周云定，張曾

(中國水利水電第七工程局有限公司二分局，四川郫縣，611730)

襯砌臺車在長河壩大坡度泄水洞施工中的應(yīng)用

周云定，張曾

(中國水利水電第七工程局有限公司二分局，四川郫縣，611730)

長河壩水電站泄洪洞工程，為解決大斷面、大縱坡、常態(tài)混凝土、斷面加高澆注、洞內(nèi)快速安裝的難題，綜合提高泄洪洞施工效率及質(zhì)量，研制了滿足上述要求的鋼模臺車。臺車設(shè)計桁架片式結(jié)構(gòu)，鉸接式斜拉結(jié)構(gòu)，自動提升澆注系統(tǒng)，頂模自動加高機構(gòu)和特制軌道，在襯砌施工中解決了泄洪洞大縱坡、常態(tài)混凝土、漸變段澆注等施工難題，實現(xiàn)了大斷面、大縱坡邊墻部分常態(tài)混凝土澆注成功，拱頂部分斷面加高澆注成功。

常態(tài)混凝土 襯砌臺車 大坡度 長河壩水電站 泄洪洞工程

1 工程概況

長河壩水電站一共三條泄洪洞，均布置在右岸山體內(nèi)，從左至右依次為1＃泄洪洞、2＃泄洪洞、3＃泄洪洞，三條泄洪洞平行布置，洞軸線水平間距60.0m。

1＃泄洪洞為深孔泄洪洞，布置于壩區(qū)右岸溢洪洞(2＃、3＃泄洪洞)左側(cè)，由短有壓進口段、無壓洞段和出口挑流鼻坎段組成。進口底板頂高程1650.00m，塔頂高程 1697.00m，塔體尺寸為49.00m×27.00m×52.00m(長×寬×高)。進口設(shè)事故檢修平板門和弧形工作門各一道，檢修閘門孔口尺寸為14.0m×13m(寬×高)，工作閘門孔口尺寸為14.0m×11.50m(寬×高)。塔體后接無壓泄洪洞，總長1372m，縱坡i＝0.10279。洞身斷面形式為圓拱直墻型，斷面尺寸14.0m×(16.0～19.0)m(寬×高)，采用全斷面鋼筋混凝土襯砌，頂拱回填灌漿，周邊固結(jié)灌漿。出口挑流鼻坎起挑底高程為1510.00m。

圖1 1＃泄洪洞下游鋼模臺車澆筑施工縫典型剖面

圖2 2＃、3＃泄洪洞下游鋼模臺車澆筑施工縫典型剖面

2＃、3＃泄洪洞為溢洪洞，由開敞式進口段、無壓洞段和出口挑流鼻坎段組成。進口采用“開敞式”岸塔結(jié)構(gòu)，進口底板高程1663.50m，塔頂高程1697.00m，塔體尺寸為36.50m×28.00m×38.50m (長×寬×高)。進口設(shè)事故檢修平板門和弧形工作門各一道，閘門控制孔口尺寸為17.0m×16.5m (寬×高)。塔體后接無壓泄洪洞，2＃泄洪洞洞長1508m，縱坡i＝0.10848；3＃泄洪洞洞長1540m，縱坡i＝0.10552。洞身斷面形式均為圓拱直墻型，斷面尺寸14.0m×(15.0～18.0)m(寬×高)，采用全斷面鋼筋混凝土襯砌，頂拱回填灌漿，周邊固結(jié)灌漿。出口均采用挑流消能，鼻坎起挑底高程為1500.00m。

為解決襯砌臺車在大縱坡洞內(nèi)快速安裝，滿足隧洞邊墻常態(tài)混凝土澆注和拱頂斷面加高處理等，提高隧洞襯砌混凝土的整體質(zhì)量、施工效率以及降低施工成本，研制了常態(tài)混凝土自動澆注邊墻臺車和自動加高式拱頂臺車，適應(yīng)于隧洞大縱坡、大斷面、常態(tài)混凝土以及斷面加高段的澆注施工工況，并進行了生產(chǎn)性試驗。對研制襯砌臺車的要求是:(1)滿足隧洞大縱坡施工、臺車能夠自行前進和后退的工況；(2)滿足隧洞澆注常態(tài)混凝土的施工工況；(3)實現(xiàn)斷面加高時澆注的自動加高處理；(4)滿足洞內(nèi)快速安裝。

2 施工方案簡述

1＃泄洪洞從進水口到出水口共六種斷面，分別為0＋000～0＋100m、0＋100m～0＋200m、0＋200m～0＋230m、0＋230m～0＋450m、0＋450m～0＋480m、0＋480m～1＋362m。其中，0＋200m～0＋230m、0＋450m～0＋480m為漸變段，根據(jù)施工需要，要求使用鋼模臺車施工。泄洪洞洞身0＋000～1＋362m段，按照“先施工邊墻、再施工頂拱、最后施工底板”的順序施工，洞身配置兩臺邊墻鋼模臺車和兩臺頂拱鋼模臺車結(jié)合的形式滿足襯砌需要。

2＃泄洪洞從進水口到出水口共四種斷面，分別為0＋000～0＋060m、0＋060m～0＋200m、0＋200m～0＋230m、0＋230m～1＋508m。其中，0＋000～0＋060m、0＋200m～0＋230m為漸變段。根據(jù)施工需要，0＋000～0＋060m段利用承重腳手架及組合模板進行混凝土襯砌施工。泄洪洞洞身0＋060m～1＋508m段按照“先施工邊墻、再施工頂拱、最后施工底板”的順序進行施工。洞身配置兩臺邊墻鋼模臺車和兩臺頂拱鋼模臺車結(jié)合的形式滿足襯砌需要。

3＃泄洪洞從進水口到出水口共四種斷面，分別為0＋000～0＋060m、0＋060m～0＋200m、0＋ 200m～0＋230m、0＋230m～1＋540m。其中，0＋000～0＋060m、0＋200m～0＋230m為漸變段。根據(jù)施工需要，0＋00～0＋060m段利用承重腳手架及組合模板進行混凝土襯砌施工，泄洪洞洞身0＋060m～1＋540m段按照“先施工邊墻、再施工頂拱、最后施工底板”的順序進行施工。洞身配置兩臺邊墻鋼模臺車和兩臺頂拱鋼模臺車結(jié)合的形式滿足襯砌需要。

3 特殊工況條件的解決措施

3.1 大縱坡隧洞澆注常態(tài)混凝土

傳統(tǒng)的襯砌臺車設(shè)計均采用泵送混凝土澆注，采用低塌落度混凝土能夠有效地控制混凝土內(nèi)部溫升，而泵送混凝土的內(nèi)部溫升相對較大，不利于混凝土的溫控防裂?；炷劣捎谒嘤昧扛哂诔B(tài)混凝土，其放熱量大，熱強比高于常態(tài)混凝土。采用低塌落度混凝土時抗裂安全系數(shù)在1.84～2.81之間，泵送混凝土的抗裂安全系數(shù)明顯較低，局部抗裂安全系數(shù)在1.0～1.3左右。對于泄洪洞大體積混凝土的澆注，采用常態(tài)混凝土澆注，有利于控制高標號混凝土溫度，有利于降低施工成本，對混凝土的整體澆注質(zhì)量具有重要的意義。

臺車為解決常態(tài)混凝土的澆注問題，設(shè)計采用雙向供料系統(tǒng)并結(jié)合皮帶機布料系統(tǒng)，實現(xiàn)常態(tài)混凝土的澆注。為解決在大坡度上混凝土起吊系統(tǒng)的行走問題，臺車設(shè)計電機—鏈條驅(qū)動系統(tǒng)，采用料斗將混凝土提升至皮帶機水平面以上，通過葫蘆吊架的減速機縱向移動至皮帶機正上方，再通過可逆皮帶機將料斗中的混凝土輸送至兩邊墻所需澆筑處。此澆筑方式，可適用于縱坡的隧道施工，坡度大小適用范圍可達0°～30°，這種澆注方式大大降低了施工成本，便于襯砌質(zhì)量的控制，提高了施工效率，有效降低了工人的勞動強度。

3.2 大縱坡隧洞內(nèi)快速安裝

由于傳統(tǒng)的襯砌臺車設(shè)計均采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，但設(shè)計時普遍采用單件、小件現(xiàn)場安裝。由于隧洞斷面較大，臺車按傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，材料耗費量較大，且傳統(tǒng)設(shè)計零散件較多，對于洞內(nèi)安裝造成很大的施工難題。本臺車設(shè)計采用中空桁架片式結(jié)構(gòu)，縱向門架之間的連接斜拉均采用圓管加工，兩頭均采用銷軸連接，有利于提高隧洞內(nèi)的安裝效率，提高安裝精度，降低施工成本，對特大斷面隧洞臺車洞內(nèi)快速安裝技術(shù)的提升具有重要的意義。

臺車設(shè)計采用中空桁架片式結(jié)構(gòu)和銷軸連接式斜拉桿，安裝時只需在平地上按順序組裝，再整體提升安裝，即可完成一榀門架的安裝。門架與門架之間的斜拉桿只要將銷軸連接起來，安裝精度高，拼裝速度快，可有效提高安裝效率和質(zhì)量，降低工人的勞動強度，提升產(chǎn)品質(zhì)量。

3.3 拱頂臺車在加高斷面處自動加高

為了解決加高斷面的施工工況，在拱頂臺車門架上部設(shè)置了加高系統(tǒng)，用來加高臺車的門架，用于達到加高斷面的襯砌，具體實施過程如下:

將門架系統(tǒng)由橫梁桁架和立柱之間分拆成上門架部分和下門架部分；

操作頂升加高系統(tǒng)，將頂升油缸的活塞桿伸出，由于頂升油缸的活塞桿頭部與頂推支座通過銷軸連接，且頂推支座與導(dǎo)柱通過銷軸鎖住，使得頂升油缸推動導(dǎo)柱和包括橫梁桁架的上部門架部分(包括托架系統(tǒng)和模板系統(tǒng))同時升高，當頂升油缸達到最大行程時，將銷軸插入，將導(dǎo)柱與導(dǎo)套鎖死，然后將銷軸拔出，將頂升油缸的活塞桿縮回，使頂推支座相對導(dǎo)柱下移，待頂升油缸的活塞桿全部縮回后，將銷軸插入，將頂推支座與導(dǎo)柱鎖住，然后拔出銷軸，將頂升油缸活塞桿伸出。如此反復(fù)，直到達到指定加高高度后，將銷軸全部插入，將頂升加高系統(tǒng)鎖死即可(為了保證臺車骨架加高部分的安裝，加高油缸的行程預(yù)留50mm，在加高油缸最后一次頂升時，需將油缸全部伸出，且在導(dǎo)柱上對應(yīng)地多加工了一組銷孔)。

安裝臺車骨架的加高部分，先將加高部分與臺車下半部分骨架連接好，再操作液壓泵站將臺車上半部分慢慢降下，連接好加高部分與臺車上半部分。

3.4 大縱坡上臺車自行前進和后退

由于隧洞存在較大的縱坡，本臺車采用了液壓頂推系統(tǒng)，安全性能高，行走平穩(wěn)，操作方便。

本系統(tǒng)由兩組頂推油缸帶動頂推機構(gòu)在控制系統(tǒng)的作用下交替動作，帶動臺車步進運動向前行走。完整的工作過程如下:開啟PLC控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)，頂推機構(gòu)中的換向裝置頂在鋸齒形軌道上，PLC控制系統(tǒng)控制前一個油缸收縮，帶動前一個頂推機構(gòu)在軌道上向前滑動，同時，控制后一個油缸頂伸，臺車向前行走。當油缸達到一定的伸縮量，或者說頂推機構(gòu)越過軌道的一個鋸齒，PLC控制系統(tǒng)控制油缸反向動作，前一個油缸頂伸、臺車向前行走，后一個油缸收縮帶動頂推機構(gòu)向前滑動，達到一定伸縮量后，油缸反向動作。此時臺車共行走兩個伸縮量的距離，以此類推油缸交替動作，臺車不斷向前行走。

若臺車需要后退，只需將頂推機構(gòu)的換向裝置的扳手轉(zhuǎn)到相反方向，在頂推油缸的作用下臺車可連續(xù)步進運動實現(xiàn)后退。

4 臺車結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)

該隧道邊墻襯砌臺車的主要結(jié)構(gòu)由模板系統(tǒng)、走行系統(tǒng)、骨架及葫蘆門架系統(tǒng)、走行液壓系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、模板液壓系統(tǒng)、行走軌道系統(tǒng)等系統(tǒng)組成。其結(jié)構(gòu)見圖3所示。

圖3 隧道邊墻襯砌臺車結(jié)構(gòu)

臺車總體性能參數(shù)見表1。

表1 隧道邊墻襯砌臺車性能參數(shù)

該隧道拱頂襯砌臺車的主要結(jié)構(gòu)由模板系統(tǒng)、走行系統(tǒng)、骨架及托架系統(tǒng)、走行液壓系統(tǒng)、門架加高系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、模板液壓系統(tǒng)、行走軌道系統(tǒng)等系統(tǒng)組成。整體方案如圖4所示。

圖4 隧道拱頂襯砌臺車結(jié)構(gòu)

臺車總體性能參數(shù)見表2。

表2 隧道頂拱襯砌臺車性能參數(shù)

5 結(jié)語

通過臺車襯砌作業(yè)，解決了在大坡度隧洞中澆注高標號常態(tài)混凝土問題和隧洞斷面加高襯砌的問題，實現(xiàn)了大縱坡隧洞內(nèi)的快速安裝，達到了預(yù)期目的。脫模后混凝土表面光滑平順無蜂窩、麻面氣泡等缺陷，混凝土錯臺在1mm范圍內(nèi)，滿足混凝土質(zhì)量要求?；炷脸尚蛿嗝娼?jīng)測量檢查，結(jié)構(gòu)物邊線與設(shè)計邊線尺寸相差在5mm之內(nèi)，襯砌混凝土內(nèi)輪廓、中線及外觀質(zhì)量滿足設(shè)計要求。

該臺車在隧洞襯砌過程中，實現(xiàn)常態(tài)混凝土的澆注，降低了施工成本，大大提高了施工效率。在臺車襯砌作業(yè)中，引入布料機作業(yè)，有利于降低勞動強度，對實現(xiàn)混凝土的自動化澆注具有重要意義。該臺車實現(xiàn)了立模、拆模及臺車走行的自動化控制，操作維修簡便、快捷，提高了隧洞施工的綜合施工速度。

〔1〕唐果良.特大斷面隧道液壓模板臺車的研制與施工技術(shù)[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2006，08(43).

〔2〕揭選松，劉德樹，彭立敏.隧道混凝土施工技術(shù)[J].西部探礦工程，2005，(7).

〔3〕敬啟雙.大斷面襯砌臺車在遂渝線龍鳳隧道中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2006，06(43).

〔4〕陳鵬，雷升祥，薛新廣，崔永杰.在隧道施工中大型模板襯砌臺車的安裝方法[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2002.08 (39).

〔5〕李廣軍.導(dǎo)流洞襯砌臺車的設(shè)計安裝和曲線段改造技術(shù)[J].山西建筑，2007，3(33).

TV536.07∶TV651.3

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2095－1809(2016)05－0086－04

周云定(1978－)，男，四川達縣人，工程師，大學?？疲饕獜氖略O(shè)備物資管理工作；

張曾(1985－)，男，寧夏中衛(wèi)人，工程師，工學學士，從事水利水電工程施工技術(shù)及管理工作。