刘 延

(中国水电建设集团十五工程局有限公司第三工程公司，陕西 咸阳 712000)

1 工程概况

镇安抽水蓄能电站是目前陕西省内在建最大的水力发电站，坝址位于陕西省镇安县月河镇。本电站属一等大(1)型工程，装机总容量1400 MW(4×350 MW)，年设计发电量23.41亿kW·h，年抽水电量31.21亿kW·h。

1#泄洪排沙洞、2#泄洪排沙兼放空洞属于下水库建筑物，2#泄洪排沙洞全长约926.63 m，2#泄洪排沙洞分两次开挖成型，断面为马蹄形断面，砼衬砌段长871.63 m，坡比3.573%，采用针梁式钢模台车(简称针梁台车)砼衬砌施工，混凝土为抗冲耐磨混凝土浇筑具有良好的抗冲耐磨性，标号为C35W8F100，砼成型断面为直径4.0 m的全圆形，衬砌断面厚度为0.6 m～1.0 m。

2 台车选型设计要求及主要参数

2.1 针梁台车选型要求

针梁式钢模台车是采用装配式钢结构支撑钢模板型式，使用液压缸和千斤顶调整定位立模、脱模的洞内砼成型设备，施工速度快，无需外力牵引，运行平稳可靠，操作简便、成型面光滑等优点，但在选型时要注意以下几个要素：

1)技术先进：全圆针梁台车采用定位—支模—浇注—收模—行走—再定位一体式循环作业施工，行走快速，转向灵活，通过性好，施工效率高。

2)确保质量：全圆针梁台车具有足够的刚度和强度，防止施工中发生较大弹性变形和塑性变形，台车模板外轮廓尺寸的形位公差符合国标要求，便于脱模，确保混凝土硬化后各部位形状尺寸和相对位置准确，在误差范围内，在合理的振捣时间、频率、幅度的下使混凝土质量达到内实外观。

3)经济效益好：全圆针梁台车力求有合理的刚度和强度，在受力合理的条件下减轻台车的重量以节约成本。

4)安全性好：要求台车设计安全技术保障措施到位，操作简单易学。

2.2 针梁台车设计要求

2.2.1 模板总成

要求砼衬砌每仓浇筑10 m，针梁台车模板纵向设计长度10.20 m，共7组，每组宽1.46 m，环向之间由螺栓连接。每组由顶模、顶模和左右两边模4片组成，底模与边模和右边模与顶模是通过铰接方式连接，顶模与左边模是通过螺栓刚性连接。单块模板由面板、筋板、加强立板用12 mm钢板卷制成型焊接在一起，加强角钢采用90 mm×56 mm×8 mm、铰接总成16 mm钢板制作，预留模板工作窗14个，注浆口7个。

2.2.2 门架总成

门架外部是丝杠的支撑点，内部用作模板与针梁相对滑行，门架的横梁和立柱必须采用型钢组焊而成，纵向有型钢制作的纵拉杆及剪刀架，利用螺栓紧固成一个整体，必需保证其整体刚度。

2.2.3 针梁总成

台车针梁的两副工字梁用Q235材质钢板组合焊接成且强度满足要求，需配横撑、斜撑加固，在针梁的上下采用剪刀架加固。针梁总长27.3 m，应分成三段制作，以便拆装，进场组装使用夹板和螺栓连接后焊成整体，保证针梁整体刚度和强度，针梁上有预应力孔，减小针梁因局部应力过大产生扭曲变形。

2.2.4 液压系统

液压系统应采用双平移油缸，且平移座采用圆角设计，减少推进阻力，轻松实现台车的横向平移，实现立模、脱模及横竖向定位调节。

2.2.5 丝杠定位加强系统

丝杆定位采用一边铰接在门架上，另一边铰接在边模通梁上，将左右边模、顶模分别同门架连接成一体，对模板起到进一步加强的作用。

2.2.6行走系统

台车采用轮系行走装置，同时必须配有制动装置，用电动卷扬机牵引行走，行走轮轨道中心距1.04 m，门架侧面相对于针梁四角边缘必须安装有侧向导向轮，减少台车行走中的针梁与门架间的侧向摩擦阻力。

2.2.7 抗浮装置

在砼浇注过程中混凝土会对台车产生较大的浮力，所以应在模板自由段位置和已衬砌端均需设置抗浮装置。采用左右、上下全方位抗浮定位装置，有效确保台车在施工过程中的位置偏移。

2.2.8 电气控制系统

电气控制系统主要对油泵电机的启停及电动卷扬机电机的启停及正反转、制动进行控制，采用三相四线制供电，控制线路采用36 V安全电压控制，并设有欠压、超压、过流等多重安全保护装置，以防止电气元件损坏。

2.3 针梁模板台车主要参数

台车长10.20 m，立模后全圆形断面外径4.02 m，针梁长27.30 m，卷扬机驱动台车行走速度5 m/min，液压站工作压力16 MPa，流量23 L/min，竖向升降油缸Φ200/125×300 mm，右侧边模油缸Φ100/50×330 mm，左边模油缸Φ100/50×350 mm，顶模油缸Φ100/50×500 mm，水平平移油缸Φ100/50×200 mm，最小转弯半径不大于50 m。

3 针梁台车现场安装与调试要点

3.1 安装前期准备工作

1)将安装场内杂物清理干净，留有长30 m以上的距离；

2)台车在洞内安装前，隧道顶部位置预埋起吊锚杆7根，锚杆端头焊接吊环，并要做承载试验，单根锚杆承重需大于5 t，横向布置4个锚杆；

3)场地内配备用电源，将液压油箱和传动机构加注润滑油脂到规定值；

4)放样定位出该隧洞衬砌段砼底部坐标及底模两侧的相对位置坐标，并做好临时支撑。

3.2 针梁台车组装与调试过程及要点

3.2.1 组装顺序

按照从下到上顺序的进行组装，即：①浇筑底板混凝土；②安装底模；③安装门架；④安装轮架总成；⑤安装左侧边模；⑥安装右侧边模；⑦安装针梁；⑧将模板收至拆模状态；⑨刷脱模剂；⑩移动台车至衬砌仓面。

3.2.2 调试要点

1)立模调试：①升起竖向顶升油缸，支撑牢固台车前后底座，并固定底模；②操纵控制阀横向油缸和竖向油缸，使两侧边模张开，立即升起顶模，拧紧千斤顶，将模板支撑牢固；③用全站仪校正模板位置，调整顶升油缸和侧向油缸使模板就位，使模板断面中心点在隧洞断面中心线；④用木模板立模封堵头。

2)调试脱模：①缓慢松开千斤顶，回位顶模油缸，脱离顶模；②先将侧模支撑丝杠连接销全部拔掉并放下丝杠，收缩右侧油缸回位，将右侧模脱模，再收缩左侧油缸，使左侧模脱模；③操纵升起顶升油缸，将针梁两端升起一定高度，由针梁带动门架一起缓慢上移，门架进一步举升台车整体使底模和成型混凝土面分离；④最后收回针梁顶升油缸，脱模完成。

3)行走调试：①完成脱模后，将连接模板各丝杠锁定，模板固定，通过针梁卷扬机牵引门架行走轮，使台车整体沿针梁导轨移动到下一仓位置；②利用千斤顶按压底模就位，操纵控制阀竖向油缸和横向油缸，使两侧边模张开就位，再用连接丝杠进一步调校模板并用锁销固定；③最后用卷扬机移动针梁。

4 洞内混凝土衬砌施工

4.1 建基面处理

用空压机风管吹净洞内建基面上的灰尘和碎屑，再用水枪清洗干净，排净积水。在砼浇筑准备工作就绪后，在基建面上先铺3 cm左右的水泥砂浆后浇筑。

4.2 混凝土浇筑

4.2.1 混凝土入仓

控制混凝土塌落度在16 cm～18 cm范围内，采用泵送入仓，将泵管末端软管插入浇注口入仓。

4.2.2 底模浇筑

立模完成后，底模浇筑混凝土浇筑采用平浇法，混凝土经由底模的浇筑工作窗入仓，进行人工平仓振捣，入仓砼应随浇筑随振捣。

4.2.3 边模浇筑

底模浇筑完成，进行边模浇筑，将输送混凝土泵管末端软管插入浇注口入仓的软管插入边模工作窗口入仓，分层浇注，控制浇筑速度，采用两侧交叉入，使仓面同时上升，高差不大于5 cm，浇筑一定高度后及时振捣，并控制好振捣时长，保证混凝土质量。

4.2.4 顶模浇筑

边底模浇筑完成，用退管法进行顶模浇筑，将混凝土输送软管插入顶模注浆口浇筑并随时观察情况。当浇筑满时泵送停止，封住顶模注浆口，进行振捣。

4.3 施工缝处理

洞纵向施工缝浇筑前对老混凝土面进行凿毛，除去灰浆，形成毛面，使表面露干净小石为止，在重新浇混凝土时，应在缝面上铺3 cm左右的水泥砂浆。

4.4 混凝土养护

当隧洞顶拱达到4O%～50%的混凝土设计强度后再脱模，拆模时应清理掉止水带上残渣。拆模后立即洒水养护，且砼养护周期不应少于15天。

5 结语

针梁台车在镇安抽水蓄能电站2#泄洪排沙洞混凝土衬砌施工中应用后，混凝土质量和经济效益均达到预期效果，确保了施工进度，为类似工程施工积累了相关的经验。