丁晓光

中铁十八局集团第二工程有限公司 河北 唐山 064000

1 工程概况

福建省安溪县安翔公路中山大桥及连接道路、排洪等配套工程的第一标段排洪渠长度398.18 m，最小曲线半径38 m，最高消力坎台阶60 cm。排洪渠结构形式为φ6.2 m的单洞圆形断面，拱顶填土高度7.2～8.9 m。排洪渠沿炭坑溪从中山大桥桥墩之间穿过，末端横穿河滨南路既有石拱桥接入蓝溪，排洪汇水面积15.2 km2；施工场地位于安溪县城内，两侧均有房屋建筑等，施工场地狭窄，大部分段落无大型机械便道位置，且原河道改移困难，无法满足近五年24 h最大降雨量182.3 mm的排洪要求。

2 施工方案比选

1）普通支架模板的特点：普通支架模板主要采用脚手架支撑定形钢模，其优点是全部采用人工、机械安装；可严格按设计线形调整模板，线形较好；适应台阶状圆管施工。其缺点是支架模板需用人工机械反复安拆，人工机械使用量大，费用高；无法全圆截面一次性浇筑，施工进度慢，纵向施工缝需处理好；支架模板抵抗上浮能力差，下半圆混凝土浇筑时极易产生模板上浮；支架安拆及浇筑过程安全风险较高；抗洪水冲击能力差。

2）针梁台车内模的特点：针梁台车内模一次拼装完成，台车和针梁通过齿轮轨道交替支撑行走，其优点是可自由行走，自动安拆内模；可全圆截面一次性浇筑混凝土，施工进度快，无纵向施工缝，混凝土结构质量较好；针梁台车自重大，刚度大，且设置有抗浮装置，模板不易产生上浮；人工、机械使用较少，节省费用；除针梁台车安拆时需要吊车配合外，使用过程中无需机械配合；自动行走及安拆模板，施工比较安全；抗洪水冲击能力较好。其缺点是针梁台车加工制作投入费用大；台车刚性大，无法按设计曲线半径调整管线形，曲线半径较小时，只能以短折线代替曲线。

经过方案比选，选用改进后的针梁台车内模施工现浇混凝土圆管排洪渠。

3 针梁台车设计

针梁台车设计时，为保证台车能在最小曲线半径及台阶段圆管施工时自由行走，将原引水隧道全圆针梁台车进行了改造设计：将卷扬机拖拽行走方式改为齿轮轨道行走方式，台车能单节段灵活拼接，使之适用于曲线圆管施工时的行走轨迹；在前后支腿上增加横向移动系统，使台车能在曲线上左右摆动，自由行走；针梁及模板采用螺栓连接，使台车可灵活拆卸。

全圆针梁衬砌台车设计总长24 m，模板10.5 m，曲线半径较小时，拆除部分节段针梁及模板，以短折线代替曲线，使之满足行走轨迹要求，最小节段针梁台车总长为10 m。底板、边墙、顶拱采用一次性整体浇筑的自行式台车形式；立模、拆模由液压缸执行，定位找正由底座竖向和水平千斤顶执行，行走由安装在台车上的电动齿轮使钢模和针梁在齿轮轨道上作相对运动，步履式前行[1-2]。

全圆针梁衬砌台车的组成（图1、图2）：模板总成、针梁总成、梁框总成、水平和垂直对中调整机构、行走牵引机构总成、抗浮装置、液压系统等[3]。

图1 针梁台车立面

图2 针梁台车横断面（A-A）

3.1 针梁台车工作原理

在台车支撑桁架内设置1道针梁（桁架），台车和针梁通过齿轮轨道交替支撑行走。混凝土达到一定强度后，内模台车通过液压千斤顶收缩模板脱模，针梁两端支撑千斤顶将内模台车抬高悬空，通过齿轮轨道往前移动内模台车；台车就位后，内模台车千斤顶撑起模板，再次浇筑混凝土，混凝土浇筑完成后，将针梁两端支撑收起，使针梁悬空，并通过齿轮轨道移动针梁，就这样使内模台车和针梁交替支撑行走。

3.2 针梁台车在不同工况下的行走方式

1）直线段行走方式：内模台车移动时将针梁两端支撑千斤顶顶起，使内模台车抬高悬空，通过齿轮轨道往前移动内模台车；针梁移动时将针梁两端支撑收起，使针梁悬空，并通过齿轮轨道移动针梁，就这样使内模台车和针梁交替支撑行走。内模台车就位后，利用两端支腿横向移动系统调整内模台车位置精确定位[4]。

2）小曲线半径节段行走方式：曲线半径较小时，通过针梁台车行走轨迹演算确定针梁及模板长度，针梁最短可缩短到10 m，内模台车最短可缩短到4.5 m，可满足最小曲线半径30 m时针梁台车的行车轨迹。针梁台车行走方式和直线段相同。

3）台阶节段行走方式：针梁台车在施工消力坎台阶状现浇混凝土管时，必须由高到低，不可逆向施工。针梁前移就位后，通过前支腿千斤顶加长前支腿支撑于混凝土垫层面，同时顶起后支腿，使内模台车悬空，通过齿轮轨道移动内模台车。

4 排洪渠现浇混凝土圆管施工

本项目排洪渠施工总长度398 m，排洪渠现浇混凝土圆管从上游往下游顺序施工（图3）。

图3 排洪渠典型横断面施工（单位：cm）

4.1 针梁台车及模板安装

4.1.1 针梁衬砌台车安拆顺序

台车拼装→钢筋安装→针梁移动→内模台车移动就位→内模千斤顶将内模顶伸到位→外模加固→浇筑混凝土→下一节钢筋安装→移动针梁→内模千斤顶收起→移动内模就位（图4）

图4 针梁台车施工现场

4.1.2 外模安装

外模采用定制组合钢模，与内模台车通过拉杆加固。

4.2 衬砌混凝土浇筑

4.2.1 混凝土入模及浇筑顺序

排洪渠混凝土满足P8抗渗要求，衬砌混凝土应一次性浇筑完成，不得留设施工缝；混凝土拟采用汽车泵泵送入模，避免混凝土离析，拟在混凝土入模段使用软管输送，软管水平缓冲长度不小于2 m。

排洪渠管径较大，应严格从底部向上逐层控制混凝土入模位置及浇筑顺序，避免混凝土产生“空洞”，分层厚度不大于50 cm。模板应设置混凝土入模窗口（50 cm×50 cm@3 m），从一端向另一端依次对称压槎赶浆浇筑[5]。

4.2.2 混凝土振捣

大型混凝土管道浇筑，由于模板几乎是全封闭，故振捣难度较大。在内模对称安装2台附着式振动器，纵向设置3排，每节共计6台振动器。附着式振动器同时启动不得超过2台，振捣时间不超过1 min，避免过振，造成混凝土离析。模板外部设窗口供混凝土入模和振动器进出，振捣时用强光手电从旁边照亮模板内，供振捣手观察振捣情况。

4.3 混凝土养护

排洪渠顶部外露混凝土面待混凝土终凝后用土工织物覆盖洒水养护，沿排洪渠顶部布设1根φ2 cm的PVC水管，水管间隔50 cm对称钻φ2 mm的小孔，将水喷洒至混凝土面，使混凝土在一定时间内保持水化作用所需要的适当温度和湿度条件。混凝土养护时间不少于7 d。

5 结语

该工程将传统引水圆形隧道针梁台车进行改造，解决了针梁台车在纵向小曲线半径和竖向台阶型线路施工中的自由行走问题，以及全圆混凝土管道整体浇筑模板上浮的难题。

针梁台车良好的稳定性和刚度还大幅减少了施工安全隐患。在排洪渠施工过程中，先后经过9次洪水冲击，尤其是2016年9月15日的莫兰迪台风，24 h最大降雨量达到221 mm，爆发了安溪县自新中国成立以来最强的山洪，炭坑溪涨水高度超过8 m，洪水没过整个排洪渠及针梁台车，山洪退水后，针梁台车除电力系统轻微受损外，其余完好无损，新浇筑完成未拆模混凝土亦完好无损；使用针梁台车同时还节省费用约210万元，10 m节段施工周期缩短至少3 d，总工期缩短约4个月；混凝土浇筑质量内实外美，完全满足规范要求，赢得了建设及监理单位的认可。