钢模台车在引水隧洞混凝土衬砌施工中的应用

钢模台车在引水隧洞混凝土衬砌施工中的应用

摘要:介绍应用钢模台车浇筑衬砌混凝土的施工工艺、存在的问题、原因和应对措施,钢模台车对提高施工速度、保证施

工质量所发挥的重要作用。

关键词:钢模台车;混凝土衬砌;施工措施

巴基斯坦马拉坎水电站位于巴基斯坦西北边境省白沙瓦地区达尔盖镇境内,离首都伊斯兰堡200 km,

属于引水式发电工程,装机容量8. 1万kW。水电站三

期主要水工建筑物有引水隧洞、明渠、沉砂池、厂房进

口前池、压力管道、地下式电站厂房、出口渠和废水渠。

引水隧洞属于关键工程,为加快隧洞混凝土衬砌速度,

改用钢模台车施工。

1 钢模台车工作特点

钢模台车是以电机驱动行走机构带动台车行走,

利用液压油缸和螺旋千斤顶调整模板到位及收模的隧

洞混凝土成型机械。通过台车的移位→模板到位→混

凝土浇筑→收模→养护,完成一段混凝土浇筑的施工

过程, 它具有结构可靠、操作方便、移动速度快、隧洞

成型面光滑等优点。本钢模台车由专业模板设计公司

根据设计断面和施工技术要求设计,在施工现场加工

制作而成。

引水隧洞混凝土衬砌均采用钢模台车为主、组合

小钢模为辅的浇筑方案,施工中共投入了2套钢模台车进行洞身混凝土浇筑。

洞身浇筑施工顺序:两底角先浇混凝土→边墙和

顶拱→底板。两底角混凝土采用组合小钢模立模浇筑;边墙顶拱混凝土采用钢模台车一次浇筑成型;底板混凝土采用组合小钢模立堵头模板浇筑。混凝土分块长度按15 m控制,局部采用12 m或9 m。边墙水平缝分在距底板面高40 m。施工从进口开始,便于钢模台车移位时顺坡易于移动。引水洞边墙顶拱单循环每仓混凝土工程量约为180 m3。钢模台车单循环工作时间平均为3 d。

2 出现的问题、原因及应对措施

2. 1 裂纹及其产生的原因

衬砌混凝土试验段,脱模后不久便发现衬砌混凝

土面存在多条长短不等的纵向和横向裂纹。例如在RD0 + 163处,约2. 5 m 长。在RD0 + 158 处左侧约5 cm长裂缝渗水,其余多处部位裂缝大都为水平裂缝及龟裂缝。裂缝宽度大多数在0. 5 mm以下,最大宽度1 mm。渗水裂缝占裂缝总长度的30%。

(1) RD0 + 035、RD0 + 060、RD0 + 072 处纵向裂缝。经钻孔检查和对照验收断面图发现,在裂缝两侧最大超挖量为60 cm,而在裂缝处超挖仅有10 cm左

右,且裂缝走向与超挖差边界线走向基本一致,因此该

裂缝是由于基岩面不平引起的裂缝。这是因为在混凝

土浇筑后,超挖较大处混凝土较厚,中心温升相对较

高,变形较大;超挖较小处,混凝土相对较薄,中心温升

较低且易散发,变形则较小。混凝土开始降温时,厚混

凝土收缩较大,此时薄混凝土受拉,在基岩突变引起的

应力集中共同作用下,薄混凝土随基岩突变走向而产

生裂缝。

(2) RD0 + 155至RD0 + 170段边墙上水平裂缝:

经检查混凝土浇筑台班记录,发现此块浇筑开仓7. 5 h 后,因停电中断4 h后才恢复浇筑。显然,先浇混凝土

已超过初凝时间。因此该处裂缝是因先后浇筑的混凝

土层间结合面未经处理造成的。

(3)在多处靠近边墙的顶弧段上出现多条水平向

裂纹。经分析,由于混凝土采用的是泵送混凝土,流动

性大,但收缩变形也较大。因此,该类裂缝主要是由于

边墙混凝土下沉收缩而顶弧混凝土下沉受限所引起

的。另外不排除钢模外部振动器不当振动引起对已初

凝混凝土的扰动损坏。

(4)局部渗水裂缝。经钻孔观察分析,主要原因

是浇筑前基岩就渗水,又未采取引流措施。浇筑后,由

于内部积水的渗透在混凝土间形成渗水通道,致使混

凝土终结后仍形成裂缝并渗水。

(5) RD0 + 040 - RD0 + 050与后几段相比龟裂较少。据查,当时仅用一个搅拌站供料,而后面因浇筑量较大,为加快浇筑进度,采用了两个搅拌站同时供料, 而两个搅拌站所用的水泥虽是同一品种(即普通硅酸盐水泥) ,但有散装、袋装区别。袋装水泥温度较低, 一般40℃左右,而散装水泥温度较高,高达70℃以上。因此,龟裂原因可能是因为混凝土入仓温度不均所引起的。

(6)拱顶多处存在纵向、横向浅表裂纹。经分析,

因为当地气候白天夜间温差较大,不排除拆模时混凝土表面温差过大造成的表面裂纹。另外,拆模后养护不及时、不充分而引起的混凝土干湿变形也是产生龟裂的可能因素。

2. 2 裂纹防止措施

(1)在衬砌混凝土施工前,先检查洞断面状况,对

不规则断面处,加强修整,尽可能使其平顺过渡。若超挖严重,例如超过支付断面线30 cm以上,则采取用浆砌块石或置放与衬砌混凝土相同等级的混凝土予以填充密实,尽可能使洞挖轮廓断面平顺,不留坑陷突变。

(2)控制顶模上附着式振动器的振动时间,避免

对已过初凝时间的混凝土进行不当振动。

(3)对于断面极不规则的洞段,采取小段施工,如

采用12m或9m一段进行施工。尤其是在断面变化较大的位置,应增设纵向施工缝。

(4)改进混凝土配合比设计。在混凝土中添加高

效减水剂和适量微沫剂,控制混凝土拌和物的坍落度在12～15 cm,含气量2%左右,以减少混凝土硬化后

的收缩变形,并提高混凝土的抗渗性能。

(5)安排在夜间浇筑混凝土,对骨料撒冷水降温,

在拌和水池中加冰块降低水温,严格控制混凝土的入仓温度不超过25℃。

(6)对同一洞段混凝土浇筑,只能使用同一搅拌

站供料,并确保混凝土原材料质量的均质性,以保证所供混凝土具有相同的性能。

(7)顶拱混凝土在边墙混凝土浇筑完成后留置约

1 h后再进行浇筑,并对主要处于顶拱处的边墙混凝

土实施二次振捣,以减少下沉变形量。

(8)对于有渗水的洞面,浇混凝土前用PVC管并

用专用堵漏水泥进行封堵引流处理,以防渗水渗入新浇混凝土中。

(9)混凝土浇筑过程中,加强管理。防止因混凝

土施工工艺不当引发混凝土裂缝;防止因停电、原材料供应不足等原因造成冷缝;对无法避免的施工缝,混凝