共计选定5个位点进行校模，包括顶拱、腰线及腰线以上45°分别各两点^[4]。可以结合分块侧端开挖断面情况，利用木板现场拼装堵头模板，堵头模板一端借用手工圆盘锯进行切割，加工成和岩石表层相似度很高的形状，选用拉杆及钢筋内拉外撑形式固定木模，用泡沫、塑料等填塞模板和已经浇筑完的混凝土面层或者和岩面形成的缝隙，以防后期浇筑阶段出现漏浆情况。

4.4混凝土浇筑、衬砌

本项目施工阶段利用机械泵送形式使混凝土进仓，将进仓坍落度调控在14~16㎝之间，收仓依照上限值16cm加以调控。依照由低至高的方向使混凝土进仓，底拱在前，腰线次之，顶拱最末。建议把混凝土导管敷设于针梁上方，借此方式落实腰线以下部位混凝土的进仓任务，底拱90°范畴下料工序完成后，将混凝土导管和底模预留窗口衔接完成进仓，最后把混凝土导管换接到顶拱进仓。

本工程中，3#工作面长度较短（1152m），依照“底板浇筑在前，边顶拱浇筑在后”的流程施工。4#工作面较长（1646m），故而将其设定为混凝土衬砌、浇筑阶段的重点控制对象。为尽量减缩4#工作面混凝土衬砌时间长度，拟定采用“先浇筑边顶拱，后浇筑底板”流程进行。并采用添加适量混凝土早强剂、12m纵向钢筋（台车长12.3m）、连续浇筑仓中规划分缝等技术，投入更多资源等措施以追赶工期。要求在开挖支护完工后半个月内捆绑好12仓钢筋，并落实变压器进洞和台车就位工作。维持两部部钢模台车间距120m，由1台混凝土拖泵带，从标段终点桩号向井湾里支洞交叉口方向连续浇筑的方式进行施工，时间依照4天2块考虑。边顶拱衬砌结束后一周中落实底板混凝土浇筑任务^[5]。侧墙混凝土经由侧边模工作窗入料后进行浇筑，为确保台车受力的匀称度，一定要确保两端混凝土浇筑操作对称进行，分层厚度控制为30～50cm，两侧混凝土表面高差≤50cm，插入式振捣器进行振捣。

1#、2#、3#工作面混凝土施工流程一致。底板混凝土分块长96m，仓内每隔12m设置一道分缝止水，浇筑时间依照3天1块考虑。在底板浇筑完成28天后，进行边顶拱混凝土浇筑的前期准备工作。用先绑扎12仓钢筋（144m），两部部钢模台车间距120m，1台混凝土拖泵驱动，经由各个工作面的一侧朝向施工支洞交叉口方向持续浇筑，4天完成2块浇筑任务。

4.5拆模、养护

模板拆除和下一浇筑块模板安装工序同步推进，借助钢模台车边拆除、边安装。结合施工阶段气候环境温度编制混凝土养护方案，若日均气温＞5℃，采用常规洒水法养护即可。混凝土浇筑完12h后便开始养护，规定养护时间≥14d；若日均气温≤5℃，则一定要严格依照冬季施工标准要求对混凝土实施保温养护措施，严禁出现对其表面洒水的行为^[6]。

5、效益分析

尽管钢模台车前期加工制造阶段需要投入较多资金，但和常规工法以及浇筑衬砌台车方法相比，其在施工工艺上更具先进性，且能协助施工单位获得较好的经济效益。

5.1技术的先进性

（1）强化洞内衬砌作业流程的精简性：各跨混凝土支模、衬砌操作仅需进行一次，不管是从隧洞整体施工工序布设、管理，还是具体到各跨施工组织方面，均体现出简洁性特征。

（2）提升了施工效率：明显减少了隧洞内劳动力的消耗量，提高作业效率，减少工程造价。

（3）优化施工作业条件：规避了作业人员频繁进入隧洞内操作的情况，较明显的优化了施工环境条件。

（4）从根本上保证了工程的建设质量：钢模台车用于混凝土衬砌阶段，有效规避了常规分次衬砌阶段的质量缺陷及可能存留的质量隐患，整体提升了混凝土衬砌质量。

5.2经济效益

1. 钢模台车推进了支模速度，有助于减缩工期。针梁钢模台车支模经由已经衬砌好的跨收缩移行到待衬砌跨架设台车，且具备了较优良的浇筑条件，以上整个过程耗时8~10d，常规分次衬砌施工需历经15~20d，由此可见台车支模和常规浇筑相比较，各跨的工效提升率大概为50%^[7]。

（2）省略了安装止水管路工序，也减少了零星材料的耗用量，进而降低了工程建设成本。

（3）提升了台车的回收利用效率：选用型钢加工制造台车，在台车辅助完成混凝土衬砌施工后，大部分材料可以投用到其他工序建设阶段，妥善保管行走轮系、千斤顶等，并将其作为工器具反复使用。

结束语：

总之，隧洞混凝土衬砌施工阶段加大新技术、新工艺的使用，不仅体现出施工技术的先进性，协助施工单位获得更高经济效益，且在保证隧洞混凝土衬砌施工质量的基础上，减缩工程建设周期，协助施工单位能保质保量竣工。台车属于一个整体设备装置，应用阶段应实时加以维护，保证其处于正常使用状态中，协助施工单位更科学的安排施工进度。

参考文献：

[1]刘亚军.针梁钢模台车在深蓄电站引水隧洞衬砌混凝土施工中的应用[J].水利水电施工,2017,75(02):109-112.

[2]王仁龙,武映文,韩永杰.论整体针梁式混凝土衬砌钢模台车在马蹄形断面隧洞中的应用[J].山西水利科技,2019,47(03):7-9.

[3]赵琪亮.引水隧洞小洞径混凝土衬砌的施工技术[J].黑龙江水利科技,2019,47(07):156-158.

[4]景茂贵,刘益勇,车公义,等.向家坝灌区南北总干渠首部长引水隧洞施工关键技术[J].水力发电,2019,45(03):77-84.

[5]苗双平,徐晨星,韩京华,等.可变径全圆针梁台车在TBM施工隧洞衬砌中的应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2019,46(02):86-90.

[6]罗忠祥.针梁式台车小断面隧洞的衬砌质量研究[J].建材与装饰,2018,78(40):291-292.

[7]钦传涛,张辉.一种灌浆钻孔导向定位装置在混凝土衬砌中的应用[J].四川水力发电,2018,37(04):123-127.