维普资讯 http://www.cqvip.com 第33卷第8期 2007年8月 水力发电 文章编号:0559—9342(2007)08—0045—04 水布垭水电站尾水隧洞钢模台车 比选优化应用 李社宏 ,黄明强・,黄云龙 (1.中国水利水电第八工程局,湖南长沙410007;2.清江水布垭工程建设公司,湖北宜昌443002) 关键词:钢模台车;尾水隧洞;衬砌混凝土;水布垭水电站 摘要:简要介绍了水布垭水电站钢模台车的引进、安装、运行、拆卸的整个施工过程,作为一项较先进的施工技 术,钢模台车的使用,为边顶拱浇筑混凝土提供了优质高效的施工手段,保证了尾水隧洞衬砌混凝土施工的质量和 进度。 The Choose and Appficafion of Steel Carriage in Tail Tunnel of Shmbuya Hydropower Station Li Shehong ,Huang Mingqiang ,Huang Yunlong2 (1.Sinohydro Engineering Bureau 8,Changsha Hunan 410007; 2.Qingjing Shuibuya Project Construction Co.,Yiehang Hubei 443002) Key Words:steel carriage;tail tunnel;concrete lining;Shuibuya Hydropower Station Abstracts:This paper introduces the whole process of the introduction,installation,operation and disassembly of the steel carriage.As an advanced construction technique,the use of steel carriage has guaranteed the construction quality and progress of tai1race tunnel S concrete lining. 中图分类号:TV536(263) 文献标识码:B 1工程概况 水布垭水电站4条尾水洞垂直于主厂房轴线呈直线布 置.各洞纵轴线中心间距31.0 m。1号交通洞和1号施工支 洞是4条尾水隧洞施工的对外交通通道,1号施工支洞下游 壁(桩号0+69.65)以下为尾水洞下段,1~4号尾水洞下段包 2钢模台车设计制造 为满足尾水洞衬砌混凝土施工质量和进度要求,经过反 复研究和对同类工程调查比较,决定尾水洞标准段衬砌混凝 土采用钢模台车施工 钢模台车分全断面式和边顶拱式两种,全断面式钢模台 括中间标准段和上下游渐变段.各洞标准段轴线长度分别 为:197.79、192.35、186.9、181.47 m,1~4号尾水洞标准段均为 车又分为针梁式和穿行式两种,针梁式台车对衬砌混凝土施 工交通影响较大,且存在隧洞下部混凝土表面气孔问题,而 斜坡段.洞轴线与水平面夹角分别为:550 ̄、5.65。、5.82。和 5.99o。标准段均为圆形衬砌断面,设计开挖断面直径为13.7 m.开挖初期支护后洞径为13.3 m。断面采用钢筋混凝土衬 砌.衬砌厚度均为1.0 m,衬砌后直径为11.30 m。 穿行式台车为近年开发的新技术。全断面式针梁钢模台车的 质量为141 t.边顶拱式钢模台车质量为105 t(含液压系统), 两个方案相差36 t。采用边顶拱式钢模台车时.底拱混凝土 超前施工,底拱混凝土浇筑后安装支座、轨道梁、固定钢轨, 1~4号尾水洞衬砌混凝土量合计37 769 m,,其中标准段 29 309 m3。施工程序为先施工3、1号尾水洞,再施工4、2号 尾水洞。每条尾水洞衬砌混凝土按设计要求分块进行浇筑, 标准段分块长度一般为9 m,调节段设在上下游端。1、2、3、4 号尾水洞标准段分别设22、22、21、21个浇筑块,每块又分为 底拱和和边顶拱两层浇筑.底拱为隧洞下部圆心角100。范 围,9 m块底拱仓混凝土量为97 m ,边顶拱为隧洞上部圆心 角260。范围.9 m块边顶拱仓混凝土量为251 m 。混凝土采 用二级配泵送。 形成钢模台车运行基础。底拱混凝土在尾水隧洞下部3 m高 的范围内,施工难度较小,底拱采用散钢模,用钢管围楞加拉 模筋固定,底拱中部2 m多的范围不立模,样架控制、人工抹 面.可以保证混凝土的表面质量,且底拱施工方便、模板成本 小。经过多方案的经济技术比较和调研,最后决定尾水洞标 收稿日期:2007—07—16 作者简介:李社宏(1966一),男,陕西宝鸡人,工程师,主要从事 水工建筑施工管理工作. Water Power Vo1.33. vo.8固 维普资讯 http://www.cqvip.com 水力发电 2007年8月 准段衬砌混凝土采用两台(bl1.3 m ̄9 m边顶拱式钢模台车 施工.先用于3、1号尾水洞施工,然后分别拆转到4、2号尾 水洞使用。 水布垭尾水洞标准段采用的边顶拱钢模台车主要由行 走机构、台车架、横送装置、托架、模板组、手动撑杆、平台、导 向装置、液压系统等组成。除液压控制系统外,钢模台车的总 质量为101 t。其中台车架30 t、顶模组19.3 t、侧模组31.2 t、 托架5.9 t、行走装置3.8 t为主要构件(总质量90.2 t)。顶、侧 模板组总质量50.5 t,和一般的定型钢模板加工相同。液压系 统(包括油缸和操作泵)从生产厂家采购。行走装置由8个行 走轮、2台50 kN卷扬机和相应滑轮组、地锚等组成,在制造 厂对钢模台车各构件进行预拼装、校模和运行调试,合格后 编号分拆,运输到工地组装使用。 3钢模台车安装 以最先施工布置在3号尾水洞的1号钢模台车进行介 绍,3号尾水洞标准段洞轴线与水平面之间的夹角为5.82。, 钢模台车行走轮须通过轨道支撑固定在斜坡上。顶模组共有 5块顶模,总质量19.3 t,每块质量3.86 t,为钢模台车的最重 单块构件。轮廓尺寸较大,单块顶模的轮廓尺寸为8 mx1.8 m ̄1.79 m(长×高×宽)。现场安装在+13.3 m的隧洞内进行, 安装就位后的模板至洞壁最大净空只有1.2 m(模板安装就 位后用液压油缸向外支撑0.2 m到设计位置。衬砌混凝土厚 度1.0 m),空间狭窄,洞内施工环境较差,且安装作业是在 5.82。(1:9.81)的斜坡上进行,有一定的施工难度。 3.1钢模台车轨道安装及台车行走 轨道安装施工程序:先浇筑底拱,同时预埋螺栓沿纵向 每1 m布置1个支座,支座通过底部钢板与预埋螺栓用压紧 螺母连接固定,支座上铺轨道梁,用螺栓连接固定。轨道梁上 铺P38钢轨,用压板连接固定。轨道间距5.5 m,供钢模台车 行走。 底拱最大浇筑块长度为9 m。钢模台车前后行走轮的中 心间距为10.8 m,实际布置25 m长轨道。通过拆、装周转不 断向前延伸,满足了衬砌混凝土浇筑的要求。钢模台车安装 时,根据安装方案要求,临时延长轨道。 3号尾水洞钢模台车轨道与水平面之间的夹角为5.82。。 加上液压控制系统及施工操作平台等在内的钢模台车总质 量为110 t,重力产生的沿轨道方向的下滑力为l11.5 kN,再 加上摩擦力,钢模台车上坡(向下游)行走时,需要的牵引力 为200 kN,布置两台卷扬机通过两只动滑轮牵引台车可满 足要求,生产厂家的设计是在钢模台车轨道下游端头处左右 侧各布置1台卷扬机,在钢模台车下游左右行走轮处各挂1 只动滑轮,卷扬机钢丝绳的另一端锚固在下游岩壁处的地锚 上,通过动滑轮牵引台车。实际施工中采用两台JM一5慢速卷 扬机固定在钢模台车上游侧的平台(现场加工)上,在底拱混 凝土下游端头布置1根横梁,利用底拱混凝土抵住横梁,卷 扬机钢丝绳通过挂在横梁上的转向滑轮牵引台车。水布垭工 程施工时将卷扬机布置在钢模台车上,可方便运行指挥。下 坡运行时开动卷扬机放绳,钢模台车可依靠重力产生的下滑 mer Pouw o1.33 .8 力自行行走。 3.2钢模台车构件拼装 钢模台车台车架总质量为30 t,主要由左右两侧各3榀 排架(共6榀)、端部横梁、侧部横梁和中间横梁组成。先在后 方钢模台车构件堆放场地拼装好左右两侧的6榀排架,各构 件之间用螺栓连接。排架单榀质量为4 t,轮廓尺寸为5 m ̄4 m ̄0.4 m(长×宽×高),拼装好后运到现场组装。其余构件现场 拼装,主要有行走装置、顶模、侧模、托架等。 3.3钢模台车现场组装方案 钢模台车的顶、侧模组(模板)沿水流方向分为5块,每 块宽(沿水流方向)1.79 m,另有0.2 m宽的搭接段模板(质量 为1.1 t),合计沿水流方向长度9.15 m,满足了9 m浇筑块的 长度要求。顶模组总质量19.3 t,每块质量3.86 t,为钢模台车 的最大单块构件,侧模组总质量31.2 t,每块质量3.12 t。钢模 台车的模板构件质量大且轮廓尺寸大,较难现场组装,其中 单块顶模的轮廓尺寸为8 mx1.8 m ̄1.79 m(长×高×宽)。 主要现场组装(吊装)方案:在3号尾水洞桩号0+247.7 和0+249.7附近的两榀支护钢拱架上焊8个吊耳.挂手拉葫 芦吊装两侧侧模。在其中1个通风孔处(桩号0+248.7)扩挖 1个小坑,在高程230 m排水洞通风孔(+219 mm)处布置钢 梁悬挂钢丝绳,下挂滑轮组形成主吊点,在主吊点上游的3 号尾水洞底板上布置1台50 kN卷扬机吊装。 钢模台车安装前,底拱混凝土浇完了下游2块。共17-3 m(桩号0+259~0+276.3),为满足主吊点(桩号0+248.7)的吊 装要求钢模台车安装轨道须向上游延长21 m.即到桩号0+ 238。钢模台车现场组装施工程序:轨道安装一门架安装(行 走轮安装一台车架安装一操作平台安装一顶模托架安装一 操作平台铺设一液压操作系统就位)一模板吊装,模板安装 顺序从台车下游端向上游端依次安装一液压油缸安装一侧 模操作台安装一丝杆千斤顶安装一就位调试一验收。钢模台 车安装方案如图1所示。 3.4钢模台车安装施工 钢模台车安装施工时,首先对钢模台车构件进行清点、 编号,拼装好台车架左右两侧的6榀排架。同时在尾水洞已 浇筑的下游2块底拱混凝土上(共17.3 m长)安装轨道,轨 道另须向下游延伸2 m以满足浇筑最下游1块时模板的位 置要求。在轨道上安装行走装置,用夹轨器固定,完成上下游 左右两侧共4榀排架的安装,用12号槽钢临时支撑固定后 再安装中间的2榀排架,最后再组装上端部横梁、侧部横梁 及中间横梁形成台车架,以上施工由160 kN(部分用80 kN) 吊车停靠在下游第3块底拱位置吊装完成。 台车架形成后,靠上游以台车架底层的左右两根侧部横 梁为支撑沿横向(垂直洞轴线方向)布置牵引卷扬机平台,安 装2台JM一5卷扬机,在底拱混凝土下游端头布置横梁。挂转 向滑轮牵引台车,安装电气线路后调试运行台车牵引系统。 按现场组装(吊装)方案,完成主吊点的施工,同时根据 安装要求将轨道从已浇筑的下游第2块底拱混凝土端头向 上游延长21 m,采用钢栈桥支撑轨道,20a工字钢做支架 (立柱),间距1.0 m,各根支架用3根+28锚筋(深入基岩1.0 维普资讯 http://www.cqvip.com 第33卷第8期 李社宏,等:水布垭水电站尾水隧洞钢模台车比选优化应用 图1钢模台车安装方案示意(单位:mm) m)锚固焊接。用12号槽钢加固连结(槽钢交点处背靠背焊在 一拱。一个标准块(9 m长)的边顶拱仓混凝土量为251 m3,实 际混凝土浇筑时间为20 h左右,24 h后脱模,钢模台车运行 到下一个浇筑块。钢模台车实际按以下步骤和方法操作运行。 4.1 台车定位 (1)检查待浇仓面的已扎钢筋是否突出保护层,否则会 影响台车的水平运行并且在调模板时会顶坏模板。 起),轨道上游未端各设置1个车挡(挡载力100 kN)。在台 车架上铺设操作平台,安装4个顶模油缸、2个横送油缸、液 压工作站就位,安装托架平台。完成模板安装前的各项准备 工作后,对主吊点系统组织验收。 原钢模台车安装方案是先分块吊装两侧侧模,再吊装中 间顶模,用定位销连接后完成1组顶、侧模的安装,然后再进 人下一个循环,依次完成其余4组顶、侧模的安装。实际施工 中发现模板吊装后安装顶、侧模之间的定位销很困难,再加 上从230 m高程排水洞布置钢梁通过通气孔挂钢丝绳形成 (2)取下左、右两侧的夹轨器,松开与钢轨接触的4个丝 杆(间隙要求在5 cm左右)。 (3)打开电源总开关,同步启动两台卷扬机。移动台车至 少需要6人,2人开卷扬机,1人检查两侧钢丝绳的张紧度,1 的主吊点很可靠.最后采用了整体吊装方案,即在轨道上铺 型钢和枕木形成平台.将一组顶、侧模板用主吊点和160 kN 人在操作平台上观察前进方是否有障碍,2人检查轨道轮与 钢轨的接合受力及变形情况。卷扬机操作人员只要听见停车 Vl令必须立即关掉电源总开关.同时使卷扬机回到零挡位)。 (4)在测量人员的配合下使台车模板停在待浇块的施工 缝处。 吊车吊装后平放在平台上,用定位销连接形成整体,在顶模 上并排焊2个50 kN吊耳(安全系数取5.0),穿卸扣挂在主 吊点吊钩上起吊.用挂在洞壁钢拱圈上的手拉葫芦和吊车配 合导向进行吊装.台车架行走到主吊点下安装最下游1组 顶、侧模的位置,吊装一组顶、侧模放到托架上连接固定,依 次完成其余4组顶、侧模的安装,台车架再退到下游,搭平台 拼装下游第二组顶、侧模板,重复以上施工过程,从下游到上 游依次完成其余4组顶、侧模的安装。3 d时间完成了全部5 组顶、侧模板的安装,比原计划工期缩短1 d时间。 在顶、侧模板组端头拼装0.2 m宽的搭接段模板,再安 装模板的34根撑杆、12个侧模油缸,焊接走道及栏杆,调试 (5)关掉总电源,装上夹轨器,拧紧4个丝杆使之与钢轨 完全接合。 4.2处理模板 (1)用铲子或打磨机清除残留在模板上的混凝土。 (2)将脱模剂从下往上均匀地涂在模板上(应尽量不让 脱模剂滴在已扎好的钢筋网上)。 4.3调模板 (1)启动液压工作站,检查油泵压力及各个油缸相应的 节流阀的开启状况。松开托架横梁下的4个丝杆。 (2)调节前后两个横送油缸,使台车中心与隧洞轴线重 液压系统.在第1块边顶拱浇筑部位调试钢模台车,通过验 收后投人使用。 4钢模台车运行操作 尾水洞衬砌混凝土分底拱和边顶拱两次成形,底拱对应 的圆心角为100。.边顶拱对应的圆心角为260。。标准段边顶 合(在调节横送油缸时,两个油缸应大概同步,否则会使整个 托架变形。并且压力表读数超过20 MPa时应检查是否有相 反则的丝杆阻碍)。 (3)完全打开4个顶模油缸节流阀,使4个油缸同步上 升15 cm左右.然后关闭上游方向的两个顶模节流阀。单独 调节下游方向的顶模油缸让顶模搭接模板完全与下游块混 凝土接合。然后关闭下游方向的两个顶模油缸的节流阀,打 拱混凝土浇筑从下游至上游(下坡)逐块进行,底拱比边顶拱 超前3~5块浇筑,拆转轨道以保证钢模台车的运行。台车定 位、调模后,安装端头封堵模板,采用泵送混凝土,左右两侧 同时浇筑.对称上升,最后由布置在顶模上的冲天管进料封 开上游方向顶模油缸的节流阀并单独使之达到指令的位置。 I|.re, .33、IJ_8嚣藤 维普资讯 http://www.cqvip.com 水力发电 2007年8月 最后关闭4个顶模油缸节流阀,拧紧托架下的4个丝杆。 (4)打开侧模油缸节流阀、使之到达指定的位置(当侧模 油缸不完全同步时,可关闭运动较快油缸的节油阀,单独调 节运动较慢的油缸使之同步)。关闭所有侧模油缸节流阀。 (5)装上左右两侧34根撑杆。 4.4混凝土浇筑 (1)混凝土浇筑时应保持两侧同时浇筑,两侧高差不能 超过50 cm。 (2)浇筑每隔1 h左右应检查8根丝杆和34根撑杆及4 个夹轨器的松紧。 4.5脱模 (1)混凝土浇完后8 h,拆除侧模下部的20个压紧螺母, 卸除左右两侧34根撑杆。12 h后脱开侧模(当3个侧模油缸 同时供油不能脱开模板时,可以关闭上游或者下游向的1个 侧模油缸节流阀,增大其他两个油缸的流量,当模板松动后, 再打开关闭的节流阀,使3个油缸同时工作)。 (2)混凝土浇完后24 h,松开托架下的4个丝杆(间隙大 约30 cm左右)脱开顶模(当顶模油缸不同步时可打开快速 回油管,使之同步)。 5钢模台车拆卸 现以最先进行拆卸施工的布置在3号尾水洞的1号钢 模台车为例进行介绍。 5 1 概述 3号尾水洞标准段边顶拱混凝土浇筑完成后须对钢模台 车进行拆卸,以后用于4号尾水洞的边顶拱混凝土浇筑。 钢模台车浇筑完3号尾水洞标准段最后一块混凝土脱 模后.移动到上游渐变段进行拆卸。因为渐变段顶拱混凝土 模板需要用钢模台车架来支撑,现将钢模台车拆卸分二步进 行:①拆卸顶、侧模组、托架及液压系统等;②拆卸台车架及 行走装置。拆卸后运到设备堆场存放。 第一步拆卸的主要构件为顶、侧模组,共5组,每组由1 块顶模和两块侧模组成,预模单个质量为3.86 t,侧模单个质 量为3.12 t,每组模板总质量为1O.1 t,每组模板的整体轮廓 尺寸为10.55 mx9.3 mx1.79 m(宽×高×厚)。 5.2拆卸方案 (1)吊点布置。在桩号0+8.0位置布置1个150 kN吊 点。如图2所示。 图2钢模台车拆卸方案示意 (2)轨道布置及钢模台车行走。将标准段的钢模台车轨 豳 er PouPr Vo1.33.No.8 道改变坡度后向上游延长到渐变段以满足拆卸施工及渐变 段顶拱混凝土模板支撑的要求。因渐变段轨道坡度较缓(坡 度为1:24.3).台车无法靠重力产生的下滑分力自动向上游 行走,经计算向上游行走时需要62 kN的牵引力。现在桩号 0+3.0位置左右各布置1个地锚(同钢模台车卷扬机地锚), 在地锚上左右各挂1个50 kN手拉葫芦,牵引钢模台车轮向 上游移动。向下游移动依靠布置在台车架上的两台50 kN卷 扬机,同标准段时的情况。须特别注意左右两侧牵引同步、上 下游移动之间的协调及运行安全。 (3)起重布置及拆卸施工程序。详见图1钢模台车拆卸 方案,同安装时的情况,在顶、侧模组上各焊两个50 kN吊 耳,通过160 kN钢卸扣挂在动静滑轮组的吊钩上,滑轮组与 吊点工字钢用钢丝绳套连接.再通过两个导向滑轮后由布置 在上游桩号0—35.62处的50 kN卷扬机升降来完成拆卸。向 上游移动台车,将上游第1块模板组移动到吊点下,从上游 向下游逐块拆卸模板组。 先将上游第1块模板组提升0.2 m使其完全脱离台车 架后,台车架移向下游,在下半洞桩号0+8.0附近左右各布 置1个30 kN吊耳(焊在钢拱圈上)。各挂1个30 kN手拉葫 芦作为模板组下降时的导向,通过卷扬机下降模板组,用下 部的手拉葫芦导配合160 kN吊车。使模板组下降并旋转后 放倒在渐变段底板上。参考安装时的情况在轨道上铺型钢及 枕木将模板组放稳.模板组与底板混凝土有接触的部位须铺 5 cm厚木板,下铺草袋等以避免损伤混凝土。 拆除连接件将模板组拆成3块,用160 kN吊车装车运 到堆场编号存放。以此类推完成全部顶侧模的拆卸。 通过吊点,由吊车配合完成上部托架及液压系统等的拆 卸、装运。 渐变段混凝土浇完后,将台车架移动到上游端头,参考 安装时的施工方法,用160 kN吊车作为主要设备完成第2 步,即台车架及行走装置的拆卸、装运。 6安全生产注意事项 (1)钢模台车安装、拆移要有详细的施工技术措施,主要 是吊装方案特别是洞内吊装难度大、对吊点、地锚要严格按 要求进行验收。 (2)运行时既要注意大车的运行空间又要重点注意下部 的轨道。因为轨道不是一次完成的,而是在施工中不断向前 延伸的。尤其是下坡方向不需动力就可下滑,一旦失去控制, 后果不堪设想。 (3)运行人员要设专人,且相对固定。 7结语 实践证明水布垭尾水隧洞标准段衬砌混凝土,采用经比 选制造的击l1.3 mx9 m边顶拱钢模台车作为可移动式定型 钢模板,为边顶拱的浇筑混凝土提供了优质、高效的施工手 段。钢模台车的安装、运行及拆卸已有较为完善和可靠的方 法,特别适合在长距离、大断面隧洞的衬砌混凝土施工中 采用