穿行式钢模台车在泰可泽水电站导流洞混凝土施工中的应用.pdf

磐 水 利 水电 施 工 2 0 1 0 第6 期 总 第1 2 3 期 穿行式钢模台车在泰可泽水电站导 混凝土施工中的应用 六 #I L 洞 露牛海轩／ ( 中国水利水电第四工程局有限公司) 【 摘要】 泰可泽水电站的导流洞混凝土衬砌为素混凝土且导流洞断面形式为马蹄形，不同于国内常见的城门 洞形断面 为了方便施工，加快工程施工进度，采用 了穿行式钢模 台车进行全断面衬砌 ，从而保证了工期，确 保工程按期截流。本文主要阐述穿行 式钢模 台车在隧洞全断面混凝土衬砌 中的应用。 【 关键词】 穿行式钢模台车 导流洞施工转弯段 1 概述 泰可泽水 电站 工程 位 于有 “ 非 洲屋脊 ”之 称 的埃 塞 俄比亚高原，属世界银行贷款援建项 目，有 “ 埃塞三峡” 之称 。该工程有 两条 导流洞 ，其 中 1号 导流 洞仅进 行底 板衬砌 ，2号导流洞全断面衬砌 ，后期改造后作为永久放 空洞 。2号导 流洞 施工 断 面为 马蹄 形 ，} 昆 凝 土 衬砌 厚度 4 0 c m，断面 尺寸 7 m，长度 3 4 9 m，纵坡 i 一4 ． 2 9 ％ 。 。直 段 、弯道各两段 ，其 中大部 分 为弯 道 ，弯道 半径 分 别为 1 0 3 m 和 2 5 0 m。 2 全断面穿行式钢模 台车 的结构 特点及技 术参数 2 ． 1 穿行式钢模 台车的特点 穿行 式钢模 台车 可全 断面 一次 浇筑施 工 ，并 适用 于 弯道段( 半径大 于 l O O m)的混凝 土衬砌 。每 台穿行式 钢 模 台车配备一套模板 ，一次 浇筑 段长度 为 9 m，施工 时一 般朝 隧洞一个 方 向 ( 上游 或下游 )连 续进 行 ，不宜 跳仓 施 工 。 2 ． 2 穿行式钢模台车的组成 穿行式钢 模 台车 由钢 模 板 和行 走 机 构 、油 压 系统 组成 。 2 ． 2 ． 1 钢模板 钢模 板分 为 顶 拱 模 板 、边 拱模 板 、底 拱 模 板 和 堵 头模板。底拱模板 由两片模板用铰链连接成一节 ，每 2 0 节底 拱模 板 装有 两个 与 滑 车 连 接 用 的 顶杆 接 头 。 台车 的行 车 轨道 装 在 底 拱 模 板 上 。底 拱模 板 同定 在 钢 支墩 上 。每 节边顶拱模 板 南一 片 顶拱 模 板 和 两片 边拱 模 板 ， 用铰链 连接而成 。边 顶拱模板 由底 拱模 板 支撑 ，通 过卡 铁 、木楔 和螺 栓 连 接 。每 节 边 顶 拱 模 板 、底 拱 模 板 长 3 m，一 个仓配有 4节边顶拱 模板 、6节底 拱模 板( 延长 台车运行范围，便于拆装边顶拱模板) 。堵头模板是通 过堵头模板背杆安装在每个仓号模板的端头。具体形式 见 图 1。 2 2 2 行走机构 台车总长 1 4 ． 3 m，台车上 设 有 车架 、穿 心 钢梁 和走 行部 ，台车上还有 滑 车 、电控 系 统 、伸 缩操 作平 台及爬 梯 和两套 液压 系统 ，主要 功能是拆装 和移动边 顶拱模 板 、 底拱模板 ，还可利 用 台车 进行 其他 作 业 。其 中 ，走行 部 包括底梁 和车轮 ，在底 拱 模板 上 的行车 轨道 上运 行。车 架装在走行部 上 ，与走 行部 和穿 心钢 梁一起 构 成 了台车 的主体结构。穿心钢梁作为滑车的运行轨道，用于拆、 装和倒运底拱模板 。具体组成见 图 2 。 2 2 3 油压 系统 在两套液压 系统 中，一套 装在 车架 上 ，有 4个 用 于 推拉边拱模板 的油缸 和 4个用 于 升 降顶 拱模 板 的油 缸 ， 还有 2 个 用于穿 心钢梁 收放 端头 支撑 的油 缸 ，并带 有 驱 动台车的液力 电动机 。另一套 装 在滑 车上 ，有 4个 用 于 伸缩底拱模板 的油缸 和 2个 用 于 提升 底 拱模 板 的油 缸 。 两套液压 系 统各 自装 有油 泵 、油 箱 。滑车 由电力 驱 动 ， 用于倒运底拱模 板 。电控 系统 包括 电缆 卷线 器 ( 要 随 台 车的前进 、后 退同步收放电缆)和电控柜 。 卡铁 混凝土工程 团 ／ 团 园 ／ 团 园 团 囡 厂 1囫 ／ c - 1 囫 口 U 口 口 口 口 口 口 口 口 ＼ 伸缩操作平台 正面图 电控柜 电控柜 侧面图 图 1 穿行 式钢模 台车铜模板组成 示意 图 止曲圈 侧面 图 图 2 穿行 式钢模 台车行走机构 示意图 台车的运行轨道设在底拱模板上。为防止台车冲出底 一节一节向前移位，达到周期性或连续全断面浇筑。 拱而发生事故，每片底拱模板的轨道两端上都设有卡轨器 模板全长 1 2 m，分 4 节 ，每节 3 m，浇筑时每次预留 插孔，根据倒运钢模顺序，随时倒换两端卡轨器的位置。 一节于成形混凝土内，作定位搭接，实际浇筑长度 9 m。 2 ～ ，耋 钢 台 车 的 主 要 技 术 参 数 穿 行 嚣 底拱模板 i - 一节)重量 ：7 4 t o 模 一 起落于台车上 ，并降下一定高度。 边 、顶拱模板 ( --节)重量 ：1 1 t 。 ( 2 )台车向前移动 一 节模 板长度 ，用 吊运小 车将第一 甘牛夏重：1 8 t o 节底模折叠吊起，并运行至台车中部 。 台军长度 ：1 4 ． 3 I n 。 ( 3 )台车向前移 动至最前一节模板上 ，并将 吊运小车 车轮亘径 ：5 O O IT L F O 向前 移动一节模板 长度 ，在下一 衬砌 段位 置把 底模 放下 台车行进 速度 ：1 0 m／ mi n 。 并 打开 ，就 位于钢支墩 固定 。 动力要求 ：3 8 0 V 6 0 k W 5 0 Hz 三相电源，必须有可靠 ( 4 )台车继续向前移动一节模板长度，行至已固定的 的接地保护线 。 底模上 ，升起顶模 ，打开侧模 ，就位 固定 。 滑车行进速度 ： 1 0 m／ mi n 。 至此，就完成 了一节模板 的拆、移、立模工序 ，继 滑车承载能力 ：8 t 。 而转入下一节模板 的移位 3 台车工作原理 穿行钢模台车运行时，模板分节搬运，台车背负收 拢的后部模板在 前部模 板 内穿 行 ，往 复运 动 ，实现 模板 4 钢模 台车混凝 土浇筑 4 ． 1 施 工工序 施工工序如图 4所示 。 2 1 水利水 电施 工 2 0 1 0． 第 6期 总第 1 2 3期 第 —— 步 第 —— 步 第 = 步 第 四 步 图 3穿行式钢模 台车工作原理 1 ～ 吊运小车 ；2 台车架；3 穿心钢梁 ；4 行走装置；5 一边顶模 ；6 底模 ；7 一钢支墩 待浇段基岩面清理 H钢支墩安装 模板脱模 卜— 混凝土浇筑 l— —1堵头模板安装 图 4 钢模 台车混凝土浇筑施 工示意图 4 ． 2 钢模台车混凝土施工 混凝土采取泵送人仓 ，每块底 拱模板 中部 设一 窗 口， 马蹄形拱角处设一窗 口，每块边拱模板上、下部各设一 窗 口。每块顶拱模板 中部 设 一窗 口，上 接 冲天管 。每个 仓号共 2 4 个 窗 口 ( 混凝土人仓 ，还可用 于观察仓 内混凝 土浇筑情况和便于使用插人式 振捣器) 。每块底拱模 板装 4台附着式振捣器 ，每块边拱 模板 装 2台附着 式振捣 器 ， 每块顶拱模板装 2台附着式振 捣器 。每个仓 号共 4 2台附 着式振捣器 。 泵管先从底拱 模板 的窗 口进 入仓 面 ，随着 混凝 土 的 上升 ，将泵管分别 移至 边拱模 板上 的窗 口和 顶拱 上的 冲 天管至封拱结束 。 混凝土浇筑 到马蹄 形拱 角处 时 ，用底 拱模 板上 的附 着式振捣器振捣 。混凝 土浇 筑到 底拱 以上 时 ，随着 混凝 土浇筑 的升 高 ，分层 打开边 拱模 板上 的窗 口，用插 入式 振捣器振捣。已浇满的部分 ，可分层使用边拱模板上的 附着式振捣 器进行 振捣 ，以确保 不发 生漏振 现象 。混凝 22 土浇筑满顶拱时 ，用顶拱模板上的附着式振捣器振捣 。 4 ． 3 转弯段浇筑 在 2号导流洞 C H O +0 0 6 ． 5 0 ~C H 0 +1 0 7 ． 4 6和 C H o +1 7 0 ． 3 6 --C H 0 +3 3 0 ． 1 9段属于转弯段。为使模板实 现连续作业 ，顺利 通过 转弯 段 ，对弯 道段 进行 了适 当分 块 。在成型模之 间增设 搭接 模板 和过 渡轨道 。搭 接轨 道 和成型模板相 连 ，以便 台车 通过 。转 弯 段浇筑 分块示 意 见图 5 。四节钢模 板按 圆弧扇形 排布 ，模板之 间以及与 已 衬砌混凝土之 间 的连 接和 固定有 专 门的紧 固件 ，根据 现 场实际支设楔形 圆拱 模板 。搭接 段采 用钢木 结构 ，内为 钢骨架 ，外层铺方 木 、木板 及 面板 ；按 扇形 布置 的各 节 模板 的中心线 中点均 与弯道 中心 线相 切 。相邻 两节模 板 之间，弯道内侧最小间距 1 5 0 ram。 台车轨道的衔接，按照 2 个不同弯道半径，分别用 同型号钢轨 ( 2 2 号轻 轨 )制 作不 同长度 的加塞钢 轨 ，将 接缝钢轨接在楔形缺 口处，将异型轨道夹板装在钢轨腹 板两侧，形成两端架在两底拱模板的梁。楔形缺 口的钢 @ O ⑨ 轨长度根据模板之间的相对位置确定。 图 5 转 弯段分块示意 图 ( 单位 ：mm) 4 ． 4 闸 门室过 车 在 2 号导流洞 C H 0 +2 0 4 ． 6 9 7 ~C H O +2 3 4 ． 6 9 7属于 闸门室段 ，上 下游各 1 0 m的渐 变段 ，中间 J 0 m前期 安装 直径为 7 m 的圆形过 流钢管 ，后期改造 为阀帽闸门 ，用于 紧急状 况下 放空水库 。阀帽闸门开挖体形 1 0 rex 1 8 m，由 于体形 不同 ，钢模 台 车 必 须 跳过 3 0 m在 CH O +2 3 4 ． 6 9 7 混凝土工程 重新安装模 板。穿行式 钢模 台车不 易跳仓 施 工 ，经过研 究后 ，决定将底模架设在 2 O 号 工字钢上倒 运模板 ，2 O 号 工字钢底部 每隔 l m 支撑钢平 台 ，平 台底部 与 ~ 3 2 mm 的 插筋焊接 牢 靠。一 步一 步 倒 运模 板 至 CH 0 + 2 3 4 ． 6 9 7 ， 然后开始安装底拱模板 和侧顶拱模板 。 5 施工效 果与评 价 泰可泽水电站 2 号导流洞混凝土采用穿行式钢模 台车 施工 ，混凝 土每仓之间接茬 光滑 、平整 、无 漏浆 、错 台现 象发生 。工程实践证 明，穿行 式钢 模 台车 具有结 构合理 、 操作简单、技术先进、经济性好、衬砌质量优的特点。 穿行式钢 模 台车是 目前平 洞衬 砌 模板 中较先 进 的， 特点突出，能够适应弯道变化。经增减模板节数可随时 改变衬砌长度 ，实 现全 断面连 续浇 筑 ，具 有较大 的实用 价值 。穿行式钢 模 台车在泰 可泽 水 电站 导 流洞工 程混凝 土衬砌中的成功应用，为今后类似工程施工方案的评估 与优化、施工技术的提高与创新 ，进行了有益的探索。 ( 上 接 第 7页) 我 国老一代灌 浆工作 者 和笔者 也进 行过 试验 ，均能 证 明 ：在水 泥 品质一 样 、地 质 条件 基 本相 同 的前 提 下 ， 稀浆开灌可注入较多的浆材 ( 水泥干料) ，特别是岩体可 灌性较差时 ，单位注入量差别较 明显 。 1 8 怎样 学 习和应 用稳定 性浆液? ( 1 )注意稳定性 浆液的应 用条件 ，不能不问地质条件 到处滥用 。通常稳定 性浆 液 只适 用 于可灌 性 相对 较好 的 地层 ，不适用于 细微裂 隙地 层 ，也 不适 宜用 于岩 溶通 道 或裂隙特别宽 大的部 位 ，那 些地 方需要 更 稠 、触 变性更 大 的浆液 。 ( 2 )稳定性浆液灌浆是一项配套技术 ，即稳定性浆 液十 纯压式灌浆，这是一项效率很高、质量较好的综合技术。 这里 ，首先是灌浆方 法 ，其 次是 浆液 。只有 采用 了纯压 式灌浆方法 ，才需要 稳定 浆液 。当然 有 的地点 不能 或不 宜于采用纯压式灌 浆 ，在这 样 的地方 尽管使 用 其他 适宜 的方法 ，但其他的方法各有其较适宜的配套浆液。例如 多级浆 液+孔 口封 闭灌浆 法本 是一 项效 率较 高 、质 量很 好但物耗能耗较大的工法，但是稳定浆液+孔 口封闭法 灌浆 就 是 一个 效 率 不 高 、质量 难 说 、物 耗 能 耗 更 大 的 “ 怪胎” 。 ( 3 ) 认清我国灌浆技术与发达国家的差距，明确学习 的方向。这个差距不在灌浆效果 ，我国的灌浆效果优于 欧美；差距也不在浆液，稳定性浆液很容易做到，而且 也没那么大 的功 效 ；差距 在 综合 效果 、效率 。伊 泰普 水 电站帷幕灌浆工程单泵灌浆效率可达 2 0 0 0 m／ 月，而我国 仅为其 1 ／ 5 ～ 1 ／ 4 。但工 效是表 现 ，实质 是观 念 ，为什 么 我们 的混凝土 浇筑强 度可 以赶超 世界 先进 水 平，而系 统 复杂程度并不更难的灌浆技术却长期徘徊不前?建议从 以下两方 面着手 ： 1 )提高我国自主开发的工法——孔 口封闭法+多级 浆液灌浆，简化、改进工艺，使工效达到 8 0 0 ～1 0 0 0 m／ ( 泵 月) ，这是 有可 能 的。防渗标 准要 求高 的应 采用此 法 ，帷幕透水率可达 到小 于等 于 1 L u 。 2 )全 面、成套地学 习引进稳 定性浆 液灌 浆技术 ，或 日纯压式灌浆技术，其施工效率 可达 到或接 近 2 o o o ／ ( 泵 月 ) ，防渗标准稍 低 、地 质条 件较 好 的工 程可 采用 此法 ，帷幕透水率可达NI l -, 于等于 5 I 甚至 3 L u 。 1 9 结束语 ( 1 )笔者不反对稳定性浆液，但是反对滥用稳定性浆 液 。评 价一种浆液好 不 好 ，要看 用 在什 么地 方 ，什 么地 质条件。声称什么病都能治的药，必定不是最好的药。 ( 2 )决定灌浆效果的因素很多，浆液只是其中的一个 冈素 ；决定浆液 和浆 液结 石性 能 的因素 很多 ，浆 液水 灰 比只是其 中的一 个 因素 ；浆 液的性 能很 多 ，稳定 性 只是 其 中的一个 因素 。在 许许 多 多的 因素 中，浆 液稳 定性 和 水灰比对灌浆效果的影响是比较次要的。我们要在那些 作用更大 的环节 上 动脑 筋 ，下 力气 ，提高 灌浆 技术 ，改 善灌浆效果 。 ( 3 )隆巴迪关于稳定性浆液的观点，脱离灌浆对象， 空谈理论，过于注重浆液水灰比的差别，夸大浆液稳定 性 的重要性 ，没有 抓住 事物 的本 质 ，在 枝节 问题 上大做 文章 ，导致许多反 复 、重 复和无 关 紧要 的试 验 ，浪 费 了 财力 、物力和 时 间 ，误 导 了技 术潮 流，理论 上 有 偏 颇 ， 事实上无根据，实践上利少害多。 23