全断面针梁式钢模台车在河口村水库电站引水发电洞混凝土衬砌施工中的应用

王建飞　王建军-　卢金阁

【摘要】针对河口村水库电站引水发电洞混凝土衬砌洞段长，施工难度大，进度和质量要求高的特点，工程采取全断面针梁式钢模台车进行混凝土衬砌。通过全断面钢模台车在隧洞混凝土衬砌中的实际应用，介绍了钢模台车的工作原理和操作方式，以及衬砌的施工技术等。

【关键词】针梁式钢模台车；圆隧洞；施工应用

1、工程概况

河口村水庫工程位于河南省济源市克井镇黄河一级支流沁河下游河口村处。水库由混凝土面板堆石坝、泄洪洞、溢洪道及引水发电系统组成，电站装机容量11.6MW，年发电量约3029/406万kW·h。河口村水库电站为引水式，布置在大坝左岸、泄洪洞右侧、分大小两个电站。由电站进水口、引水发电洞、电站厂房和尾水渠组成。引水发电主洞长695.48m。设计坡比i=0.006，主洞为圆型断面，引水主洞连接大电站厂房，由上平段、斜井段和下平段组成。岔洞从引水主洞上平段（引0+557.96）桩号分出，连接小电站厂房。岔洞长65.035m，洞径1.8m，设计底坡i=0.004。引水发电主洞桩号引0+547.000前（上平段）采用全断面钢筋混凝土衬砌，厚0.5～0.7m，以后（斜井及下平段）采用钢衬。

2、针梁式钢模台车的工作原理

针梁式钢模台车是圆隧洞全断面衬砌中利用针梁（一种模板台车的承重构件和导向装置），在模板台车内部与模板进行交替的相对运动来完成衬砌模板的移动，并运动到指定浇筑位置，达到混凝土浇筑的目的。其中针梁具有承受模板的重力、新浇筑混凝土的浮托力、重力和侧压力、拆模的反作用力等作用，并作移动模板的滑道。

2.1钢模工作原理

钢模上安装了三组液压油缸，可完成立模、拆模工作。在顶模和边模的对应位置上安装螺旋千斤顶，油缸伸出，钢模定位后，旋紧螺旋千斤顶，这样保证衬砌尺寸的准确性，并减轻油缸载荷。脱模时，先脱顶模，再脱左右边模，最后针梁随支腿竖向油缸向上顶升而上升，使整个台车上升，底模与混凝土脱离。具体运行步骤如下：

（1）液压系统收回针梁承重支腿，手动拆除左右及顶部抗浮架；（2）启动卷扬机构运行针梁至下一待浇筑仓位；（3）液压系统支出承重支腿就位；（4）液压系统收拢顶模板；（5）液压系统收拢两侧边模板；（6）液压系统提升底模板（底模脱模）；（7）卷扬机构牵引模板至待浇筑仓位（仓位钢筋已验收）并对模板进行铲灰、刷脱模油；（8）调节液压系统及千斤顶支出模板；（9）测量校正模板，安装抗浮架；（10）堵头模板施工、架设泵管；（11）仓位验收浇筑混凝土。

2.2 立模

（1）台车就位：利用附加行走机构及台车卷扬系统将台车行走到衬砌位置；（2）操作竖向油缸，将台车前后底座支承牢固；（3）操作侧向油缸、顶模油缸，调整左、右边模及顶模就位、旋紧螺旋千斤顶，将模板支承牢固；（4）借助测量仪器，操作竖向油缸和横向调整油缸，使模板断面与隧洞断面中心重合一致；（5）封堵头：采用钢板及木模封堵。

2.3行走原理

安装在针梁上的卷扬机用两根钢丝绳，分别绕过针梁端部和梁框上的滑轮，固定在针梁两端，针梁和钢模互为支点相对运动使台车前进。脱模之前，收缩底座油缸，悬吊底座，针梁下面轨道落在底模行走轮上，开动卷扬机使针梁向前移动，到位后放下底座，油缸顶住针梁后进行脱膜。脱模后，开动卷扬机使其反方向运动，钢模即向前移动。如此循环往复。可以实现钢模台车的整体前移。

2.4 定位原理

滑动竖向油缸上、下运动台车可作竖向调整，安装在滑枕上的横移油缸可使台车横向调整。

2.5 纵横向稳定原理

解决纵向稳定问题，下有底座竖向油缸支撑，上有抗浮千斤顶固定，使针梁和钢模紧密地结合在一起，增加了整个台车的稳定性。横向稳定装置是两对可定位的伸缩千斤顶，安装在前后抗浮架上，当台车调整后，旋紧千斤顶，支撑针梁，保证台车横向稳定。

3、混凝土浇筑

3.1 底拱浇筑

台车在定位立模完成后，即可进行底拱部分的浇筑，混凝土经腰线工作窗口进料。下料时为避免底模出现脱空区域，及大量气泡出现，下料时从一侧进行下料待混凝土面至底模上50cm时将泵管转至另外一侧进行下料。在底模工作窗及腰线工作窗区域进行插入式振动器振捣。在插入式振捣器无法控制的范围采用附着式振动器进行振捣。

底拱混凝土浇筑是钢模台车浇筑控制的重点。由于混凝土流动性有限，加上混凝土振捣过后冒出的气泡难以排出（底拱范围内），容易造成混凝土表面出现气泡、麻面、水道等现象。

3.2边拱浇筑

在底拱浇筑完成后，边拱开始浇筑，混凝土经腰线处的工作窗口进行下料。为了保证台车的受力均匀和浇筑质量，边拱浇筑时应调整左右模的混凝土浇筑，使其两边的混凝土表面高度差不大于50cm，分层下料，逐层振捣。

3.3顶拱浇筑

紧接边拱浇筑之后的是顶拱的浇筑工序，混凝土由顶模的注浆口进入进行浇筑。浇筑过程中应随时观察浇筑情况，当混凝土浇筑满时，应立即停止混凝土浇筑泵的输送，并关掉注浆孔插销板，封住浇筑窗口，完成后，进行附着式振捣。

4、脱模

混凝土浇筑完成后12h～15h开始准备脱模，脱模的基本步骤大体如下：

（1）松开各螺旋支承千斤顶，启动液压系统。（2）收缩顶模油缸，顶模脱离。（3）收缩左侧油缸，左边模脱离。（4）收缩右侧油缸，右边模脱离。（5）向上伸出竖向油缸，底模脱离。

5、结语

实际运用效果表明，全断面针梁式钢模台车作为水电站引水隧洞混凝土衬砌的专用设备，与其它混凝土浇筑设备相比优点多，台车设置有调中装置，通过操作调中油缸及主千斤顶，同时观察已浇筑好的混凝土的接合情况，即可校核台车的轴线位置，保证台车的准确定位钢模板之间的连接螺栓、针梁的连接螺栓均具有互换性，根据施工需要，台车可以进行改装后重复利用，降低了成本。

参考文献：

[1] 陈雯龙.水工混凝土耐久性影响因素分析及防治措施[J].水利规划与设计，2011，（5）：35-38.

[2] 李国东.水利项目混凝土工程施工质量控制要点分析[J].水利规划与设计，2015（07）：51-52+70.