隧洞全圆针梁式钢模台车混凝土衬砌施工

周航

摘 要：隧洞混凝土衬砌施工过程中，采取针梁式钢模台车施工工艺，可改变传统施工现状，提升施工进度及工程经济效益。在本次研究中，先探究台车构造及原理，提出隧洞全圆针梁式钢模台车混凝土衬砌施工策略，在施工过程中需关注施工细节，把握台车距离，合理设置参数及浇筑，为隧洞高质量施工奠定坚实的基础。

关键词：钢模台车;混凝土衬砌;隧洞施工

中图分类号：TV554 文献标识码：A

0 引言

隧洞施工是常见施工类型，施工结果对未来工程长效及高质量运行具有重要影响。现阶段，我国常见的施工方式存在一定弊端，导致隧洞施工美观性不强。对此，在隧洞施工中，采取全圆全断面针梁式钢模台车混凝土衬砌施工技术，有利于改变施工周期长及成本高的现状，提升混凝土衬砌外观质量[1]。本文对钢模台车位置进行调整，分析混凝土砌筑浇筑及钢模台车脱模行走相关工艺流程，重点关注底模设计及全圆断面针梁式钢模台车混凝土衬砌施工技术，为我国隧洞施工提供帮助。

1 混凝土钢模台车施工现状

引水隧洞施工过程中，使用的台车类型众多，包括全圆台车及顶拱台车，全圆台车安装较为便捷，受到施工技术人员青睐。该施工方式在引水隧洞施工中引用，混凝土浇筑需一次成型，因此，施工质量控制简单。顶拱台车是建设单位定制的台车类型，将定制的台车输送到现场，施工技术人员固定台车，为避免台车在混凝土浇筑过程中发生浮动及位移，还需及时采取有效的措施预防，避免对施工质量产生影响[2]。施工技术人员完成钢模施工后，永久缝区利用钢模止水安装，剩余衔接位置利用木板，配合台车完成固定及封堵。模板安装后，技术人员检查模板牢固性，验收后没有问题，可进行混凝土浇筑施工，对此，引水隧洞主要使用全圆台车及顶拱台车。

2 台车构造及原理

全圆针梁模板台车针梁长度在29 m，模板长度在12.1 m，共计8节，每节中又能分为低模、右边模及左边模、顶模。台车中包括圆形模板及针梁、梁框，在内部构造上含有动力牵引机构及对中调整机构、抗浮装置、液压系统等。钢模中的立模及拆模等依靠液压油缸完成，模板所在位置安装螺旋千斤顶，千斤顶前后位置与液压油缸连接，利用液压油缸进行定位及拆除模板，模板精确定位目标在于调整千斤顶，台车竖向调整在底座上竖向油缸进行调节，水平方向则是利用水平油缸进行调节。模板顺序上分为底模、左边模及右边模、顶模，在脱模过程中先拆除顶模，随后是右边模及左边模、底模。

3 隧洞全圆针梁式钢模台车混凝土衬砌施工

以白鹤滩水电站引水隧洞施工为例，该隧洞上平段长度在4.9 km，开挖面为马蹄型（7.8*5.6 m），衬砌后直径在6.9 m圆形断面[3]。隧洞只有两条施工支洞，工作面数量有限，工作紧张的情况下，快速衬砌是工程施工要点。我国在建设水电站过程中，多采取边顶拱式钢模台车全圆混凝土施工，在浇筑过程中需多次浇筑，整体工序较为复杂，施工团队耗时耗力。全圆式针梁钢模台车作为一种混凝土浇筑成型的机械设备，结构较为简单、合理、操作灵活，可自由行走，台车整体刚度较为理想，不易发生变形，也能保证隧洞混凝土整体浇筑质量，浇筑后混凝土表面光滑及平整，接缝位置并无错台情况，并降低工序干扰，便于流水化施工，可降低人力劳动强度，提升工作效率，加速施工进展。

3.1 技术方案

引水隧洞上部段长度在4.9 km，最大高差为72 m，最大纵坡为18%，最小水平曲线半径为343 m，混凝土衬砌直径为6.9 m圆形结构。在上平段分别设置1号及2号条施工支洞，建立混凝土施工通道，引水隧洞全段采取5种不同尺寸的全圆针梁钢模台车进行混凝土衬砌，在引水隧洞开挖后，结合桩号分别向1号及2号支洞完成混凝土衬砌施工，每个方向分别布置两台针梁台车，完成跳仓衬砌。

3.2 针梁式钢模台车浇筑施工方法

3.2.1 台车结构

针梁式钢模台车能划分为三种形式，分为6 m长台车及12 m长台车、15 m长台车，具体参数见表1。6 m长台车针对工程量小的隧洞，行走速度8 m/min。12 m长台车针对工程量适中的隧洞，行走速度10 m/min。15 m长台车针对工程量较大的隧洞，行走速度18 m/min。上文所说的隧洞，需选择两台12 m长台车完成施工。

针梁式钢模台车结合电站隧洞进行整体衬砌面设计，完成全圆断面底、边、顶一次成型，立模、拆模工作联合液压油缸完成，定位找平工作自底座竖向油缸及调平油缸完成。将自行台车安装在卷扬机钢模及针梁上完成相对运动，使台车能顺利前后运动。全圆针梁液压钢模台车包括模板总成及梁框总成、针梁总成及卷扬牵引机构、抗浮装置等。模板总成作用是建立隧道结构，模板包括顶模及左右边模、底模，利用螺栓连接，每组模板宽度在1.5 m，纵向结构利用螺栓及销轴完成连接，保证模板整体性及连接强度。针梁总成作为钢模受力支撑平台及台车行走轨道。针梁连接四条方钢轨道，为保证顺利运输，针梁能分为5组，每组中包括上下两块桁架，选择高强度螺栓进行连接。每仓混凝土可完成一次性浇筑，若浇筑速度较快，钢模容易受到混凝土引发的浮力影响，为避免钢模在浮力作用下随意移動，钢模两端安装抗浮1千斤顶，对浮力产生制约，前后浮架安装侧向千斤顶，针梁及钢模不会发生位移。上述工作结束后，将台车安装，先安装底模，观察安装情况及时进行调整，并安装托架及针梁、梁框、左右边模，上述结构安装后观察是否平整，及时进行调整，随后进行顶模安装及调整，完成卷扬系统及液压系统安装、调整。

3.2.2 针梁钢模台车混凝土施工

首先，台车立模：通过自行结构及台车卷扬系统使台车到达指定地点，自垂直及水平支撑保证梁套及针梁固定。竖向油缸操作过程中，台车前后底座需牢固支撑，在操作侧向油缸及顶模油缸时，也要调整左右边模位置。旋紧千斤顶，使模板支撑更加牢固，利用测量器械，竖向操作油缸及横向调整油缸，保证模板断面及隧道断面中心处于同一位置，观察针梁前后水平及垂直方向适当调整支撑千斤顶，并利用木模进行封堵。其次，混凝土浇筑：针梁钢模台车在安装模板后，完成全圆结构混凝土一次性连续浇筑，结合不同的位置在不同入料口输送原料。底模混凝土自底膜窗口入料，浇筑过程中浇筑时间控制在3 h～4 h，浇筑时为保证混凝土表面光滑，避免发生气泡，在浇筑过程中利用附着式振动器或插入振捣器完成振捣。边模混凝土自边模入料，浇筑时间在5 h～6 h，为保证台车受力均匀，左右模板浇筑应当根据实际情况进行间隔，混凝土表面高差控制在0.5 m以内，浇筑一层混凝土后，插入振捣器完成振捣。顶模混凝土自上部注浆口入料，浇筑过程中，时间间隔在3 m。顶模浇筑时需关注混凝土浇筑情况，一旦发现混凝土浇筑满，及时停止泵送，避免导致混凝土顶板压力过大，而引发模板变形，混凝土浇筑后，利用附着式振捣器完成振捣。再次，脱模及行进。混凝土浇筑12 h后，已经满足脱模强度标准，台车开展脱模工作，先将支撑千斤顶松开，并启动液压系统，收缩顶模油缸，完成顶模脱离，随后收缩左右油缸，依次完成左侧及右侧脱模，最后调整竖向油缸，完成底模脱离。脱模工作后，针梁前后抗浮及水平千斤顶松解后，套梁及针梁支撑脚脱离，卷扬机开动后，台车进入后续仓位。

3.2.3 跳仓浇筑施工方法

引水隧洞混凝土衬砌工程量较大，施工工期较为紧凑，为保证混凝土衬砌施工进度，可采取跳仓浇筑方式完成混凝土衬砌施工。跳仓浇筑过程中，同一工作面两台针梁钢模台车展开混凝土衬砌浇筑施工，一台台车在前，另外一台台车在后，前面台车与后面台车间隔三个仓位，前台车完成前三个仓位的混凝土衬砌，后台车完成预留仓位混凝土衬砌。两台针梁钢模台车距离过近，衬砌施工相互打搅，无法发挥针梁台车衬砌效率，导致发生施工停滞问题。两台台车距离一个仓位的情况下，后台车先完成混凝土衬砌，在浇筑后前台车完成衬砌施工，前台车与后台车始终预留最少一个仓位，前一个仓位施工结束后会进入等凝期，此时后台车完成拆模，并向下一仓位行进，前台车并未拆模，会导致后台车无法移动，引发窝工问题。两台针梁台车距离也不能过大，引水隧洞断面为马蹄形，断面尺寸为7.8*5.6 m，支护后底脚后宽度为5.63 m，单台设备共计材料。两台针两台车距离较远的情况下，泵机无法正常运输材料。因此，还需思考连续施工及泵机泵送能力，两台针梁钢模台车间最佳控制距离是2～3个仓位。

4 结束语

引水隧洞混凝土衬砌施工过程中，采取全圆全断面针梁钢模台车施工，配置脱模及行走就位独立液压控制系统，在施工过程中全断面一次成型，混凝土衬砌周期短，建设的隧洞外观质量较高，施工成本低，这也是目前隧洞混凝土衬砌施工较为先进的施工方式。全圆式针梁钢模台车技术完成混凝土浇筑工作时，能保证隧洞混凝土浇筑质量，比如，混凝土表面光滑、接缝处无错台，也能保持各个工序顺利进展，达到无缝隙衔接施工目标。对此，全圆式针梁钢模台车技术的有效应用，降低整体劳动强度，提升了施工效率，推进整体施工进度。

参考文献：

[1]王秋阳.钢模台车在电站导流洞施工中的应用——以陕西省东庄水利枢纽工程为例[J].工程技术研究，2020（23）：107-109.

[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（3）：7-9.

[3]邓斌，吴勇，熊潇.马蹄形钢模台车在老挝南椰Ⅱ水电站引水隧洞混凝土衬砌施工中的应用[J].四川水力发电，2018（5）：62-65.