钢模台车在引黄入晋总干3#隧洞施工中的应用

何汇东

（海南省三亚市大隆水利工程管理局，海南 三亚 572000）

1 工程概况

万家寨引黄入晋工程位于山西省西北部，从黄河调水滋润三晋大地、改善城市供水状况和满足农业发展的需要，是山西人民长期的期盼与奋斗目标。

万家寨引黄入晋工程是从万家寨水利枢纽取水，由总干线、南干线、联接段和北干线等部分组成，工程段全线总长371.45 km，设计引水流量为48 m3/s，年引水量12 亿m3，是山西省有史以来最大的水利建设项目，也是具有挑战性的世界级跨流域引水工程，详见引黄入晋总布置示意图（图1）。

图1 万家寨引黄入晋工程总布置图

万家寨引黄入晋总干1#、2#隧洞为引水支洞，3#洞 为输水主洞，三条洞呈“Y”形布置，是引黄入晋总干线的首部，也是联接万家寨水利枢纽与总干一级泵站的关键咽喉部位，其中1#（洞长139 m）、2#隧洞（洞长126.3 m），内径均为4 m 的圆形有压隧洞，3#隧洞（洞长812.2 m），内径为5.6 m 的圆形有压隧洞，设计流量为48 m3/s。

1#、2#、3#隧洞混凝土衬砌工程是在前一承包商（马万水工程队）开挖完成两年后进行的，1998 年9 月按1#、2#、3#的顺序，采取先底拱、后边顶拱衬砌方法进行。进出施工的唯一通道位于大青沟偏万公路旁地下深90 m、直径3 m 的支（总）01-1 施工竖井。本文重点介绍3#隧洞钢模台车在混凝土衬砌施工中的应用。

2 钢模台车设计参数的确定

1）钢模台车设计控制尺寸。钢模台车外形控制尺寸，依据3#隧洞设计断面洞径5.6 m，考虑台车各组件通过3 m 竖井及洞内运输条件受限，考虑组装及拆除地点（设在1#、2#、3#隧洞叉管段）的可行性，考虑洞内通行机械及钢模台车穿行要求，经过研究确定隧洞边、顶拱一次浇筑断面尺寸（边顶拱施工范围为270°，底拱90°已采用拉模施工完成）。

2）设计衬砌厚度：隧洞衬砌厚度为0.4～0.6 m，局部地段设计衬砌厚度为1.0 m，以后者作为台车设计的基本荷载。

3）允许超挖及局部过大超挖量。根据施工水平及施工条件，钢模台车设计时采用的允许超挖厚度为0.3 m，局部过大超挖厚度为0.2～0.5 m，采用0.5 m。

4）台车下通行的施工机械、人员的控制尺寸。考虑电瓶车外形尺寸2.42 m×0.92 m×1.55 m 及施工人员等，台车下净空为2.45～2.55 m。最大宽度2.0 m，台车轨距为2.2 m。

5）洞内零星材料起吊重量 根据现场施工条件不超过3 t。

6）浇筑段长度：根据施工缝长度10 m 一块（考虑特殊地质地段，分段长度需要调整，由两节长5.0 m 的模板组成），考虑跳仓搭接长度为14 cm，钢模设计总体长度为10.14 m，每节模板由单体分块组成，且均考虑竖井内运输的最大几何尺寸。

7）钢模部分单位长度用钢量为120 kg/m2，属于合理范围。

3 钢模台车构造的设计

由于1#、2#、3#隧洞深埋在交通道路地面以下90 m处，通过直径3 m 的竖井作为对外联络通道，因此模板及台车每个部件的设计均有考虑运入洞内的最大尺寸问题和在洞内组装及拆除的位置及方法可行性问题等综合因素。

该钢模台车组装是通过借助在1#、2#、3#隧洞的叉洞段顶部预先埋设的锚环，通过卷扬、电动葫芦等小型设备完成组件安装和分体拆除的。运行时只需对钢模横向调位丝杆即可实现，通过台车车架柱、垂直千斤顶丝杆及钢模活动铰轴传导受力，受力明确，结构简单，通过牵引装置行走。3#隧洞钢模台车示意图如图2。

图2 万家寨引黄入晋3#隧洞钢模台车 单位：mm

计算模型的钢模板拱梁选取按双铰截面圆拱设计，面板按三边支承一边自由板计算，拱梁间次梁（纵向）近似简支梁计算，进行计算机建模，采用结构力学超静定结构计算各部位最大受力及正负弯矩、变形及整体稳定性，钢模精度，主次梁依据模板分块，通过按强度验算和按挠度验算，取钢模面板厚度为6 mm。主次梁均采用8 mm 厚的钢板加工成“I”及“[”型梁。最大正负弯矩区采用加强措施，模板进料孔考虑进料振捣的必要性及可操作性，设在顶拱处，顶拱两侧40°及80°处，进料孔采用四周加强合页式关闭方式，水平设置5 个进料孔。

台车门架立柱中心距为2.2 m，纵向中心距为3.0 m，净空高2.56 m，宽2.2 m，台车立柱2[20，横梁2[20，纵梁[20，垂直千斤顶丝杆，最大行程为714 mm，水平丝杆行程双向300 mm，行走机构采用自制钢滚轮，驱动采用15 t 慢速卷扬机，轨距为2.2 m，轮距3.0 m，台车上部设有托架，是台车机械与钢模之间传导力的联接构件，具有支托模板并传递安装与拆除钢模时的荷载的作用，本次仅设顶拱托架，侧向通过丝杆直接与钢模联接，从而增加了台车运行的灵活性。具体见钢模台车完整结构图（图2）。

4 总干3#隧洞钢模台车施工要点及建议

1）总干1#、2#、3#隧洞纵向先从1#、2#隧洞向3#隧洞方向跳仓浇筑，先采用拉模进行底拱混凝浇筑，底拱全部完成后，隧洞边顶拱采用钢模台车进行混凝土衬砌，分段长度10 m，如遇特殊地质条件可调整分段长度。环向按底拱90°，边顶拱270°的中心角进行分块。

2）钢模台车衬砌混凝土时安装及拆除顺序：钢筋架立完成，台车移动到工作面进行钢模的安装，先侧拱，后顶拱依次通过螺杆丝杠顶就位。解决好边拱钢模与底拱接触面安装密封问题，防止接缝处混凝土“穿裙子”问题，拆除模板时先拆除顶拱，再侧拱，重复工序至下一个仓号。

3）顶拱托架4 个垂直千斤顶丝杆在运行过程中一定要保持好同步性，以防止扭曲失稳而受到破坏。

4）引黄3#隧洞为改善混凝土配合比，设计标号为R28250S8，人工碎石、天然河砂，在混凝土中添加MF-2 型高效减水剂，掺量为水泥用量的5%，二级配泵送，坍落度控制在14～16 cm，提高混凝土的抗渗性能，同时确保钢模台车混凝浇筑的质量。

5）钢模台车衬砌混凝土浇筑时，每层厚度控制在30 cm 左右，需从环向两侧对称下料，边拱混凝土通过侧向进料孔振捣混凝土，顶部模板安装附着式振捣器振捣。

6）处理好基岩面平整度问题，对有局部超挖的部位采取先浇筑基础层混凝土，以防钢模台车浇筑混凝土因受地基应力不均匀而产生裂缝。

7）采用钢模台车进行拱顶混凝土封顶，在钢模台车分段端采用堵头模板密封，并做到严格规范，封顶采用19～21 cm 塌落度的高流态、免振捣、自密实的混凝土，施工质量好，浇筑速度快。

8）加强秋冬季混凝土温度控制，当时气温在12～21℃，混凝土入仓温度控制在11～19℃，加强养护，避免钢台车浇筑混凝土后产生温度裂缝。

5 结 语

万家寨引黄入晋总干1#、2#、3#隧洞边顶拱混凝土衬砌采用钢模台车技术，在对外只能通过深90 m 直径3 m 的竖井交通运输条件受限的情况下，二级配泵送混凝土月浇筑强度达到90 m，平均每10 m 一段需要3 d 时间，比同条件的台车施工快1～2 d，经测算与组装模板相比，在浇筑长度和施工人员相同的情况下，每浇筑10 m，节约近60 个工日。采用钢模衬砌隧洞混凝土重复使用周转次数高，台车稳定性好，拆装便捷，浇筑混凝土技术总体是成功，达到了预期的效果，值得在其它同类工程中推广应用。