内外模整体式钢模台车在现浇大直径混凝土涵管中的应用

内外模整体式钢模台车在现浇大直径混凝土涵管中的应用
在大直径混凝土涵管施工中，为了加快施工进度、降低工程造价，提高工程施工质量，研制了内外模整体式钢模台车装备。

本文主要针对内外模整体式钢模台车在现浇大直径混凝土涵管施工中的应用做简要的阐述。

标签：内外整体式；钢模台车；大直径混凝土涵管
老挝赛德三水电站位于老挝南部占巴色省，湄公河支流Xedon河的支流Xeset河上，为一引水式电站，项目主要任务为发电，并兼顾下游河段环境生态用水等要求。

工程等别为Ⅳ等，工程规模属小（1）型。

该项目引水线路有压涵管段设计采用钢筋混凝土现浇涵管，进口端接引水明渠，末端接调压井。

涵管段全长1350m，承压最大水头8.0m，涵管内径2.8m，壁厚25cm，平底宽286cm，标准节长度12.0m，共108节，5处转弯和连接段。

为了能确保有压涵管的施工质量及施工进度，通过多种方案对比，项目最终采用了内外模整体式钢模台车方案。

通过施工过程中对钢模台车结构、混凝土和钢筋施工工艺的改进，有效解决了大直径薄璧有压混凝土涵管的施工难题。

提高了生产效率，按期完成施工并节约工程成本约180万元。

1、有压涵管施工难点
1.1结构尺寸大，施工质量控制要求高、难度大
涵管的大直径（内径2.8m）、薄壁结构（壁厚0.25m）、单节长度长（12m）和有压防渗的要求制约了涵管只能采取现浇的方式施工单节必须一次浇筑成型，施工难度大，质量要求高。

除了满足混凝土工程质量验收规范外，业主和设计方对有压涵管质量要求高，当出现严重蜂窝、露筋等质量问题时，涵管将做报废拆除处理。

涵管采用薄壁、全圆断面型式，如何控制砼浇筑质量及施工外观质量，是工程施工的一个難点。

1.2工期相对紧迫
老挝地处东南亚，雨季降雨量大、持续时间长，基本不具备涵管施工条件，如要在雨季施工，则需大量增加投入成本。

按施工进度计划分析，涵管段施工属于施工处于项目关键线路中的关键点上，它的施工质量与进度，直接影响着项目能否提前发电和按时移交。

本项目有压涵管段施工计划工期为两个旱季完成施工，即总体工期安排中的第二、第三个旱季。

计划工期约365天，扣除节日、天气及其他因素影响，要求平均每3天需完成一节标准节（12m）。

如果按照常规普通内外全散板支模浇筑
方式进度需要8-10天才能完成一个标准节，要满足上述工期要求需要布置4个以上工作面同时施工才能满足，工期压力非常紧迫。

2、大直径涵管国内外施工现状
当前国内外大直径输水涵管型式除现浇混凝土涵管外、还包括HDPE管和钢波纹管内衬等型式。

但由于老挝地处内陆，无相应生产厂家，且交通条件差，长距离运输大直径成品管材极不经济；
当前国内外现浇混凝土涵管模板主要成熟型式包括：内外桁架加散板型式、针梁内模与桁架加散板外模型式，而内外模整体式台车相关应用及检索到的资料极少。

内外桁架加散板型式方案虽然可以同时开展多个工作面确保工期，但需大量增加施工人员和模板加固周转材料，架立钢筋、对拉钢筋等辅材以及后续拉筋头止水处理等工程量大，不经济。

同时由于整体性不好，质量控制难度大，及存在安全风险。

针梁、内模与桁架加散板外模方案至少需投入两套模板，作业人员、周转材料用量相应增加，也需采用架立钢筋、拉杆等辅材，消耗量同内外桁架加散板型式方案一样较大。

3、内外模整体式钢模台车制作方案
3.1台车模板结构
3.2台车设计方案说明
台车内外模板按照标准节长度设计，长度为12m，其余尺寸也与涵管尺寸对应。

台车外模行走均由电机控制，行走速度为5米/分钟；外模模板在水平方向可调节，调节范围为0-80mm；模板的定位与脱模采用液压系统控制。

台车内模采用针梁模板型式，模板的相对移动采用卷扬机卷动控制，卷扬机钢丝绳线速度为3.3米/分钟，移动减速采用电机减速驱动；脱模时内模针梁固定不动，模板的脱模及升降采用液压控制油缸实现；模板及针梁设置有30mm间隙，两者的控制采用两套独立液压系统，在砼浇筑施工时相对固定；
4、试验段施工问题及改进措施
项目结合生产进行试验段施工，即在设计线路上进行标准节的施工，拆模后进行质量检查，分析缺陷产生原因，改进施工设备和工艺。

4.1试验段施工质量问题分析
试验段拆模后，现场检查情况如下：蜂窝麻面较多，面积占内表面积达5%左右；出现局部露筋，面积累计达0.5m2；缺陷出现部位均位于外模相邻下料窗口之间的涵管内壁反弧段部位。

无贯穿性洞、隙等影响使用功能的质量缺陷。

根据现场实际检查情况，引起质量缺陷的主要原因是“骨料离析”和“漏震”，分析施工工艺、施工设备和相关资料，确认末端原因如下：外模作业窗口设置不足：窗口不足，间隔过大，导致混凝土入仓后平仓距离远，导致骨料集中，同时无法确保软轴震捣器震捣到位，作业人员“盲震”，漏震情况无法避免；混凝土坍落度不够：流动性不足，反弧段混凝土充盈不足；混凝土入仓跌落高度大，造成一定程度骨料离析；根据设计单位意见和施工规范，对试验段缺陷部位进行缺陷处理。

4.2钢模台车改进措施
为了改善上述问题，针对钢模台车增加作业窗口和设置简易溜槽。

1）增加作业窗口
在现有两排操作窗口，即入仓、振捣窗口，在此基础上增加两排操作窗口，为确保外模板刚度，和现有窗口呈梅花形布置，并设置加劲肋。

增加窗口，缩短了相邻窗口间距，便于振捣器振捣和观察。

同时，由于窗口也用于入仓，减小了跌落高度，有利于避免粗骨料集中。

2）设置简易溜槽
采用简易溜槽，混凝土入仓时，设置小型溜槽，避免离析
5、内外模整体式钢模台车施工工艺
经过现场试验段施工改进工艺后，最终确定内外模整体式钢模台车施工工艺流程为：钢模台车初次组装→内模就位→钢筋绑扎→外模就位→混凝土入仓、振捣→外模移出→内模移出→养护，且在涵管施工中需要把控关键混凝土入仓、振捣施工工序，确保涵管施工质量。

1）台车初次组装
台车初次组装在厂家人员指导下完成，主要配合设备为25t汽车起重机一台。

2）内模就位
内模通过液压装置、连接件与针梁框架连接，通过绞盘装置，在针梁支撑下实现平移。

同时，针梁也可以内模为支撑进行平移，从而实现已浇筑管节的内模脱模。

每次钢筋绑扎之前，内模表面需进行清理，并涂刷脱模剂。

3）钢筋绑扎
钢筋在加工场加工成型，根据管内外环筋的曲率制成环形钢筋弯曲平台，并利用平台制作环筋，运输车运至现场安装。

在绑扎中首先在内模顶部设置1排架立钢筋，且钢筋间距1m，并在架立钢筋上固定纵向钢筋，然后再进行内环环向
钢筋绑扎。

4）外模就位
外模经液压装置和连接件与外模框架相连，外模框架采用轨道式行走机构，由绞盘装置牵引，实现平移。

钢筋绑扎完成，经监理工程师验收通过，进行外模就位操作，外模同样需涂刷脱模剂。

5）混凝土入仓、振捣
混凝土在拌和站拌制，采用泵送二级配混凝土，碎石骨料最大粒径20～40mm，要求和易性良好，坍落度13～15cm。

混凝土由搅拌车运至现场，混凝土泵送车泵送井操作窗口入仓，且需要控制混凝土浇筑的速度，且为了避免大体积混凝土浇筑后出现温度裂缝，需要采取分层浇筑方式，且需要控制两层混凝土浇筑时的间隔时间，分层厚度40cm，入仓速度不大于6m3/h。

同时，在浇筑混凝土后，需要采用插入式软轴振捣器振捣，确保混凝土涵管结构的密实度。

6）外模移出
在混凝土浇筑完成后，养护12h后，采用人工拆除模板堵头，并在拆除过程中需要注意保护橡胶止水带，避免撕裂止水带，影响止水效果。

然后移出外模，先松开横向千斤顶，并利用横向油缸使得模板与混凝土脱离，实现外模脱离混凝土的目的。

7）养护
涵管内壁采用涂刷养护剂养护，外壁采用覆盖土工布、洒水养护，养护期不小于7天。

4 浇筑工序质量控制要点
1）入仓速度：严格控制入仓速度，在不产生冷缝前提下，宜慢不宜快，具体控制要求为：底部1/3部位（按断面的垂直高度方向），砼入仓时间不小于3小时；中部1/3部位，砼入仓时间不小于2小时；顶部1/3部位，砼入仓时间不小于1小时；
2）入仓方式：利用操作窗口，由泵送软管，依次、循环入仓，不得间隔（窗口）入仓或单窗口集中入仓。

3）振捣：作业人员佩戴照明头灯，在可视状态下进行振捣和观察，避免漏振、过振，确保振捣质量。

6、工艺效益分析
经实践证明，内外模整体式钢模台车（包括结构设计和改进、施工成套技术和工艺）与同类研究和技术进行比较，有以下优势：
能满足保障现浇涵管外观尺寸的刚度要求，由于模板整体性好，外观质量有保障。

本项目有压箱涵施的外观尺寸合格率为100%；在满足现浇抗浮力需求基础上设备总重更合理，本项目设计的台车总重量约100t。

施工周期短，工效高，每节涵管（12m）施工标准周期为3天。

质量有保障，因下料窗口改进更合理，有利于控制施工质量，采用该工艺实施后，有压箱涵分部工程合格率100.0%，优良率87.6%。

施工成本节约，在本项目只需投入一套设备即可满足工期要求，同时能节省架立钢筋、拉杆等辅助材料用量，节省模板加固周转材料的用量及损耗，降低了支模人工成本，收益远大于钢模台车的加工费用。

7、结论
综上所述，内外模整体式钢模台车具有针对性强，使施工变得简单，且质量易于控制，还能极大地节约施工成本，具有明显的经济效益与显著的社会效益，主要创新点有：在现浇非预应力大直径有压混凝土输水涵管中，应用内外模整体式钢模台车，可加快施工进度，降低施工成本，质量、安全有保障；改进了钢模台车结构，并提出了未来台车结构设计的思路，除整体刚度和性能符合要求之外，还必须满足混凝土浇筑工序质量控制的要求。

參考文献：
[1]单向工作面布置四台钢模台车在隧洞衬砌施工中的应用[J]. 宋金波，强勤国. 水利建设与管理. 2012（11）
[2]大直径现浇混凝土涵管模板结构形式探讨[J]. 吴邦岳，李珙. 广东水利水电. 2004（03）。