全圆针梁台车无扩挖后退式快速安装方法

宋　巍， 　张 新 兰

(中国水利水电第五工程局有限公司，四川 成都　610066)

全圆针梁台车无扩挖后退式快速安装方法

宋巍， 张 新 兰

(中国水利水电第五工程局有限公司，四川 成都610066)

摘要：介绍了全圆针梁台车无扩挖后退式快速安装法在布仑口-公格尔水电站土建Ⅱ标5#、6#支洞引水隧洞混凝土衬砌施工中的应用及取得的经济效益。

关键词：公格尔水电站；全圆针梁台车；快速安装；引水隧洞；混凝土衬砌

1工程概述

布仑口-公格尔水电站位于新疆克尔柯孜自治州阿克陶县境内的盖孜河上，是一项具有灌溉、发电、防洪和改善生态等综合利用的大(2)型水电工程，布仑口水库是盖孜河中游河段的龙头水库，所属公格尔水电站是盖孜河中游河段的第一个梯级电站，水库正常蓄水位高程3 290 m，总库容亿6.44 m3，正常蓄水位下库容为5.267亿m3，死水位高程3 280 m，最大坝高35 m，装机容量为200 MW，保证出力69.8 MW，多年平均有效电量6.73亿kW·h。布仑口水库具有多年调节性能，其电站可参与系统调峰。

由中水五局中标的标段开挖范围为发电引水隧洞(发)7+048～(发)7+496.608、(发)8+469.704～(发)9+453.45、(发)10+248.4～(发)10+367，洞室开挖共计1 550.954 m。衬砌、灌浆范围为发电引水洞(发)7+048～(发)10+367段以及5#、6施工支洞的封堵。发电引水隧洞洞身段开挖断面为马蹄形，开挖直径分别为：Ⅲ类围岩4.6 m,Ⅳ类围岩4.8 m，Ⅴ类围岩5 m，初砌后为圆形断面，混凝土衬砌完成后直径为4 m。

2安装方法产生的背景

由于布仑口-公格尔水电站位于峡谷地段、地势复杂，引水隧洞于2013年7月开挖贯通，为确保发电目标，需要在2013年年底完成混凝土衬砌施工。鉴于该工程工期紧，任务重，地质条件复杂，各施工作业面同时施工，只有采用全圆针梁台车快速安全安装才能保证后续混凝土衬砌顺利开展。而该工程的具体情况是：4#支洞下游扩挖段、4#支洞下游、5#支洞上游、5#支洞上游改线段、5#支洞下游、6#支洞上游以及6#支洞下游共7个工作面需安装全圆针梁台车7台次。

由于该标段引水隧洞沿线处于冲沟地段，富水冰碛层地质情况较为复杂且多为Ⅳ、Ⅴ类围岩，隧洞泥石流塌方频繁而导致主体工程混凝土衬砌施工工期被迫滞后，至工程既定开挖贯通施工节点时段，本标段仅完成6#施工支洞下游衬砌施工。因此，如何快速、安全地完成多台针梁台车的安装施工已成为首要目标。考虑到该标水电工程引水隧洞断面小、地质条件复杂等特点，隧洞开挖支护成型后，二次扩挖全圆针梁台车的工作室安全隐患较大；因全圆针梁台车安装工期将影响整个混凝土衬砌施工，直接影响到整个工程建设发电目标能否按期实现，经济效益影响巨大。

3安装工艺与安装方法

经研究决定后，我们充分利用隧洞开挖施工设备，将小型挖掘机简单改装后作为起吊设备，直接在满足设计洞径要求的隧洞内安装台车。在安装流程上也进行了较大革新，先依次进行单节底模、底模托架、针梁框、侧模及顶模的安装，再采用单节后退式循环拼装的方法完成整个模板及针梁框的安装，然后进行针梁的安装，最后进行卷扬及液压系统的安装，即“无扩挖后退式”安装措施，从而保证了洞内快速安装进度与质量。

目前行业内全圆针梁台车安装主要分为洞内和洞外安装。而洞内安装必须先在洞壁及洞顶上扩挖，以满足在洞壁上固定起吊锚杆和吊钩，利用手拉葫芦起吊台车部件。再通过底板轨道完成全部底模拼装并调整好后依次进行底模托架、针梁、针梁框、左右边模、顶模的安装，最后进行卷扬及液压系统的安装。

吊装单元重量及吊装工艺设备参数：全圆针梁钢模台车设计衬砌长度为10.5 m，设计总重量为47 t左右，针梁分为3段、模板分7节，每节为1.5 m。主要由模板、针梁、梁框、水平和垂直对中调整机构、卷扬牵引机构、抗浮装置、行走机构、液压系统、电气系统等组成。单节底模重0.821 t、单件侧模重0.886 t、单节顶模重0.335 t、单节针梁重4 t。由于台车构件单件重量较轻，最重件针梁单节重量为4 t,单节钢模板总重量为2.928 t，故采用对小型挖掘机进行简单改装和装载机作为吊装设备即可满足要求。洞外吊装设备为ZL50型3 m3装载机，5 t载重汽车一台用于构件的场内运输，洞内起吊运输设备选用PC75型0.3 m3挖掘机(简单改装)。5 t手拉葫芦2个，3 t手拉葫芦2个，辅助洞内安装。

3.1安装工艺流程

全圆针梁台车无扩挖后退式快速安装法安装工艺流程见图1。

3.2安装方法

(1)安装前的准备工作。

① 场地准备：根据台车长度，在洞内准备一个长40 m的安装场地，并对隧洞底板进行清底处理。在台车安装前，洞内底板垫层混凝土浇筑完成，形成临时道路，供反铲及运输机械使用。隧洞顶部及周边无扩挖，满足设计断面无欠挖即可。

② 安装轨道：经测量放样后保证轨道与洞轴线平行，两条轨道相距1.7 m。在底板垫层混凝土上预埋φ25钢筋，外露端弯头处理以不影响汽车及反铲通行为准。

③ 安装人员、材料及设备：由于台车构件单件重量较轻，最重件针梁重4 t，单节钢模板重1.5 t，洞外吊装设备为ZL50装载机，王牌平板汽车一台(载重5 t,用于构件短途运输)，洞内起吊运输设备选用PC75挖机(简单改装)。辅助安装人员7人。5 t起吊葫芦2个，3 t起吊葫芦2个。电焊机和气体割焊工具一套，起吊钢绳(φ16，1根1 m，1根3 m，1根5 m)以及扳手、撬棍等工具。PC75挖掘机改装方法：沿反铲小臂中线方向在料斗口上斗齿缺口处安装Ⅰ16工字钢一根，长2 m，超出斗口1.2 m，工字钢悬挑端头腹板钻孔用于穿挂钢绳。

图1　全圆针梁台车无扩挖后退式快速安装法安装工艺流程图

(2)构件装卸及运输：在洞外台车构件堆方场，根据构件编号及施工顺序，采用ZL50装载机装入王牌平板汽车，经施工支洞运至安装作业面，采用简单改装后的PC75挖掘机吊卸，分类按编号码放。

(3)针梁台车的安装：其安装顺序为轨道安装→单节底模(第一循环为双节底模)→针梁门架→侧模→顶模→下一拼装循环→针梁→支座→液压及行走系统。洞内安装起吊设备采用PC75挖掘机，局部导链配合。

① 轨道安装：按照测量放样点，轨道与洞轴线平行，布置在底板垫层混凝土上，两条轨道相距1.7 m；安装高度以满足台车底模满足设计要求为准，首次安装长度为3 m，根据安装进度逐段加长。轨道采用Ⅰ16工字钢，工字钢在安装时与预埋钢筋焊接固定，轨道间采用钢管对撑连接加固以保证工字钢稳固。

② 先在垫层混凝土面上进行底模拼装连接，并用螺丝或销子连接稳固；再吊放至轨道安装端，调整好模板两端的高度，使其保持高度基本一致；

③ 单节底模就位后安装该片底模托架和针梁框，第一安装循环在安装两节底模后安装托架及针梁框；

④ 安装侧模和顶模并进行调整和支撑，将四块模板拼接为圆形并用螺丝或销子连接稳固；

⑤ 下一循环安装：重复步骤②、③、④，根据安装进度，轨道长度需延长时重复步骤①，按此方法经过8个循环完成全部模板及底模托架、梁框及行走轮的安装。

⑥ 针梁安装：通过挖掘机和导链配合将针梁逐节推进框梁内，并用螺丝或销子连接稳固。

⑦ 进行支座、卷扬系统、液压系统的安装以及台车调试工作。

⑧ 部件的最后检查：模车安装完毕，全面检查各部件各部位螺栓连接是否有松动，各连接销子是否转动灵活，各液压千斤顶伸缩是否达到设计要求，电气接线是否安全绝缘等。检查模车各重要尺寸是否达到设计要求。

笔者结合以下附图进一步说明。

全圆针梁台车无扩挖后退式快速安装方法见图2，采用小型挖掘机起吊全圆针梁台车构件方法见图3。

4取得的经济效益

1.针梁　2.平台总成　3.抗浮千斤顶1　4.模板　5.模框　6.抗浮千斤顶2　7.举升系统1　8. 举升系统2　9.卷扬牵引系统　10.垫层混凝土　11.底模　12.底模托架　13.针梁框　14.右侧模　15.左侧模　16.顶模图2　全圆针梁台车无扩挖后退式快速安装方法示意图

全圆针梁钢模台车采用无扩挖后退式快速安装方法，将常规全圆针梁钢模台车洞内整车安装转化为单节后退循环安装，从工期角度保障了工程隧洞衬砌的按期组织，为工程建设总体进度实施赢得了宝贵时间。采用小型挖掘机作为起吊设备，解决了台车安装构件材料洞内快速吊装、运输、就位等一系列问题，同时避免了在洞内进行二次扩挖工作、安装工作空间、锚杆吊钩施工以及混凝土回填施工。将工期缩短为7 d，经统计核算得知，采用无扩挖后退式快速安装方法后单台安装成本可节约10.8万元。布仑口-公格尔水电站土建Ⅱ标5#、6#支洞引水隧洞共需安装7台针梁台车，共可节约75.9万元，所取得的经济效益见表1。

5结语

图3　采用小型挖掘机起吊全圆针梁台车构件方法示意图

表1　全圆针梁钢模台车安装法单台经济效益分析对比表

全圆针梁台车采用无扩挖后退式快速安装方法，可明显缩短安装工期，特别适用于洞内地质条件差、安装空间狭小、吊装单元重量不大的工况，能够确保实现工期并取得相应的经济效益和社会效益。

收稿日期:2016-04-06

中图分类号:TV7;TV554;TV53;TV52

文献标识码:B

文章编号:1001-2184(2016)03-0011-04

作者简介:

宋巍(1983-)，男，湖北罗田人，工程师，从事合同管理、水利水电工程及公路工程施工技术与管理工作；

张新兰(1982-)，女，甘肃西和人，助理工程师，政工师，从事水利水电及公路工程施工技术与行政管理相关工作.

(责任编辑：李燕辉)