12m长钢模台车在沂蒙抽蓄电站隧洞衬砌施工的运用

12m长钢模台车在沂蒙抽蓄电站隧洞衬砌施工的运用

高美玲  ,张照竹

中国水利水电第十六工程局有限公司，福建福州350000

摘要：本工程隧洞混凝土衬砌较合同成倍增加，工期紧，任务重，使用9m钢模衬砌台车已不能满足工期要求。综合考虑，本工程使用12m长钢模台车（6+6m），加快施工进度、降低施工成本，且混凝土成型质量好。取得了较为良好的效果，可供类似工程参考借鉴。

关键词：隧洞；长钢模台车；6+6m

1、 概述

山东沂蒙抽水蓄能电站进厂交通洞是进出地下厂房洞室群的主要通道，全长1777.000m，平均坡度为5.4%。进厂交通洞断面采用城门洞型，断面净尺寸8.0×8.5m（宽×高）。进厂交通洞采用复合式支护结构形式，初期支护以锚杆、钢筋网、钢拱架、喷混凝土组成联合支护体系，二次衬砌采用模筑混凝土结构，初期支护与二次衬砌结构之间设防排水夹层。二次衬砌采用C25混凝土浇筑，厚度50cm，抗冻等级为F50。

2、方案选择

交通洞岩层裂隙较多，部分洞段增加衬砌，长度由275.6m增加至718m。从工程量增加、工期紧、施工效率等方面考虑，经计算，12m长钢模台车工期可以提前约63天，每循环多施工36.0m³混凝土，方案较优。常规与长钢模台车方案对比如下表1。

表1 常规与长钢模台车方案对比表

3、衬砌钢模台车安装

3.1 长钢模台车参数

钢模台车委托洛阳高飞桥隧机械有限公司设计、制造、安装。审核厂家提供的相关资质证书及钢模台车出厂验收证书合格后才能进行现场拼装台车，根据现场实际情况，选择在交通洞洞口进行安装。长钢模台车长度为6+6米，枕木高度为14mm钢板，面板厚度10mm，参数如下表2。

表2 长钢模台车参数表

3.2 长钢模台车安装流程

安装流程：平整场地→铺设轨道安装行走轮和底纵梁→安装门架→安装上部台架→安装顶模→安装边模→安装液压调试系统→台车调试。

安装后长钢模台车示意图见图1、图2。

图1  6+6m钢模台车侧视图

图2  6+6m钢模台车正视图

4、施工方案

4.1 施工流程

Ⅳ～V类围岩的二次衬砌应在围岩和初期支护变形基本稳定后施作。二次衬砌的施作时间应根据设计和监测结果确定：当位移周边收敛，拱顶下沉量达到最终设计值的80%～90%，拱顶下沉速率小于0.15mm/d，净空变化速度小于0.2mm/d，喷射混凝土面无裂缝或少量微裂缝，可以认定围岩基本稳定。

总体施工流程:隧洞防排水施工→二衬钢筋施工→钢模衬砌台车就位→二次衬砌混凝土浇筑→混凝土养护→拆模与衬砌台车移位→下一循环。

(1)隧洞防水施工:利用作业台车作为切割外露锚杆以及铺设防水材料的作业平台;

(2)二衬钢筋施工:集中钢筋加工厂加工,再运输至隧洞二衬钢筋施工部位, 采用作业台车作为钢筋绑扎施工平台进行钢筋施工;

(3)二衬边墙立模:钢筋绑扎完成后,立边墙模板,高20.0cm;

(4)隧洞二衬混凝土施工:利用己浇筑完毕的碾压混凝土路面为场地铺设钢轨。推入钢模台车到二衬混凝土施工部位,安装就位后,混凝土由钢模台车窗口灌入,人工振捣配合附着式振捣器振捣,直至密实。

4.2 防排水施工

进厂交通洞排水主要利用埋设的环向排水盲管进行排水。防水主要为衬砌混凝土背后设置4OOg/m2土工布排水滤层、1.2mm厚EVA复合防水板。混凝土衬砌每l1.8m设置一个结构缝,结构缝宽度1cm,结构缝之间设置651型橡胶止水带,并用闭孔泡沫板填充。

4.2.1初期支护断面净空量测

在隧洞防排水施工前,先由测量组对隧洞初支断面净空进行测量,提前对侵限部分进行处理,处理完成后进行复测,并经监理检查合格后方进行下一道工序。

4.2.2系统排水管埋设

在防水层与喷混凝土之间设置400g/m2土工布,使漏水能从衬砌背面通过排水滤层排至墙角,再由墙角处衬背纵向盲沟集水,通过Φ100mm硬质PVC排水管引至排水沟。衬背纵向盲沟采用Φ10OHDPE双壁打孔波纹管外裹200g/m2土工布,盲沟应设置在防排水层外面,固定在混凝土面上,且要求防水板包裹纵向排水管。沿衬砌背后设置环向导管,采用Φ50mm软式透水管作为环向排水管,间距为10m。纵向、环向排水管要求超前衬砌有9～20m,防水板施工要求超前衬砌9～2Om,形成平行流水作业。

4.2.3 EVA防水板埋设

先用钢模台车将EVA防水板固定在预定位置,防水板间搭接缝应与变形缝,施工缝等防水薄弱环节错开1m以上。环 向松弛率经验值一般取10%,纵向松弛率一般取6%。根据初期支护表面平整程度适当调整。防水板敷设时,防水板挂铺长度需比二次衬砌施工长度先一个循环左右。防水板的搭接缝焊接质量检查应按充气法检查,当压力表达到0.25MPa时停止充气 ,保持15min,压力下降在10%以内,说明焊缝合格。

4.2.4 橡胶止水条、带施工

隧洞施工缝处设置651型中埋式膨胀橡胶止水条。

(1)止水条的安装

环向施工缝采用在端头模板中间固定木条或金属构件,混凝土浇筑后形成凹槽。槽的深度为止水条厚度的一半,宽度为止水条宽度。拆模后进行清洗,在浇筑下一环混凝土之前,对预留槽进行清理,清除残渣,磨光槽壁,最后将止水条粘贴在槽中,然后模板台车定位,浇筑下一循环的混凝土。

(2)止水带的安装

沿衬砌线每隔0.5～1.0m在堵头模板上钻一个Φ12的钢筋孔,将制成的钢筋卡穿过堵头模板,内侧卡紧止水带的一半,另一半止水带平靠在挡头板上,待混凝土凝固后拆除挡头板,将止水带拉直,然后弯曲钢筋使其卡紧止水带。挡头板外侧应加设一背托钢筋,采用穿板铁丝将钢筋卡与其连接,以确保安装止水带不变形。

(3)止水带安装检查

l)止水带安装的横向位置,用钢卷尺量测内模到止水带的距离,与设计位置相比,偏差不应超过5cm;

2)止水带安装的纵向位置,通常止水带以施工缝或伸缩缝为中心两边对称,

用钢卷尺检查,要求止水带偏离中心不能超过3cm;

3)用角尺检查止水带与衬砌端头模板是否正交,否则会降低止水带的有效长度。

4.3 二次衬砌混凝土施工

进厂交通洞二次衬砌采取分段浇筑的形式进行施工。由于进厂交通洞为斜向下洞室,为避免浇筑时由于混凝土在进洞方向聚集而导致混凝土堵头模板爆模,进厂交通洞二衬分段施工时采取从洞内向洞外进行浇筑,以减少进洞侧堵头模板。

4.3.1 测量放样

使用水准仪测出在隧洞两边边墙模板上用红色油漆标出模板台车就位标高。使用全站仪在防水板上标出隧洞中心线及模板台车就位的法线。中心线必须放在衬砌的两个端头,放线长度以现场台车长度为准,预留10cm的模板搭接长度 ,中心线和就位高程点精确放在两个里程断面,且便于施工过程中点位的可使用性。

4.3.2 钢筋加工

（1）钢筋加工及绑扎

钢筋按要求在洞外加统一加工,运输到现场,在台车上人工安装绑扎。根据测量控制点及设计图纸要求,选择相应规格的钢筋进行绑扎。绑扎时先扎两边墙外层竖直钢筋及拱顶环向钢筋等主筋,再用纵向筋将主筋连接在一起,扎完外层后再用相同方法安扎内层钢筋,并及时将内外层钢筋用蹬筋连接,电弧焊点焊，以加强整体刚度。钢筋安设完成后,按中线标高进行轮廓尺寸检查,合格后于内层钢筋挂设5cm厚砂浆垫块,以确保混凝土灌筑后钢筋保护层厚度。钢筋绑扎时, 严禁损伤防水板,钢筋焊接时,用防火板对防水板进行遮拦,以防烧伤防水板。

（2）复检钢筋

台车就位前按照用仪器测放的隧洞中线及标高对己绑扎好的钢筋再次进行结构尺寸检查,看钢筋位置是否正确 ,只有符合要求后才能进行台车就位。

（3）钢筋接头处理

1)主筋和纵向钢筋的每个节点均必须进行绑扎或焊接;

2)受力主筋的搭接采用单面焊接 ,焊接搭接长度不小于10d(d为钢筋直径),双面焊不小于5d;

3)相邻主筋搭接位置应错开,错开距离应不小于100mm;

4)同一受力钢筋的两处搭接,距离不小于15Ocm;

4.3.3 钢模台车就位

在铺筑好的路面上铺设移动钢模台车的导轨,台车导轨在铺设过程中注意对其进行加固(打插筋固定),抵抗二衬浇筑产生的较大推移（图3)。

台车就位调整台车模板定位采用五点定位法来精确控制台车就位。顶拱应考虑内外弧长差引起的左右侧搭接长度的变化,以使弧线圆顺,减少接缝错台。衬砌前对模板表面进行彻底打磨,清除锈斑,涂油防锈。

台车模板应与前一仓混凝土有适当的搭接,搭接为 20cm。撑开就位后检查台车各节点连接是否牢固,有无错动移位情况,模板是否翘曲或扭动,位置是否准确,保证衬砌净空。为避免在浇注时台车移位,还须在台车顶部加设木撑或千斤顶。同时检查工作窗状况是否良好。

安装堵头板台车端部的堵头模板应能保证设计衬砌厚度,并可适当调整以适应其不规则性;堵头模板结构应能保证衬砌环接缝榫接,以保证接头处质量,增强其止水功能。

图3  钢模台车就位

4.3.4 衬砌混凝土施工

(1)衬砌混凝土采用12m整体式液压钢模台车浇筑，混凝土按监理审批的拌料单由洞外拌和站（180m3/h）集中拌制，8.0m3混凝土搅拌运输车运输，HBT-60型混凝土输送泵泵送入仓，插入式振捣器与附着式振捣器联合振捣。先对边墙对称浇筑，再浇筑拱顶混凝土。

表3 拌料单                      单位：kg/m³

（2）混凝土浇筑注意要点

1)泵送前应采用按M30水泥砂浆润滑管道,防止堵管；2)混凝土由下至上分层、左右交替、对称灌注。从已灌筑段接头处向未灌筑方向,混凝土分层厚度为30cm，混凝土灌注面前后高差不超过50cm，两侧混高差不超过60cm,合理控制混凝土浇筑速度。充分利用台车上、中、下三层窗口，分层对称浇注混凝土；3)混凝土输送管端部应设接软管控制管口与浇筑面的垂距，混凝土不得直冲防水板板面流至浇筑位置，混凝土下料最大自由高度应控制在2.0m以内，以防混凝土离析；4)施工过程中，输送泵应连续运转，泵送连续灌筑，宜避免停歇造成“冷缝”，间歇时间超过规范要求时，按施工缝处理；5)封顶采用顶模中心封顶器接输送管，逐渐压注混凝土封顶。当挡头板上观察孔有浆溢出，即标志封顶完成。

4.3.5 脱模

    泵送混凝土完成之后，混凝土达到5.0Mpa才能进行脱模。脱模按以下几步进行：

    （1）拆掉侧向千斤顶、对地丝杠千斤顶和堵头板；

    （2）启动液压系统，操作手动换向阀手柄，控制侧向油缸。使钢模板台车侧模板脱离衬砌面。油缸收缩行程为190mm～300mm；

    （3）收起基础千斤顶；

（4）操作手动换向阀手柄，控制竖向油缸。使钢模板台车钢模板面全部脱离衬砌表面。油缸收缩时，必须分次收缩，切忌一次性强制脱模。油缸收缩行程为150mm～250mm。脱模后的衬砌表观见图4。

图4  衬砌表观图

4.3.6 养护

脱模前用水冲洗模板外表面，脱模后用水喷淋混凝土表面，以降低水化热，养护期不少于14天。

4.3.7 回填注浆

拱部混凝土衬砌浇注时，应在拱顶预留注浆孔，注浆孔间距2m。拱顶注浆充填，宜在衬砌混凝土强度达到100%后进行，注入M30水泥砂浆，注浆压力应控制在0.3～0.4Mpa以内。

4.3.8 施工后隧道观测

对衬砌完成的地段，继续观察和监测隧道的稳定状态，注意衬砌的变形、开裂、侵入净空等现象，并作出长期稳定性评价。

5、结语

本工程使用12m长钢模台车，堵头和接缝减少，施工速度更快，设备利用率高，施工成本降低，拆模后可以看出衬砌表面平顺、光洁，保证施工质量，且减少后期混凝土缺陷处理的数量。本工程使用长钢模台车，既满足工程进度，赢得业主、监理等各方的赞赏，也取得良好的经济效益，为类似工程提供了实践经验。

参考文献：

[1]《衬砌钢模台车施工方法在引水隧洞中的应用》刘文胜.谢开武.刘勇.