简易脚手架台车在大型洞室永久衬砌中的应用

王大勇 隆松柏

摘要：在大型永久洞室混凝土衬砌施工中，通常采用定型钢模台车进行混凝土浇筑，我公司通过尝试和研究，在乌江思林电站尾水隧洞衬砌中采用简易脚手架台车施工，克服了洞室大断面、单仓浇筑重量大和常规钢模台车笨重、组装困难、成本较大等难题，取得了良好的社会经济效益，确保工程质量和工程进度；且简易脚手架台车制作安装方便快捷，运行可靠，成本低廉；因此可在同类各类洞室衬砌中推广应用。

关键词：简易脚手架台车；钢模台车；大型永久洞室；混凝土衬砌

1、概述

乌江思林电站尾水隧洞断面15m×21m（宽×高），属于大型洞室，在中大型隧洞混凝土衬砌中，常规方法是采用定型钢模台车，定型钢模台车一般采用型钢作支撑结构，模板采用钢板，用液压系统对模板系统进行顶伸，在轨道上行走。而简易脚手架台车就是在这种方式下发展起来的，主要的创新是增设了行走机构和对模板系统进行了改进，可称之为“移动的满堂脚手架”。

简易脚手架台车分为边墙台车和顶拱台车，不受断面大小的限制，在开挖完成后，按底板、边墙、顶拱的顺序进行衬砌，底板浇筑完成后，先安装边墙台车，再安装顶拱台车，台车的行走机构采用脚轮，支撑结构采用钢管搭设的满堂脚手架，模板采用组合钢模板，边墙模板根据台车长度及高度拼装成整体，采用葫芦进行脱模和就位，模板采用与脚手架连接的顶托支撑，浇筑完成后将顶托的螺杆松开，用葫芦提升脱模。顶拱模板根据隧洞断面尺寸制作拱架，用小钢模拼装，用千斤顶顶升整体拱架，拱架的支撑采用顶托，就位时用千斤顶将拱架顶升到位，用顶托支撑，脱模时先将顶托螺杆松开，千斤顶卸压脱模。台车的行走采用装裁机牵引。

2、简易脚手架台车技术内容

2.1边墙台车主要部件及功能

思林水电站尾水隧洞工程过流断面尺寸14×19.8m（宽×高）、边墙高14.47 m，边墙台车尺寸为12×14.27m（长×高），混凝土浇筑尺寸为12×11.27m（长×高），边墙剩余1.0 m墙体与顶拱一起浇筑。边墙台车主要由行走机构、满堂脚手架、模板脱模机构、模板、模板支撑机构、台车承重机构等构成。

2.1.1行走机构

行走机构是由φ300（承重2T）实心脚轮和行走机座组成，台车通过装裁机牵引在底板混凝土上行走。边墙台车总重约52 T，考虑安全系数，共布置42个实心脚轮行走时承载，横向6排，纵向7排。

2.1.2 满堂脚手架骨架

满堂脚手架采用φ42钢管搭设，架子间距100cm、排间距75cm、层间间距100cm，横向打满剪刀叉。脚手架主要是用于连接顶托支撑模板承受混凝土浇筑侧压力及提升模板的支架。

2.1.3模板脱模机构

模板脱模机构是由模板支撑架和4个8T葫芦组成。模板脱模和就位采用葫芦升降进行，就位后的模板采用与脚手架连接的顶托支撑，浇筑完成后将顶托的螺杆松开，用葫芦提升脱模。

2.1.4 模板

模板采用常规钢模板组合拼装，拼装成二块12×11.27m（长×高）的整体大模板，模板站杆、背杆参照常规组合钢模板布置，站杆75cm一道、背杆100cm一道，模板与站杆、背杆用拉钩及蝴蝶扣连接与模板形成整体。

2.1.5模板支撑机构

模板支撑机构是由顶托支撑组合而成，模板支撑机构主要是用于支撑模板及传递混凝土浇筑时侧压力，模板就位后调紧顶托螺丝来支撑加固模板。

2.1.6台车承重机构

台车承重机构是由36块枕木及36块木楔子组成。台车行走安装就位后，在台车底座下加垫枕木和木楔子，使台车行走脚轮在混凝土施工中不直接受力，施工荷载及台车自身荷载通过加垫的枕木和木楔子传向底板混凝土，保护台车的脚轮。

2.2顶拱台车主要部件及功能

顶拱台车设计为12 m长，边墙剩余1.0 m墙体与顶拱一起浇筑。顶拱台车主要由行走机构、满堂脚手架、操作平台、模板顶伸机构、侧翼模板支撑机构、拱架总成、模板、台车行走导向机构、台车承重机构等构成；由于顶拱台车架设于边墙台车顶部，其承重機构、满堂脚手架在构造边墙台车时考虑。

2.2.1操作平台

满堂脚手架搭设完成后，在边墙台车顶部搭设操作平台。用于顶升模板、脱模时及安装拱架、模板时作操作平台。

2.2.2模板顶伸机构

模板顶伸机构是由千斤顶和顶托组合而成。台车顶伸系统是用千斤顶顶升整体拱架，拱架的支撑采用顶托，就位时用千斤顶将拱架顶升到位，用顶托支撑，脱模时先将顶托螺杆松开，千斤顶卸压脱模。

2.2.3侧翼模板支撑机构

侧翼模板支撑机构由顶托、钢管及扣件组装而成。顶模顶升到位并用顶托支撑加固后，调节侧翼模板支撑机构顶托螺丝使侧翼模板向外旋转，直倒侧翼模板达到设计边线为止。

2.2.4拱架总成

顶拱台车拱架总成由拱架及拱架支撑管架组成。拱架用于模板成型及支撑模板，拱架支撑管架浮托在模板顶伸机构上，支撑及连接拱架。拱架用φ42钢管制作，根据断面尺寸计算得拱架弧长16.87m，将拱架分成①、②两部分制作，其中①拱架制作成两块6 m长，安装时连成整体，②拱架制作成两块弧长为1.37m且与1.0m的边墙模板骨架连成整体，在①、②拱架连接端加工支铰装置，①、②拱架用支铰连接，②拱架以支铰为轴心可以内外旋转。

2.2.5模板

顶拱模板由顶模、左侧侧翼模、右侧侧翼模三块组成，顶模用钢模拼装，侧翼模用小钢模组合拼装，模板用拉钩、背杆及蝴蝶扣与拱架连接形成整体。侧翼模与顶模用支铰连接，侧翼模以支铰为轴心可以内外旋转。

2.2.6台车行走导向机构

边墙台车行走时有少许偏移轴线，可以通过模板支撑机构顶托螺丝来调节模板。顶拱台车没有设置模板对中装置，顶拱台车行走时不允许跑偏，在台车满堂脚手架左右侧各安装4个侧向导轮，8个侧向导轮防止台车偏移。

2.3台车制作及安装

简易脚手架台车为钢管管架结构，最长件19m，重35.15kg，乌江思林电站尾水隧洞开挖尺寸为14×19.8 m（长×高），在已浇底板混凝土上安装台车非常方便。不需要任何机械设备，人工直接进行安装。一台台车安装需15天。

2.3.1边墙台车安装

安装边墙台车，安装基本上都是用原材料，没有制作构件，现场用切割机根据设计尺寸下料。

首先安装行走机构，行走机构是由42个φ200（承重2T）实心脚轮和行走机座组成，先按设计要求组装行走机座，再安装实心脚轮，实心脚轮与行走机座连接通过实心脚轮的轴承用钢管扣件连接。

行走机构安装形成后，在行走机座上搭设脚手架，脚手架搭设逐层进行，架管间扣件连接，横向设剪刀叉，加强满堂脚手架整体性。

满堂脚手架搭设完成后，进行模板脱模机构及模板支撑机构安装。在安装模板前，在满堂脚手架两侧每一根横向管安装一个顶托，形成模板支撑机构。在搭设脚手架最后一层架子管时，架子管悬挑25cm并加斜支撑加固，在满堂脚手架左右侧模板吊点处悬挂4个8T葫芦组成，并形成了模板脱模机构。

在进行模板支撑机构安装的同时可以开始进行模板安装。模板采用150×90cm钢模板组合拼装，模板用φ12螺栓连接，按设计要求安装站杆、背杆，模板与站杆、背杆用拉钩及蝴蝶扣连接形成整体，站杆、背杆的接头错开，在最后一块模板上安装两个吊钩，用于模板脱模和就位时的吊点。

台车承重机构在台车前期安装过程中不安装，是在台车衬砌施工中台车行走就位后，在台车底座下加垫枕木和木楔子，使台车行走脚轮在混凝土施工中不直接受力，施工荷载及台车自身荷载通过加垫的枕木和木楔子传向底板混凝土。

2.3.2顶拱台车安装

在边墙台车安装后进行顶拱台车安装，提前制作完顶拱拱架。除了拱架是制作構件外其它都是用原材料直接进行安装。

首先进行行走机构安装，行走机构是由30个φ300（承重2T）实心脚轮和行走机座组成。行走机构安装形成后，在行走机座上进行满堂脚手架安装。

满堂脚手架搭设完成后，铺设模板顶伸操作平台。在最高一层架子上铺设一层竹跳板，竹跳板与架子用铁丝绑扎牢固，并形成了模板顶伸操作平台。

模板顶伸操作平台形成后，就可以进行模板顶伸机构安装。在设计位置安装千斤顶，在竖向钢管上各揷入一个顶托并形成了模板顶伸机构。

模板顶伸机构安装完成后，把所有的千斤顶及顶托的顶面调到同一水平面，然后在其上面进行拱架支撑管架安装，管架安装完成后，进行顶拱拱架安装，先安装①拱架，拱架与满堂脚手架竖向架子管一一对应安装，①拱架安装完成并加固后进行两侧的②拱架安装，安装过程中特别注意①②拱架的绞接。

顶拱模板分成顶模、左侧翼模、右侧翼模三块进行安装，三块模板是相对独立的。①拱架安装完成后就可以进行顶模安装，顶模用150×30cm小钢模拼装，钢模用U型扣件连接，且用背杆、拉钩及蝴蝶扣与拱架连接形成整体。在安装顶模的同时进行②拱架校正和加固，②拱架加固完成后进行左右侧侧翼模安装，侧翼模用150×30cm、150×10cm小钢模组合拼装，安装方式与顶模相同，安装完成后侧翼模与②拱架连成整体可以支铰为轴心内外旋转。

在模板安装完成后，开始安装侧翼模板支撑机构，按设计要求位置和结合实际情况安装侧翼架管及顶托支撑。

2.4台车运行

简易脚手架台车运行包括运行前的准备工作及运行中的工作。

准备工作包括准浇仓面的扎筋、混凝土施工缝、仓面清洗等工序施工及验收完成、台车运行路段底板的清理、台车承重机构拆除、台车通道底部加固、台车牵引钢丝绳安装等，如是边墙台车必须先把结构边线放样后，方能移动台车。

运行中的工作包括安装台车承重机构、边墙模板（顶拱模板）安装就位、挡头模板安装、混凝土浇筑过程中台车维护、拆模等，如是边墙台车必须先把台车通道按设计要求加满对称支撑后，方能开仓浇筑。

2.5创新内容

简易脚手架台车的制作安装原理来自于满堂脚手架，为了能适应隧洞衬砌的特点，作了如下的改进和创新：

⑴台车的行走采用脚轮，脚轮的数量根据台车的重量、脚轮的承载力及考虑台车的整性进行配置。

⑵为了防止台车牵引行走时不跑偏，增设了导向装置。

⑶为了保证交通畅通，在台车中部留了4×4.5m（宽×高）的通道。

⑷边墙台车由组合钢模板拼装成整体，采用葫芦及顶托实现边墙模板的就位及脱模；顶拱台车用钢管制作拱架，连接成整体，利用千斤顶和顶托实现了顶拱模板的就位及脱模。

3、与同类相关技术综合比较

3.1工艺比较

传统钢模台车采用型钢作支撑骨架，整块的钢板作面板，采用液压系统对模板进行顶伸，有专门的行走机构，可做成边墙、顶拱或全断面钢模台车，操作方便，由于重量大，稳定性好，浇筑的混凝土面光滑平整。

简易脚手架台车采用钢管脚手架作为支撑骨架，用组合钢模板拼装成整体模板，用千斤顶和螺杆对模板进行顶伸，用装载机牵引行走，需分为边墙台车和顶拱台车，对台车的使用好坏与操作人员的熟练程度有关，同样能达到规范优良标准的要求。

3.2施工进度比较

对于传统型全断面钢模台车，从设计、制作到安装完成需要3个月时间，衬砌一仓混凝土需要5～6天，拆除工作量大。

由于简易脚手架台车所使用的材料是通用型的，只需按设计提前准备材料，安装一台简易脚手架台车只需10～15天，12m台车平均4天浇筑一仓边墙混凝土、5天浇筑一仓顶拱混凝土，从浇筑速度上看与传统型钢模台车差不多，由于地质情况复杂前隧洞开挖进度往往会滞后，相应地压缩了混凝土衬砌的时间，若按原计划配置的钢模台车就不能满足工期要求，简易脚手架台车安装方便，可以根据实际的施工进度调整台车的安装位置及安装数量，以满足工期要求。

3.3经济效益比较

传统型钢模台车由于采用的是型钢作支撑骨架，重量大，稳定性好，因而造价高，对于14×19m的衬砌断面，一台12m长的全断面的钢模有120吨重，需130万元，且使用完后材料基本不能回收利用。

简易脚手架台车主要采用了钢管脚手架、组合钢模板等通用型材料，对于同样大小的断面，边墙、顶拱台车共有110吨重，需70万元，且材料除了正常损耗外，基本上都可以回收再利用，因而造价可以节省2/3。

经济效益额的计算依据：

一台传统型的全断面钢模台车造价为130万元，由于不能重复利用，考虑20%的回收率，使用完后实际花费104万元。

一台简易脚手架台车造价为70万元，且材料基本上可以回收，考虑损耗和折旧，按60%的回收率计算，使用完后的实际花费为28万元，比传统型钢模台车节约成本2/3以上。

4、结语

简易脚手架台车在思林电站尾水隧洞等大型洞室永久衬砌的应用取得了良好成绩，确保了工期、保证了质量、节约了成本；简易脚手架台车制作安装方便快捷，运行可靠，成本低廉，可广泛推广应用。

参考文献：

[1]王玉龙，《扣件式钢管脚手架计算手册》，中国建筑工业出版社

[2]《建筑施工扣件式刚挂脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）

[3]《组合钢模板技术规范》（GB50214-2001）

[4]《水电水利工程模板施工规范》（DL/T5110-2000）

作者简介：

1.王大勇，男，（1983-5），贵州省瓮安县人，工程师，大学本科，主要从事建筑项目工程技术、质量管理工作。

2.隆松柏，男，（1991-11），四川省中江县人，助理工程师，大学本科，主要从事建筑项目工程技术、质量管理工作。