水工隧洞混凝土施工中钢模台车的应用

黄 鹏 于海宽

（陕西水利水电工程集团有限公司 陕西 渭南 714000）

1 工程概况

铜川市龙潭水库枢纽工程位于耀州区境内的赵氏河上游，距耀州城区16km。导流泄洪洞位于龙潭水库枢纽工程大坝右岸，洞身段长492m，底坡i=0.01，泄洪洞为城门洞断面，成型后设计断面为4.5m×7.3m（宽×高）。隧洞底板和侧墙下1m采用HFC40W6F200粉煤灰防冻抗渗高强耐磨钢筋砼衬砌，其余侧墙和拱顶采用C30W 6F200防冻抗渗钢筋砼衬砌，衬砌厚度在Ⅱ类围岩段为0.4m，Ⅳ类围岩段为0.6m。该工程施工时，底板和侧墙下1m采用组合钢模板，剩余侧墙和拱顶使用自行液压有轨边顶拱式钢模台车进行衬砌施工。

2 钢模台车的结构组成和设计技术参数

钢模台车是以电机驱动行走机构带动台车行走，利用液压油缸和螺旋千斤顶调整模板到位及收模的隧洞混凝土成型机械。通过台车的移位→模板定位→混凝土浇筑→收模→养护，完成一段混凝土浇筑的施工过程，它具有结构可靠、操作方便、移动速度快、隧洞成型面光滑等优点。

（1）钢模台车主要由模板部分、门架体部分、轨道行走系统、支撑机构、液压移动系统、混凝土振捣系统、电路系统及其它附属装置组成。八大部件组成了钢模台车的整体系统，任何模板的支撑系统都要满足其自身结构的刚度、强度及稳定性要求，钢模台车也不例外。

钢模台车除满足上述基本要求外，还要根据工程自身结构尺寸特点选择不同结构类型尺寸的台车，上述需要考虑的因素包括：台车是否能顺利通过隧洞弯道（取决于隧洞转弯半径大小），洞内三管两线（即通风管、高压风水管、洞内排水管、动力线、照明线）布置，钢模台车是否满足洞内车辆机械通行要求等。

（2）结合工程实际，具体说明钢模台车的设计技术参数

台车面板设计厚度：Q235型钢模面板，厚度12mm，设计时根据钢模板承受新浇筑60cm厚混凝土及相应的施工荷载，其中包括混凝土及钢模各部位结构自重、混凝土侧向压力、混凝土振捣荷载及混凝土入仓冲击荷载等；设计时考虑允许超挖及局部因地质原因过大超挖量按40cm计算加荷载；设计时考虑钢模面板的使用疲劳极限。

台车型式及其技术参数：型式采用自行液压有轨边顶拱式钢模台车，台车全长：L=10.2m；台车内部空间尺寸：宽×高=1.8m×3.32m；台车行走速度：10m/min；单边最大脱模量：35cm；水平调整量：5cm（单边）；系统工作压力：P=12MPa；轨中心线距离2150mm±10mm；油缸最大行程：竖向油缸30cm，侧向油缸30cm，水平油缸10cm；砼浇筑上升高度0.8m/h。

台车行走系统设计：枕木:长×宽×高=100×24×20cm；钢轨：43Kg/m；行走路面为隧洞已浇筑完成的底板混凝土面，路面纵坡≤5%。

台车整体结构合理，承载性能良好，整体或局部无变形扭曲缺陷，模板结合严密，板面平整光洁；台车工作窗注浆孔数量、位置合理，定位快捷，立模后封闭良好，拆模后无漏浆、错台现象。台车内部空间满足风管及施工机械车辆通行要求。

3 钢模台车的组合及其安装

钢模台车在隧洞出口位置利用吊车进行组合安装，安装成型后的钢模台车轴线与隧洞轴线基本重合，以利于钢模台车顺利进洞施工。安装的总体顺序是由内到外的分层安装,安装的具体顺序为：安装场地平整→枕木轨道行走系统安装→门架体安装→顶模及其支撑→侧模及其支撑→液压移动系统→砼振捣系统→电路系统→其它附属装置安装。

台车骨架采用型钢焊接而成。钢模板分为顶模和侧模，模板之间采用螺栓连接，背面采用槽钢加固，使用过程中不再拆开。顶模的调整依靠支腿下的液压系统完成，调整到位后，丝杆支撑固定；侧墙模板初步调整固定同样依靠液压系统完成，初步调整固定后的侧墙模板与砼面接触并不严密，随后借助丝杆与台车骨架连接，通过加固丝杆来支撑整体侧墙面板，侧墙模板底部丝杆与底板接触，起整体支撑作用。行走装置的动力系统是电机，依靠齿轮传动，完成行走，每台台车不少于4台电机，以保证台车行走灵活同步运行。

4 钢模台车衬砌的应用技术及其控制要点

4.1 表面清理除锈刷脱模剂

钢模台车在使用前,用打磨机对钢模表面进行打磨,除去模板表面的铁锈及杂物，打磨完成后模板表面刷脱模剂或涂油，以防止由于模板表面不清洁有杂物在混凝土浇筑过程中与表层混凝土粘附，造成脱模困难、破坏混凝土表面影响外观质量。

4.2 台车定位

台车除锈完成后，铺设轨道推设进洞进行定位。该工程衬砌完成断面净尺寸为：底板中心到洞顶中心高度为7.3m，侧墙净高6m，侧墙间净宽度为4.5m。钢模台车按照隧洞设计尺寸制作加工，属于定型模板，所以定位只需定出台车中心、台车顶模标高和侧模间距即可。

（1）定中线：架设全站仪在洞顶定出隧洞设计轴线点，用吊线锤从洞顶两端轴线点分别吊线，启动台车，进行左右平移直至台车顶拱两端中心线与洞轴线在同一条线上为止。

（2）顶模标高：台车中线定位完成后，进行高程定位。利用水准仪在洞顶定位好的轴线线锤上测出混凝土顶设计标高，并在线锤做好标记。上下整体移动台车，至台车顶模表面与线锤上标记点高低相同为止。

（3）侧模间距：台车两端侧模进行收缩，至侧模上下垂直为止。定位完成后台车前后四个轮子与轨道使用夹板及丝杆进行固定，以防止台车移位。

4.3 堵头立模

钢模台车在支立堵头模板之前：（1）应在已浇筑完成的侧墙上端粘一层海绵胶，主要是为了防止侧墙与侧模接触处由于局部不平存在缝隙出现漏浆；（2）台车内部支撑：内部模板丝杆应该自上而下依次进行支撑牢固。

堵头模板采用木模，钢管加固。横管间距为30cm～40cm，横管加固前在侧墙钻孔插入固定锚筋（锚筋直径φ20以上），横管一端与台车用丝扣连接，另一端锚筋直接插入钢管，立管两道，用丝扣与横管连接形成整体。堵头模板完成支护后应仔细检查加固是否到位，缝隙填塞是否严密，往往堵头模板的施工质量是整仓模板工程的薄弱环节，如加固不到位施工过程中会出现爆模现象，直接影响整仓混凝土浇筑质量。

4.4 注浆，即混凝土浇筑

立模完成经验收合格后即可进行注浆施工，注浆输入口包括工作窗口和注浆口。注浆时，先从钢模台车模板最下排工作窗口进行注浆，注浆至混凝土快要平齐工作窗口时，关闭工作窗，然后从第二排工作窗口注浆，以此类推，最后通过注浆口封顶。在注浆工作过程中要注意以下几点：

（1）在每次注浆前，应仔细检查丝杠、千斤顶是否有松动，防止在浇筑时台车变形。

（2）注浆前，应在砼仓内布置灯光照明，以满足施工操作人员的视线观察需要。

（3）注浆施工应自下而上逐层、左右对称多窗口进行布料，仓内前后混凝土高差要求不超过60cm，左右混凝土高差要求不超过50cm，混凝土垂直下落高度不超过2m。

（4）振捣，台车表面装配有附着平板振动器，振捣应逐层进行，侧墙浇筑时须用插入式振捣棒进行有序振捣，振捣时避免过振或漏振，特别注意止水带周围部位的振捣，振捣过程中必须安排专人检查模板及支撑是否走位变形，如发现问题停止浇筑及时进行校正加固。

（5）注浆到最后通过拱顶注浆口封顶的后期，必须使用低速挡进行注浆，并时刻注意观察注浆口压力的变化，避免因注浆过快或注满后强行注入而导致压力过大使台车整体变形。

（6）注浆完成后应将仓面洒落的混凝土和水泥浆及时清理干净，打扫工作面。

4.5 脱模

砼浇筑完成后，必须让砼凝固一定的时间后方能进行脱模。脱模按以下几个步骤进行：

（1）先拆除堵头模板，观察堵头模板是否粘模，如有粘模情况，再等强。

（2）当砼强度满足拆模要求时，启动液压系统，操作手动换向阀手柄，控制侧向油缸，使台车侧模板脱离衬砌面。

（3）操作手动换向阀手柄，控制竖向油缸，使台车顶部模板脱离衬砌面。油缸收缩时，必须分次收缩，切忌一次性强制脱模。液压油缸收缩行程一般为10cm～20cm。

4.6 行走

钢模台车脱模后先收起门架支撑千斤顶，然后旋紧台架支撑千斤顶和抗倾翻装置，在台车下个衬砌工作面铺设好枕木钢轨，启动行走电机即可行走。

钢模台车行走时要注意以下几点：⑴钢模台车必须完全静止后，才能换向行驶。⑵当轨向坡度过大，而导致台车行驶打滑时，可洒些干细沙到轨面上，以增大粘着力，而使打滑现象消失。

反复循环清理刷脱模剂、定位、立模、注浆、脱模、行走六个工作程序，就完成了钢模台车的整个作业。

5 结束语

铜川市龙潭水库导流泄洪洞工程隧洞混凝土施工中钢模台车运用实践证明：钢模台车具有结构造型合理、操作灵活简便，行走自如，台车整体刚度强度稳定性好，不易出现弯曲变形等特点，保证了水工隧洞混凝土的浇筑质量，特别是保证了混凝土表面光滑平整度，减小了洞身表面的糙率，同时也减少了工序间的干扰，便于进行流水化施工作业，降低了劳动强度，提高了工作效率，加快了施工进度，节约了施工成本，为同类工程提供了相关的施工经验。陕西水利