全圆针梁台车在温泉水电站引水发电隧洞施工中的应用

宋学坡

（中国葛洲坝集团第一工程有限公司，湖北 宜昌 430012）

1 工程概况

温泉水电站位于新疆伊犁哈萨克自治州伊宁县境内，是新疆伊犁喀什河规划中的梯级电站之一，位于喀什河中游马扎尔峡谷，电站发电采用引水发电型式开发。电站共装机135MW(3×45M)，联合进水口位于大坝右侧，发电引水系统采用一洞三机布置，由进水口闸井、上平洞段、斜井段、下平洞段及岔管段组成。

发电洞上平洞段沿洞轴线长399.669m，进口15m为进口渐变段（方变圆），末端发0+389.669～发0+399.669为渐变段（φ7.5渐变至φ7.0m），衬砌为双层钢筋混凝土，设计开挖直径8.1m，结构断面衬砌直径7.5m。发0+15～发0+389.669段采用全圆针梁台车进行混凝土衬砌施工。

2 全圆针梁台车简述

2.1 针梁台车技术参数

该针梁台车衬砌隧洞为全断面，底、边、顶一次成型，立模、拆模用液压油缸执行，定位找正由底座竖向油缸和调平油缸执行。全圆针梁式液压钢模台车主要由模板总成、针梁总成、梁框总成、水平和垂直对中调整机构、卷扬牵引机构、抗浮装置等组成，台车为自行式，安装在台车上的卷扬机使钢模和针梁作相对运动，台车便可前后移动。

主要参数：

钢模直径：7.5m；针梁长度：26.1m；模板总成：10.5m 1.5m×7。

2.2 针梁台车组装

本工程针梁台车组装是在洞外完成，然后，行驶至洞内末端，开再进行混凝土衬砌施工。主要组装过程如下：首先，在洞外（基本沿洞轴线位置）平整一块场地，起吊设备采用1台15t汽车吊，所有设备钢构件运输至事先准备的场地（汽车吊起吊范围内），待所有准备工作完成，即开始进行台车组装。

组装顺序：底模安装→底模调整→托架安装→针梁安装→梁框安装→左、右边模安装及调整→顶模安装及调整→卷扬系统安装及调试→液压系统安装及调试。

组装注意事项：先将两块底模直接吊放在轨道上进行对接，调整缝隙、错台在±2.0mm内，并用螺栓销联接牢固。左右边模及顶模与底模间互相铰接。模板总成6m+4.5m，一节七块组成，每节宽1.5m，节与节间纵向用螺栓和销轴联接。行走轮组安装在底模托架上。针梁由5组×2块组成，安装时，务必保证高强度螺栓联接紧固且要求轨道平直，避免卡固，影响滑行。模板油缸收缩时，先顶模与左侧模板脱开，形成400～500mm间隙，再左右侧模板与浇筑面脱开200～300mm空隙，最后通过安装在前后2个底座上的竖向油缸收缩来完成底模脱离，竖向最大脱模行程350mm。前后底座上安装有2个水平油缸，调整模板中心与隧洞中心吻合，左右最大行程200mm。抗浮架上安装有2套竖向和水平抗浮千斤，能制约上浮力，有效防止错台和克服混凝土涨力。

工作台搭设：先切割5.0m、4.9m、2.9m长14a轻型槽钢各4根，手工焊成箱型框架架构，再用φ48×3.5mm钢管搭设上下两层作业层，面上满蒲5cm厚竹笆，四周安装护栏，挂安全立网。

3 混凝土衬砌施工

3.1 钢筋及灌浆管安装施工

该工程钢筋为双层钢筋，钢筋在洞外钢筋场加工成型，挂牌堆放，然后，由5t汽车运输至洞内，受力筋安装前先在洞壁均布钻孔并安装φ25插筋，用手拉葫芦将钢筋提升至钢筋台车上，人工配合现场安装。安装前，测量队进行精确放样，控制保护层厚度符合设计要求，确保不露筋。

钢筋安装完成后，进行灌浆管埋设施工，灌浆管为D50钢管，在钢筋绑扎完毕后，按设计位置敷设，并与结构钢筋焊接固定，并做好标记，埋管一端和模板贴紧，并采取棉纱封堵孔口，另一端紧贴岩壁。

3.2 台车就位

钢筋施工完成后，进行仓面及钢筋工序验收，验收合格后，方可进行台车就位，通过台车上卷扬机使钢模和针梁作相对运动进行台车就位。台车就位首仓先进行上下游模板桩号定位，定位完成后，测量队利用全站仪指导进行台车模板圆度、中心调整等校准，同时，测量监理进行台车钢模验收，验收合格后，再进行模板固定。台车内固定利用内部自带螺纹千斤顶固定，外侧利用台车抗浮装置固定在洞壁上，转动螺纹千斤顶固定到位。

3.3 铜止水及封头模板施工

台车就位、钢模板校准、固定完成后，用止水卡固定好铜止水，止水应确保居中对正，安装时及安装后注意保护，避免钢筋头等破坏伤及止水，影响止水效果。后浇段应先在结构缝面止水处铺贴2cm厚聚氯乙烯塑料泡沫板。止水采用1mm厚Z型紫铜止水，宽400mm，铜止水采用双面搭接焊，搭接长度不小于200mm，焊接采用黄铜条气焊，焊接完成后，采用煤油进行渗漏试验检验，检验合格后，方可进行封头模板施工。

封头模板采用50mm厚木模板进行现场拼接安装，外侧进行φ48×3.5mm钢管围檩支撑牢固，同时，减少与岩面接触处漏浆，木模板无法封堵全面的位置，采用封堵材料进行封堵，减少浇筑过程中混凝土漏出，避免胀模、爆模。

3.4 混凝土浇筑

混凝土提前在拌和站拌制好后，用8m3混凝土搅拌罐车直接运输至HBT60混凝土泵机受料口卸料，泵管从模板窗口伸入，通过泵压力将混凝土打入仓内，完成混凝土水平机垂直运输。浇筑顺序为先底部再两侧最后顶部，底部浇筑从一侧打料，靠泵送混凝土良好的流动性自充填满；两侧采取左右对称下料分层浇筑，分层厚度30～50cm，左右浇筑高差控制在50cm内；顶拱120º范围从模板中间下料，两侧自流填充密实，局部超挖严重部位埋设φ20mm排气管，将顶拱最高处充压密实。混凝土振捣主要靠台车自带附着式高频振捣器，φ70mm手持式软轴振捣棒辅助配合，振捣棒从模板窗口伸入插入下层混凝土5cm，振捣遵循“快插慢拔”原则，严禁漏振、欠振，避免过振。下部及两侧窗口随浇筑及时关闭封严。浇筑过程中派专人负责看护模板变形及混凝土输送泵管堵塞情况，一旦发现异常，立刻暂停浇筑，待处理妥当后，再恢复生产。夜间浇筑时，专人现场跟班盯仓，保证浇筑质量。

3.5 台车脱模行走

收仓脱模前，靠模板与混凝土衬砌面间摩擦力支撑梁框，先将两端底座油缸收起，悬吊底座，再穿行中间针梁，接着，落下底座、站稳，最后脱模、向前滑行模板。针梁长26.1m，模板长10.5m，一次滑行到位。每个支座上安装两个可承受50000KN液压竖向油缸。卷扬机安装在针梁上，通过两根钢丝绳分别绕过针梁端部和梁框上的滑轮，固定在针梁两端，针梁和模板互为支点相对运动使台车前进。卷扬机牵引针梁和模板做两次相反方向运动。

4 工程质量控制经验

4.1 台车尺寸确定

本工程台车衬砌段总长374.669m，考虑工程整体工期较宽裕，浇筑强度3～4天完成一仓，共计为37仓，每仓浇筑长度为10.126m，综合考虑施工成本、工程进度，最终确定台车钢模长度为10.5m（1.5m×7）。

4.2 混凝土施工工艺

砼拌制严格按照施工配合比计量、称量、搅拌，坍落度控制在140～160mm，保证和易性良好。

混凝土振捣施工特别需注意台车下半部及顶部。浇筑下半圆时，打开台车所有检查口，混凝土由检查口直接下料，底多采用φ70直插式振捣棒进行振捣，当混凝土即将达到台车底部时，及时关闭底部检查口，下料转由一侧靠上游检查口下料，通过下腰部检查口进行振捣，振捣过程中，能明显感觉混凝土在流动，此时，利用榔头敲击台车底部钢模，通过敲击声辨别底部是否已浇筑饱满，同时，开启底部自带附着式高频振动器振捣2～5min。同时，特别指出，在浇筑两腰部时，必须两侧平行上升，时刻关注台车、封头模板、混凝土有无异常。

顶拱浇筑时适当间歇1～1.5h，以使砼流淌填充均匀并下沉密实，尽可能将顶部填充密实，顶部振捣，由于混凝土由底部慢慢浇筑至顶，顶部无法采用直插式振捣棒进行振捣，混凝土气泡无法排除干净，仅能凭借台车自带附着式高频振动器进行。通过此工程的实践，在上腰及顶部薄弱部位有针对性增加高频振捣器，能有效提高混凝土浇筑质量。

拆模时间不宜过晚，一般控制在8～12h后（1.2MPa），避免因过迟造成脱模困难将结构缝端面砼边棱拔扯损坏。

5 结语

采用针梁台车进行引水发电洞衬砌施工，施工速度较快，一般3～4天/1仓，混凝土浇筑质量良好，而且每仓结构相同，通过每一次的循环都能进行各方面的改进与优化。通过在温泉水电站引水发电隧洞中应用与实践，希望能给相似工程提供一些借鉴与参考。