简易钢模台车在PatucaⅢ水电站导流洞衬砌施工应用

简易钢模台车在PatucaⅢ水电站导流洞衬砌施工应用许新尚摘要根据国外项目实际，经和国内制作台车的时间性、经济性和实用性进行分析比较，决定在项目现场制作一套简易钢模台车以满足加快施工进度需要。使用结果表明，自制简易钢模台车比国内引进的钢模台车使用更加便捷、灵巧、方便，提高了混凝土衬砌的施工效率，同时为以后进行类似项目积累了经验。关键词自制钢模台车衬砌混凝土经济性适用性应用1导流洞项目简述洪都拉斯PatucaⅢ水电站导流洞布置于PATUCA河坝区左岸，隧洞总长530.41m，进口底板高程为248.0m，出口底板高程为246.0m，设计衬砌成型过流断面为城门洞型式，全断面钢筋混凝土衬砌尺寸8.5×10m（宽×高），纵坡坡比i=0.38%，导流洞进口设置进水塔结构，塔内闸门井布置一道平板钢闸门。隧洞包括进、出水口两条半径为60m、弧长51m的两条曲线段，直线段总长度428m。导流洞地质岩性主要为火山角砾岩和流纹岩，围岩类别为Ⅲ、Ⅳ类，其中Ⅲ类围岩长度249.99m，Ⅳ类围岩长度280.42m；设计洞形为城门洞型，Ⅲ类围岩洞段和Ⅳ类围岩洞段衬砌混凝土厚度分别为40cm和60cm，衬砌断面布置双层钢筋，浇筑混凝土强度为C20；混凝土设计方量1.7万m3。2.导流洞混凝土衬砌施工方案导流洞开挖完毕后，为方便洞内交通，即进行底板清理，浇筑同等标号垫层混凝土；洞内混凝土衬砌采用边顶拱钢模台车为2×6m定型钢模台车，2台钢模台车共用一套顶升油泵和一套行走系统。施工分缝：按24m设置结构缝，6m或12m设置施工缝。施工顺序：先衬砌底板混凝土后衬砌边、顶拱混凝土。混凝土浇筑：混凝土浇筑采用混凝土搅拌车配混凝土泵入仓方法；底板人工振捣、抹面；边墙、顶拱混凝土振捣由附着式振捣器振捣；当顶拱混凝土强度达到设计强度的70%开始脱模。由于受施工工期制约，一套台车从一个工作面衬砌施工，无法按期完成施工任务；因此必须增加衬砌设备，加快衬砌速度，才可保证按期完工。3简易钢模台车的设计选型和制作思路参照类似工程应用简易钢模台车的经验，并和采购进场定型钢模台车进行比较，考虑减少通过曲线圆弧段的困难，立足项目现有资源条件，分析各权重因素，最终定型钢模台车的制作样式：钢结构桁架支撑、轻型钢材料辅助、人工牵引行走。4简易钢模台车部分的组成4.1台车主桁架部分主桁架部分采用20#工字钢，斜撑采用Ø159钢管，行走承重轮采用贝雷桥滚轮；台车外形尺寸6m×8.0m×7.8m（长×宽×高）。4.2简易钢模台车拱顶模板排架结构顶拱模板支撑排架采用直径1.5吋、壁厚3mm钢架管；主排架按设计圆弧曲线弯制焊接而成，每榀架内按力学公式计算结果布设承力短钢管与排架焊接相连。用管卡将横杆、顺杆和立杆固定铰接并在排架横向和纵向设置剪刀撑形成牢固的承重排架，使杆系结构形成几何不变性结构，参见图1。排架上部按模数铺设“3015”钢模板，模板表面铺设1.5mm厚镀锌铁皮，在每台台车顶部中线上距两端1m处设两个输料泵管口，并在两侧按2m水平间距安装6台2.0kW附着式平板振捣器。4.3简易钢模台车侧墙模板结构侧墙模板面板采用124cm×244cm×3mm模数铁板，背带横竖围懔采用截面10cm×10cm、壁厚2mm方钢，背带间排距50cm，铁板和背带之间均采用焊接连接，加工成形尺寸为610cm×760cm；在侧模2.5m和5.0m高度设两层视窗观察口，每排四个，外形尺寸40cm×40cm，堵口用制作的定型铰链接窗门，参见图2。图1顶拱桁架示意图图2边墙桁架示意图4.4简易钢模台车工作原理、在曲线段行走时的工作原理钢模台车先在钢加厂完成主桁架的加工制作和预拼装，然后运输至导流洞施工作业面现场拼装；台车拱顶排架、模板和侧墙围懔排架、模板也均在钢加厂加工完成，并预拼装，符合质量要求后运至导流洞现场与钢模台车组装；侧墙模板上部焊有吊耳，采用双根Ø12钢筋焊接包裹10cm长2吋直径镀锌管短管，承重轴采用1.5吋脚手架钢管穿入2吋镀锌管内，台车顶部两侧外伸型钢承重支座接纳承重1.5吋脚手架钢管，1.5吋脚手架钢管可在支座内平移，吊耳2吋镀锌管与1.5吋脚手架钢管形成活动铰可以绕轴转动。顶拱排架和模板在现场钢模台车上部组装，底部平台铺截面10cm×10cm方木，顶拱排架两侧各安装3台2.0kW平板振捣器；整体台车浇筑混凝土工作程序：测量提供中线和高程→台车根据测量点线用手板葫芦牵引移动就位→下部千斤顶顶升台车使顶拱模板至设计高程、顶升梁下部垫方木和对口楔子→侧模移动调整到位、背带支撑加固→侧模和顶模的堵头模板安设和加固→模板验收→浇筑混凝土→拆模、落钢模台车、养护、缺陷处理→进入下一循环钢模台车在曲线段行走时，使用两台20吨千斤顶在钢模台车的行走方向前端底梁下部斜向顶升使台车产生横向偏移（朝向圆心方向），在钢模台车行走方向后端底梁下部斜向顶升使台车产生横向偏移（朝向弧线外侧），然后手板葫芦固定在前部锚筋上牵引台车沿圆弧切线移动，产生横向矢距影响台车前进时，重复上述动作，3～4站可移动至下一个工作仓面。5简易钢模台车的经济性、实用性分析简易钢模台车较定型钢模台车比较：（1）减少了液压顶升系统和驱动系统，采用人工操作千斤顶顶升和手板葫芦牵引；（2）重量是定型钢模台车的1/4；主桁架采用的型钢和管子均为前期洞子开挖支护和供风剩余材料，其它材料均就地取材，较从国内2万里行程运至洪都拉斯有明显的优越和替代性；（3）使用功能上，在本项目导流洞同等条件下，过曲线段、定位和行走较定型钢模台车在轨道上行走方便、快捷；施工进度和定型钢模台车相近。（4）根据现场条件、简易钢模台车可侧墙和顶拱同时浇筑也可分开浇筑，两台连接起来也可达到和定型钢模台车一样的浇筑效果；（5）生产进度和施工质量满足要求，圆满完成生产任务；（6）在本项目的使用，可缩短衬砌工期2个多月。