针梁式台车在混凝土衬砌中的应用

1 工程概况
开建桥水电站引水隧洞主洞全长 3 488 m, 起讫 里程隧 0+ 000~ 隧 3+ 488, 设计坡度 5 . 3674 , 结 构型式 为圆形, 净空直径为 6 . 2m和 6 . 5 m 2 种。 采用钢筋混凝土衬砌, 衬砌厚随着围岩类别的不同 而变化 : Ⅲ类围岩为 30 c m, Ⅳ类围岩为 40 c m, Ⅴ类 围岩为 60 cm ( 围岩分类按照水工分类标准 ) 。 整个隧洞共设置 4个施工支洞, 为保证工期, 制定 了组合模板和全段面针梁式钢模台车 分段同时施工、
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捣 , 底拱采用 2 . 2k W 附着式振动器和 1 . 1k W 插入 式振动棒联合振捣, 分层厚度 50 c m, 附着式振动器 2 一般按 照振 捣面 积 5 m 布置。边 拱采 用 采用 1 . 1k W 插入式振动棒分层振捣。混凝土浇筑结束 16~ 18 h 后 ( 使用缓凝型外加剂的时间还要延长 ) , 钢模可以脱模, 脱模的顺序为: 收缩抗浮千斤顶→收 缩侧向稳定丝杆→收缩顶模油缸→收缩左边模油缸 →收缩右边模油缸→顶升前后支座油缸拆底模→移 动钢模进入下一仓。脱模后模板, 刷脱模剂, 养护已 经浇筑的混凝土 , 养护时间不少于 7 d 。 4. 2 注意事项 4. 2. 1 台车操作注意事项 ( 1) 每个工作循环后要检 查各部位螺栓、 销子 松紧状态, 对各种连接件进行检查紧固。 ( 2) 台车卷扬、 丝杆千斤顶要定期润滑。 ( 3) 液压 系统要 无渗、 漏油 现象 , 液压 油要清 洁 , 工作时随时观察压力的波动情况。 ( 4) 钢模台车行走时, 针梁模板间应无风管、 水 管、 电线等障碍物。 ( 5) 如 非 特 殊 必 要 尽 量 避 免 台 车 长 距 离 空 行走。 ( 6) 每次移动后, 必须将台车调整到左右平衡 , 针梁水平, 中线在一条直线上。 4. 2. 2 混凝土浇筑注意事项 ( 1) 混凝土一定要保持连 续浇筑, 避免超过混 凝土终凝时间的中断 , 形成冷缝。 ( 2) 输送 泵应 尽 量靠 近 工作 面 ( 一般 不 超过 50 m ) , 避免浇 筑顶仓时压力过大造成输送泵损坏 或形成堵管。 ( 3) 必须要对称浇筑 , 两侧混凝土面高差不得 大于 50 c m, 防止 左右 不 平衡 形 成台 车的 偏 移或 转动。 ( 4) 底 拱的混凝 土浇筑 速度要 控制在 不宜过 快 , 避免在一个仓口长时间浇筑 , 防止台车的整体和 一端上浮。 ( 5) 附 着式振动 器同时 开启的 数量不 宜过多 ( 一般 4 台以 下 ) , 防 止震 动 过 大 造 成 各 连接 间 变松。 车和组合模板两种施工工艺 ( 1 号、 2 号支洞主要为 针粱式钢模台车, 1 号、 2 号支洞主要为组合模板 ), 通过施工过程中比较 , 针梁式衬砌台车较之组合模 板有在工程进度、 质量和施工成本方面均有较大优 势。现以设计、 施工条件相同的 2 号洞和 3 号洞上 游为例进行比较。 5 . 1 施工进度方面 3 号洞上游总长 600 m, 采用组合模板施工, 单 个循环长度为 20 m, 共计 30个循环。 2005年 11 月 开工 , 2006年 6 月底完工 ( 期间停工 1 个月 ) , 历时 7 个月 , 月平均进尺 86 m, 平均 7 d /循 环。 2号洞上游 总长 430 m, 采用组合模 板施工, 单 个循环长 度为 12 m, 共计 36 个循环。 2006 年 2 月初开工, 2006 年 4 月底完工 ( 期间停工 0 . 5个月 ) , 历时 2 . 5 个月, 月 平均进尺 172 m, 平均 2 . 1 d /循 环, 针梁式台车衬砌 速度是组合模板的 2 . 0 倍, 循环速度是组合模板的 3 . 3 倍。 5 . 2 施工质量方面 针梁式衬砌台车浇筑混凝土一次成型 , 浇筑大 面光滑平整 , 线形圆顺 , 无错台、 漏浆等质 量通病。 组合模板浇筑段, 模板之间易出现小的错台和漏浆, 整体线形为折线, 顶拱封口处采用木模板封口, 浇筑 面较粗糙等。 5 . 3 施工效益方面 5 . 3 . 1 生产人员数量 组合模板施工, 主要机械设备配置和针梁式衬 砌台车一致。工作面平均每 d 有生产人员 42 人 ( 包 括清底、 钢筋绑扎、 架管搭设、 立模、 浇筑混凝土等, 并考虑不同工种的闲置 ), 针梁式 衬砌台车施工工 作面平均每 d 只有生产人员 24人 , 组合模板是针梁 式衬砌台车工作面生产人员 1 . 75倍。 5 . 3 . 2 施工费用 采用针梁式衬砌台车施工费用, 在衬砌长度达 到 800~ 1 000 m 时 , 其费用为组合模板施工的 71 % ~ 69% , 并且在正常使用范围内, 施工长度越长, 其 费用降低率越高。
收稿日期 : 2007- 01- 30
2 个竖向油缸与针梁连接, 竖向油缸的伸缩可使针 梁上升和下降 , 以便模板垂直方向的对中调整, 从而 完成底模的脱模和立模 , 前、 后底座上各安装有 1 个 水平油缸 , 利用其左、 右移动来调整模板中心线与隧 洞中心线相吻合。卷扬牵引机构由摆线针轮减速器 驱动双卷筒作同步旋转, 钢模和针梁通过钢丝绳的 牵引作相对运动; 抗浮装置为钢模两端的四个抗浮 千斤顶, 制约上浮力的作用, 在前后抗浮架上安装四 个侧向千斤顶 , 使针梁和钢模不产生侧向位移; 行走 机构是由支座和多个滚轮等零件组成 , 共有四套行
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针梁式台车在混凝土衬砌中的应用
李清泰
( 中铁十 四局集团第一工程有限公司 摘 要 山东日照 276826) 开建桥水电站引水隧洞 设计为圆形断面 , 衬砌混凝土施工有其特殊性 。 叙述了针梁 式台车在 开建桥水电
站引水隧洞中的应用 , 阐述了针梁式台车的构造 、 工作原 理 、 衬 砌施工 方法以 及适用性 等 , 并与组合 钢模板 施工做 了比较 , 为类似隧洞衬砌施工提供了的参考借鉴 。 关键词 混凝土衬砌 针梁式台车 安装调试
图 1 针梁式钢模台车洞内构 造
模板总成全长 12 m, 共 8 组 , 每组长 1 . 5 m, 由 顶模、 左边模、 右边模、 底模 4 块组成 , 模板间用螺栓 联接。针梁总成总长 28. 5 m, 为装配式桁架组合结 构 , 由 4 组 X2 块组成, 它是钢模的受力支撑平台和 台车行走的轨道。梁框总成的下部与底模用螺栓联 接 , 构成一个门框式构架 , 在框架上、 下部安装有行 走轮系 , 针梁从门框内穿过, 框架上是安装边模、 顶 模伸缩油缸的支承面。水平和垂直对中调整机构安 装在针梁下面前、 后底座上, 前、 后底座上各安装有
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3 台车的洞内安装及调试
由于受洞内空间的限制 , 台车洞内安装无法直 接使用吊车 , 只能采用洞顶打锚杆挂设手拉葫芦吊 装的方法进行。 3. 1 安装 3. 1. 1 安装前的准备 ( 1) 选择长 30 m 并且围岩较好 (考虑锚杆支承 力 ) 安装场地, 对隧底或洞顶 130 范围进行扩挖 , 扩挖深度 0 . 8~ 1 . 0 m, 并对隧底进行清底处理。 ( 2) 根据钢模的直径、 纵向长度和单片针粱的
转弯段平行交叉作业 的总体方案。共配备了两套衬 砌台车, 1台 6 . 2 m, 负责 2 号支洞上、 下游衬砌施工; 1台 6 . 5 m, 负责 1号支洞上、 下游衬砌施工。其余区 段及转弯段混凝土采用传统的组合钢模板浇筑。
2 台车的构造及工作原理
2 . 1 台车的构造 全圆针梁式液压钢模台车总长 28 . 5 m, 衬砌长 度 12 . 0 m, 主要由模板、 针梁总成、 梁框总成、 水平 和垂直对中调整机构、 卷扬牵引机构、 抗浮装置、 行 走机构、 液压系统、 电气系统等组成, 见图 1 。
4 混凝土衬砌
4 . 1 主要施工方法 台车施工洞身衬砌按照 纵向分节、 环向整体、 分段流水 的 原 则进 行 浇筑 施工 , 纵向 分 节长 度 12 m, 2节组成一段进行流水作业。第一段清底施 工和钢模绑扎 , 第二段浇筑混凝土 , 依次循环。钢筋 绑扎利用针梁作为平台 , 用 150 和 50 钢管拼装 简易钢筋台车进行作业。混凝土采用 H ZS40 型自 3 3 动计量拌和站拌和 , 3 m 或 6 m ( 根据洞径选择 ) 混 凝土罐车运输, H BT 60 型输送泵 入仓, 纵向 由内向 外, 垂直自下而上对称水平分层浇筑; 顶拱利用顶部 模板 4 个浇筑窗依次后退浇筑 , 顶拱混凝土以 冲 天炮 方式入仓 ; 顶拱采用 2 . 2 k W 附着式振动器振
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走架安装在门架内针梁的上下方, 因此针梁可在行 走架的滚轮上 移动。液压 系统由 3 个 顶模油缸、 6 个侧模油缸、 4 个竖向油缸、 2 个水平油缸和泵站组 成 , 台车立模、 拆模、 定位找正工序都是靠液压油缸 的伸缩来完成; 电气系统采用 380 V 三相四线制供 电 , 主要对液压系统油泵电机的开关和卷扬机电机 的正、 反运转进行控制。 2. 2 台车的工作原理 2. 2. 1 钢模工作 拆模、 立模靠 3 组油缸完成。在顶模和边模的 对应的位置上安装螺旋千斤顶 , 油缸伸出 , 钢模定位 后 , 旋紧螺旋千斤顶以保证衬砌尺寸的准确性。立 模顺序为: 底模→左边模→右边模→顶模 ; 脱模顺序 为 : 顶模→右边模→左边模→底模。 2. 2. 2 台车定位 安装在底座上的竖向油缸可使台车上、 下移动 进行纵向调整; 水平油缸左右平移可使台车进行横 向调整。 2. 2. 3 台车行走 安装在针梁上的卷扬机用 2 根钢丝绳, 分别饶 过针梁端部和梁框上滑轮 , 固定在针梁两端, 针梁和 模板互为支点相对运动使台车前进。脱模前 , 收缩 底座竖向油缸, 悬吊底座, 针梁轨道落在底模行走轮 上 , 开动卷扬机使针梁向前移动, 到位后落下底座 , 进行脱模后 , 开动卷扬机反向运动, 钢模向前移动。 2. 2. 4 台车稳定 解决纵向稳定问题, 下有底座竖向油缸支撑, 上 有抗浮千斤顶固定, 使针梁和钢模紧密地结合在一 起 , 增加了整个台车的稳定性, 横向稳定装置是两对 可定位的伸缩千斤顶 , 安装在前后抗浮架上, 当台车 调整后 , 旋紧千斤顶, 支撑针梁 , 保证台车横向稳定。 宽度、 长度 , 分别在模板安装范围 ( 该台车为 12 m ) 顶部和大于单片针梁长度顶部安装范围 (该台车为 7 . 5 m ) 打入承重锚杆 , 其中模板顶部为 3 排 , 针梁 顶部为 2 排, 单根锚杆承重不小于最重单块构件重 量的 2 倍。 ( 3) 隧底整平后 , 浇筑厚 10~ 15 cm 混凝土垫 层找平, 在上面铺设轨道 ( 一般用 P43 钢轨 )。 ( 4)准备好安装所需的洞外吊装设备、 运输车 辆以及其他辅助工具等。 3 . 1 . 2 安装工序 ( 1)台车洞内安装的原则为 : 总体由内向外分 层、 先构件后设备, 单节由下向上。安装顺序为底模 →底模拖架→针梁→梁框→边模→顶模→卷扬系统 →液压系统。 ( 2)注意事项 底模就位后要进行调整 , 使每组模板间缝隙、 错 台调整到规范允许的范围内 , 并用螺栓连接牢固 ; 针 梁安装时必须使螺栓连接牢固, 必须用 8 . 8 级高强 螺栓 , 同时要保证针梁上的轨道平直; 卷扬系统安装 完成后, 先调试要求针梁、 模板牵引自如 , 无卡滞现 象; 液压系统安装完成后, 调试要求油缸伸缩自如, 油缸及各连接处无渗、 漏油现象。 3 . 2 调试 调试前先保证设备润滑良好 , 液压油箱加满油。 现场调试主要做合模、 脱模及钢模的行走。调试过 程中要检查系统工作是否正常、 模板轮廓尺寸是否 符合规范、 各连接是否牢固等。调试完毕后要对台 车的轴线进行校核。