曾 建 李贤军

（中国水利水电第十工程局有限公司一分局 都江堰市 611830）

1 工程概况

古城水电站位于四川省平武县境内的涪江上游干流上，是涪江上游干流水电梯级开发的第二级，为低闸引水式电站。电站装机2台，总装机容量为100 MW，为三等中型工程。工程枢纽建筑物主要由拦河坝、左岸引水系统、岸边地面厂房及开关站等组成。

古城水电站引水隧洞布置于涪江左岸山体中，总长近7 000 m，为圆形有压引水隧洞，平均纵坡为i=3.25‰，最大引用流量247.04 m3/s。隧洞衬后内径为9.5 m，全线采用钢筋混凝土衬砌结合固结灌浆的永久支护形式，最大衬砌厚度80 cm。引水隧道全线埋深比较浅，岩体以灰色粉砂质千枚状板岩为主，夹薄层状砂岩及结晶生物碎屑灰岩透镜体，强度低，节理发育，且岩层走向与洞轴线夹角较小，结构面组合不利，围岩稳定性差。施工中可能出现塌方和临时涌水等问题，且千枚岩遇水易泥化膨胀变形，为避免隧洞围岩暴露时间过长变形失稳，开挖完成后需及时进行混凝土衬砌。

2 液压钢模台车选用

因引水隧洞全线为千枚岩，且位于地下水位线以下，隧洞开挖完成后需及时进行混凝土施工，经过方案比选，引水隧洞衬砌采用Φ9.54 m全圆针梁6+6 m液压钢模台车快速施工，自上游向下游全断面一次成型进行钢筋混凝土浇筑施工。全液压针梁式钢模台车行走灵活，行走速度≥40 m/h；浇筑全断面一次成型；标准浇筑段长12 m，混凝土浇筑上升速度80 cm/h；采用混凝土泵泵送入仓，插入式及附着式振捣器振捣，混凝土搅拌运输车运输混凝土。

该全圆针梁式钢模台车主要由行走大梁、台车支架、组合钢模内衬组装而成，堵头采用木模板立模封堵，具有施工速度快捷的特点。为确保混凝土内部浇筑质量和便于混凝土入仓及振捣，在钢模台车底拱、腰部及顶拱多处位置设置小窗，根据需要在各窗口之间设置附着式振捣，以软轴插入式振捣器和附着式振动器相结合振捣密实，正顶拱以冲天管方式封仓，以便顶拱混凝土能尽可能地浇满。洞段内有5个圆弧段，转弯半径均为200 m，为满足圆弧段混凝土达到设计要求，防止混凝土错位，在进行混凝土衬砌时，把液压针梁钢模台车平均拆分为两段，即在弯段处用6 m台车进行衬砌浇筑，如图1、图2所示。

图1 6m钢模台车弯段衬砌示意图

图2 钢模台车弯道混凝土衬砌模板示意图

3 液压钢模台车安装

液压钢模台车安装前，在洞内由测量人员按隧洞的轴线放出在该处混凝土衬砌的底部及底模两侧的准确位置，用型钢作好临时支撑，如图3所示。

图3 型钢临时支撑示意图

根据洞内液压钢模台车顶模、侧模安装需要，在安装范围内洞顶部预先形成锚杆吊钩，便于采用电动葫芦辅助模板吊装，另外配1台反铲挖掘机（225LC-7）辅助安装。其安装顺序为底模—→针梁门架—→顶、侧模。底模就位后，上好底模之间的联接螺栓，安装底部定位支撑并调节底模，同时进行测量复测使之与设计相符合。待底模全部安装完成后，进行底模托架及针梁安装，完成后进行一节侧、顶模安装，安装完成后并连接好节与节之间的定位销及连接螺栓，使之成为整体，同时通过台车顶、侧模油缸顶撑到位，使之与底板重合，上好底模与侧模定位销及连接螺栓。重复上述程序，直至安装完毕为止。安装两端侧模模板是台车安装中的关键工序，为了使两端侧模模板安装牢靠，在钢模板周边设计一些安装两端侧模模板专用的工件、卡具和支撑传力梁等。

4 液压钢模台车施工方法

采用液压钢模台车方案需要自制钢筋台车领进钢筋制安施工，液压钢模台车衬砌施工紧随其后，形成流水线作业型式。其施工流程是：钢筋制安—→液压钢模台车运行就位—→堵头模板制安及止水设置—→仓号验收—→混凝土浇筑。

4.1 钢筋制作绑扎

各施工支洞洞径均大大小于引水隧洞洞径，在钢筋场制作成型的圆弧主筋不便于经施工支洞运输至主洞，为此，在引水隧洞内设移动钢筋制作平台进行钢筋制作。制作好的钢筋根据之前制定的编号将钢筋整齐就近排列，编号牌外露以方便查找。

钢筋绑扎前根据测量点位置设架立筋，架立筋需与洞壁锚杆焊接牢固，保证钢筋绑扎后不变形。钢筋绑扎利用自制钢筋台车配合人工扎筋，自制钢筋台车底部每侧设4个轮子，由装载机在浇筑好的底板垫层混凝土上拉运行走。

首仓钢筋的绑扎需要在两端头放点控制，其余块段均只要在未浇筑端放点控制即可。钢筋绑扎时先绑扎边墙、顶拱钢筋，待基岩面清理干净后绑扎底拱钢筋。钢筋与模板间设同标号混凝土垫块，以保证钢筋绑扎后不变位及保护层厚度偏差不超过设计规范要求。垫块预埋钢筋脚与洞身结构钢筋点焊连接，且互相错开、分散布置。

4.2 设置伸缩缝

混凝土浇筑时，每两个浇筑段之间设伸缩缝，缝宽2 cm，缝内填BW闭孔泡沫板（厚 20 mm）嵌缝料，止水采用橡胶止水带（满足30 mm的伸缩变形能力）。止水带在绑扎钢筋后预埋安放在设计位置，安装过程中注意防止变形和撕裂，同时将安装好的止水片加以固定和保护，浇筑过程中不得移动或折皱。伸缩缝处的橡胶止水带采用热粘结。

4.3 液压钢模台车就位及堵头模板施工

液压针梁钢模台车为自行式，台车由针梁总成、梁框总成、底座、行走机构、卷扬牵引机构几部分组成，针梁总长30 m。安装在针梁上的卷扬机用两根钢丝绳，分别绕过针梁端部和梁框上的滑轮，固定在针梁两端，针梁和钢模互为支点相对运动使台车前进。等到脱模的时候，先将底座油缸收缩，悬吊底座，等到针梁下方的轨道落在底模走轮上时，开动卷扬机使针梁向前移动。到位后放下底座，油缸顶住针梁实施脱模操作。该步骤完成后，开动卷扬机使其反方向运动，钢模即向前移直到下一个仓位。针梁式液压钢模台车钢模长为6+6 m，由8组1.5 m长的模板组成，每组模板由顶模、左模、右模、底模4块组成，模版之间通过螺栓进行连接，并且在钢模上安装了可以完成立模，拆模等工作的油缸。在顶模和边模的上方设置螺旋千斤顶，油缸伸出，钢模定位后，旋紧螺旋千斤顶，这样保证了衬砌尺寸的准确性，同时减轻油缸载荷。

钢模台车就位后，由测量人员进行校、验模板，模板合格后才能进行堵头模封堵。堵头模板采用厚度为5 cm木模，背枋及背档采用10 cm×10 cm的方木。由于浇筑仓面相对较小，浇筑时混凝土垂直方向上升速度较快，为了保证不发生跑模、崩模现象，除了控制混凝土上升速度外还须对堵头模板进行加强加固。采用在仓内加密焊Φ12拉筋固定堵头模板，拉筋间距不宜大于60 cm。另外，要在堵头模板的顶拱最高位置预留模板口，以便通气，待最后封拱时封堵。为防止漏浆产生质量问题，堵头模应拼接严密，靠岩石侧的缝隙需堵塞严密。

4.4 衬砌混凝土浇筑

在进行混凝土浇筑施工前，要将仓面内的木屑、垃圾等杂物清理完毕。为防止触电事故确保施工人员安全，仓内全部使用12 V低压照明，220 V和380 V的动力电源采用橡胶电缆同时都配置漏电保护器。混凝土由混凝土搅拌运输车从拌和站运输至洞内，再通过一台HB60混凝土输送泵输送至仓内。泵管进仓后用连接软管进行下料，软管用铅丝加固，人工拖动，软管随混凝土的上升而逐节拆除，下料口距混凝土面高度不宜超过1.5 m。

在将混凝土浇筑输送入仓前，用干净的水把整个基岩面浸润，并先均匀铺一层（2～3）cm的同标号水泥砂浆，然后开始正常混凝土入仓浇筑。混凝土浇筑时应在台车左右两侧对称均匀下料，混凝土面应均衡上升，浇筑高差小于50 cm。混凝土浇筑按一定的厚度、次序、方向，分层进行，且浇筑层面平整。混凝土浇筑层厚度为（30～50）cm左右，入仓的混凝土应及时平仓振捣，不得堆积。仓内若有粗骨料堆叠时，应人工将其均匀地分布于砂浆较多处，不得用水泥砂浆覆盖，以避免造成蜂窝、麻面。

混凝土浇筑至顶拱部位时，将连接软管的末端接上冲天尾管，垂直穿过模板伸入仓内，冲天尾管的位置应用钢筋固定，尾管之间间距为3 m。为了排除仓内空气和检查拱顶混凝土填充情况，另在仓内最高处设置通气孔。封拱混凝土浇筑步骤如下：当混凝土浇筑至顶拱仓面时，撤出仓内各种器材，并尽量填高，增大混凝土塌落度，并加快泵送速度，直至通气孔开始漏浆或压入混凝土超过预计量时止，停止压送混凝土后，拆除尾管上包住预留孔眼的铁箍，从孔眼中插入钢筋，防止混凝土下落，并拆除尾管。待顶拱混凝土凝固后，将外伸的尾管割除，用灰浆抹平。

混凝土振捣采用模板上的附着式振捣器辅以Ф50 mm插入式振捣器振捣密实。应先人工平仓后振捣，严禁以振捣代替平仓，振捣器的操作遵循“快插、慢拔”的原则，并插入下层混凝土5 cm左右，振捣器插入混凝土的间距，不超过振捣器有效半径的1.5倍（一般40 cm），距模板的距离不小于振捣器有效半径的1/2（一般为20 cm），插入位置呈梅花形布置，不得触动预埋件。振捣宜垂直按顺序插入混凝土，如略有倾斜，倾斜方向应保持一致，以免漏振。振捣时间以（30～45）s为宜，严禁过振、欠振、漏振，具体以混凝土不再显著下沉，气泡和水分不再逸出表面开始泛浆为准，另外在靠近模板处尚需加强振捣。在重要预埋件处浇筑混凝土时，周围必需采用人工振捣密实，以免破坏预埋件。混凝土浇筑收盘24 h后即可脱模、行走、就位继续进行下一循环混凝土浇筑施工。

5 全圆液压钢模台车使用的优势

按照常规混凝土浇筑施工方法，圆形隧洞每一段仓号需要分底拱、边拱、顶拱三部分依次施工。以12 m为1段仓号为例，若采用人工搭设承重钢管架，拼装组立定型小钢模，并采用跳仓方式浇筑，根据过往施工经验，同样直径9 m左右圆形隧洞每月最多可完成6个仓段约72 m洞长混凝土浇筑施工，并且因常规混凝土浇筑方案需要搭设满堂脚手架以承受混凝土及模板自重，无形中占用了大量材料运输所需有效使用空间，进而造成材料转运及混凝土输送困难等特点。而采用全圆液压针梁式钢模台车行走灵活，工序较常规方案简单，衬砌速度快，工作效率高，在古城水电站引水隧洞施工过程中，最长单台月浇筑洞长可达180 m。仅以厂区段引水隧洞为例：段内隧洞共长940 m，其中直线段12 m标准仓计68个，弯段6 m仓计23个，总计仓号91个。于2012年9月15日开始第一仓混凝土浇筑施工。若采用常规混凝土浇筑施工方法，需要13个多月才能完工，而采用全圆液压针梁式钢模台车，段内虽然有两个弯段共拆装两次钢模台车，浇筑于2013年7月6日完工，只用了9个多月时间，仍节省工期4个月。

钢模台车全圆设计可以保证一次性完成全圆衬砌混凝土施工，避免了常规混凝土浇筑施工分次浇筑会形成纵向施工缝的质量薄弱点，从而提高了衬砌质量。另外，按照常规混凝土施工方法，混凝土衬砌施工段承重架密布，无法形成材料运输通道。而采用全圆形台车结构合理，腹中空间较大，可以形成材料人工运输通道方便其它工序平行作业，能同时在衬砌已满足设计要求强度洞段对隧洞进行回填及固结灌浆等施工作业。

常规混凝土施工方法中，承重架及模板施工每段需要20人以上作业，且每一循环作业时间较长，人工费用较高，同时因模板钢管等材料周转频繁相应损耗较大。而采用全圆针梁液压钢模台车施工运行仅需要不足10个人，每一循环作业时间较短人工费用较低，因引水隧洞洞段较长相应台车摊销费用也较常规施工周转材料损耗费用低，其经济效益也较为明显。

6 结 语

如今液压全圆钢模台车技术随着不断革新和发展也已越发完备，相关的经验也越来越丰富。通过实践操作，对于如何应用于混凝土衬砌施工也都有了更加深入的认识和理解。Φ9.54 m全圆针梁6+6 m液压钢模台车在古城水电站引水隧洞的应用既满足了国家、行业及设计的各项指标和要求，又大大加快了施工进度，并且相应地节约了工程投资，相信它的成功应用也能对今后同类型隧洞混凝土施工带来更多的借鉴与帮助。