摘要：水工隧洞断面大，路径长；开挖及一次衬砌（支护）后，需进行二次衬砌和整个结构一定深度范围内的固结灌浆加固处理；而混凝土衬砌后的固结灌浆加固施工对已衬砌结构面存在较大的影响：如灌浆浆液遗漏到下部混凝土结构面上后清除处理、灌浆前需进行灌浆孔凿孔，使用的钻机设备等混凝土面伤害；如何避免混凝土衬砌与固结灌浆施工工序的交叉干扰带来的结构面的破坏的问题，是水工隧洞常见而又急需解决的问题，尤其是在工期紧的工程项目，尤其突出。本文将结合具体案例，阐述一种水工隧洞仰拱快速施工台车，以实现快速、经济、质量的施工目的。
关键词：尾水主洞段；钢模台车；安装拆卸；混凝土浇筑；通病处理
1前言
对于水工隧洞相对宽裕项目可以采用在已衬砌混凝土面上铺设砂等柔性垫层，这样灌浆时遗漏浆液和施工设备的运行所造成的伤害均可以避免，但后期的清除工程量较大，工期时间长，一般项目不具备这样长的时间。为此，推荐一种水工隧洞衬砌和灌浆分层施工工艺，将隧洞进行分层施工，先进行上部衬砌、灌浆施工：在上部混凝土施工完成后进行上部回填、固结灌浆施工，待上部灌浆施工完成后进行下部混凝土衬砌和下部的灌浆施工，这样避免因施工上部的灌浆时对下部已施工的混凝土面造成伤害；将隧洞进行分层后施工，也同样面临工期的问题，目前隧洞上部结构混凝土施工采用台车施工工艺较成熟，同样上部灌浆施工也可同样采用台车施工工艺，这样可大大缩短隧洞施工工期，而分层后下部混凝土施工工艺运用的浇常规，本文推荐一种水工隧洞仰拱快速施工台车，以实现快速、经济、质量的施工目的。
2工程概况
海蓄尾水隧洞长1087.1m，开挖结构为马蹄型结构，底部宽5.77m，上部开挖半径10.0m；在0+214~0+235段位半径40m的圆弧段；混凝土衬砌结构为直径18m的圆，0+0~0+99.06段为平直段，底板高程173.898，0+99.06~1+082.316段为5%纵坡；出口设计底板高程221.8m。
尾水主洞段大多工程地质条件较好，围岩稳定性及成洞条件较好，其中：桩号尾0+248～尾0+508洞段、桩号尾0+754～尾0+813洞段、桩号尾1+093～出口段发育规模相对较大的断层、岩脉，规模较大的断层主要有F18、F19、F20、F33、F34、F42、F37、F38等，断层最大破碎带宽度为1.1m，胶结一般较差；主要分布有⑨、⑦、③、②闪长岩脉，断裂构造通过部位洞室围岩稳定性较差，断层与节理的组合可能在洞顶及洞壁形成局部不稳定块体，影响洞室局部稳定性，进/出水口段全～强风化岩体性状较差，断裂构造较发育，围岩为Ⅳ～Ⅴ类岩体。采用新奥法原理进行施工，在0+0~0+950段主要采用锚杆+湿喷进行初期支护；0+950~出口段采用锚杆+钢拱架+小导管/管棚进行初期支护；
3台车结构及其说明
本台车包括门架结构、台架结构、模板结构、提升结构及行走轨道结构五部分。
1、门架结构
门架结构包含横梁、纵梁、横纵梁上的立柱、立柱斜支撑；横梁采用δ=10mm钢板，8根，单根长7.77m；立柱采用δ=12mm钢板，单根长1.25m，8根；斜支撑采用I20，12根，单根长3.33m；纵梁采用I20工字钢，2根，单根长10.2m；
2、台架结构
台架结构包含纵向连接梁、小立柱和悬梁；悬梁采用250 H型钢，4根，单根长4.62m；小立柱采用I20工字钢，单根长1.0m，12根；纵向连接梁采用I20工字钢，单根长10.2m，5根。
3、模板结构
模板结构包含弧面梁、弧面模板及弧板、加强筋、导向轮；弧面梁采用I20工字钢冷弯加工成弧面结构，单根长4.52m，8根；弧面模板采用δ=8mm钢板，单块钢板尺寸（宽×长）1.5×5.1m，4块；弧板采用δ=12mm钢板，单块钢板尺寸（宽×长）0.3×1.5m，12块；加强筋采用L63×5角钢，单根长5.1，间距0.2m，32根。
4、提升结构
提升结构包含卷扬机、钢丝绳；卷扬机采用5吨摆线针轮减速机，4台；
5、行走轨道结构
行走轨道结构包含蛇形柱、定位锥、三角支撑、轨道、行走电机、液压千斤、上纵滑行轨道梁。
定位锥、蛇形杆、三角支撑配套使用，水平间距0.75m；行走电机7.5Kw四级电机2台；上纵滑行轨道梁采用I20工字钢焊接在上横梁下部，单根长19.95m。
4 钢模台车安装流程
4.1 门架系统安装流程
轨道安装及调整 行走机构、下纵梁安装于轨道上 仰拱门架、立柱、斜撑拼装成龙门架，吊装于下纵梁之上 门架之间纵向、横向联接 整个门架系统螺栓联接、检查、拧紧 安装滑道拱圈机构及相关附件 安装两端起吊梁，安装两端工作平台 门架系统完成
4.2 模板安装流程
模板平衡地吊装在上部台架两边 连接模板与上部台架各立柱、弦梁 吊装滑模，模板与滑轮用螺栓铰接 完成模板安装 安装卷扬机构及相关附件 安装、调试液压系统 调试卷扬机构 台车组装完成。
5 钢模台车安装施工
5.1施工准备
钢模台车的安装场地选取为尾水主洞尾0+973～尾0+963段，要求做好洞安全防护措施，如发现洞壁上残存着松动的岩石，及时清除掉。根据钢模台车长度在洞内准备安装场地，并对洞底部进行清底处理。台车安装前先将要施工的工作面清理干净不得有钢筋、木块、水泥等杂物。在要安装的施工部位进行测量放点打出桩号、轨道中心线及高程点以便进行安装。
5.2 台车行走轨道定位安装及拆卸
轨道安装在三角支撑牛腿上，轨道安装前采用高强螺栓将三角支撑牛腿固定在预埋在已浇筑混凝土内的定位锥上，每个牛腿沿洞轴线方向间距为75cm，钢轨置于牛腿顶面，通过牛腿上的条形螺栓孔调整三角支撑牛腿顶面标高和钢轨中轴线，调试完后拧紧压板螺栓完成轨道定位。
每一个标准段的长度为10米，当衬砌完成后，拆除台车后端的轨道及三角支撑牛腿，拆除时通过安装在上纵滑行梁上电动葫芦起吊后端轨道，并移至前端进行。
5.3 安装
台车配件均采用随车吊运输到尾水主洞安装部位，安装好门架部分后，应紧固螺栓。
滑模模板采用人工配合随车吊进行安装，开动行走电机牵引台车门架向前行走5m，安装好拱圈一榀，如此反复安装完四榀拱圈，并紧固连接螺栓。用两台手拉葫芦将左侧10米的整体模板吊起，通过定位销锁定位置，同样方法安装好右侧模板。
采用人工用麻绳将平台提升到适当位置，焊于横梁两端，平台安装完成后，再将栏杆、爬梯焊于平台相应位置。
按照液压系统布置图安装各油路分配器、控制阀、连接各油路；安装控制电路，启动液压系统，依次调试各油缸。
安装左侧两台卷扬机构，固定好螺栓，调整好两根钢丝绳的松紧度，同样方法安装右侧卷扬机构。最后启动行走电机，使整套钢模台车在轨道上往返运行两个循环。安装完成。
6 混凝土浇筑
6.1原材料及混凝土质量控制
原材料经检验合格后使用，特别是地材和特种材料更要把好检验关；本工程尤其注重砂的含水率的，机制砂控制石粉的含量；碎石骨料的继配控制。
6.2混凝土塌落度
混凝土塌落度控制在13~15cm，以满足仰拱混凝土能泵送为限度；尽量减小混凝土的塌落度，并提高混凝土的和易性、保水性，避免混凝土泌水。
6.3外加剂
适量添加外加剂可提高混凝土的和易性，增加流动性；同时加入适量的粉煤灰可提高混凝土的和易性、保水性和密实度，能增加混凝土的外观质量。
6.4凝土浇筑
（1）基础及施工缝处理
岩石基础面采用高压水冲洗，清楚岩石面上的垃圾及松动岩石；上部已施工混凝土的施工缝采用人工凿毛处理，清楚施工表面的乳皮，使其表面粗砂外露，无松动骨料；并用高压水冲洗洁净。
（2）钢筋安装：台车就位前，完成仓位内钢筋的安装并完成验收；钢筋安装时先由测量测放出混凝土结构线及设计混凝土分仓缝边线，在底板上施工插筋，然后利用插筋架设架立筋，校核调整架立筋的位置，在架立筋上进行钢筋安装；
（3）台车就位：钢筋安装完成并完成验收后，将台车行走在仓位上并锁定行走电机；检查调整台车就位，完成台车的就位；
（4）端头模板的封堵：台车就位后，进行端头模板的封堵，封堵模板材料采用10*5cm方木板，封堵时在底板最低位置预留仓号清洗孔，以便端头模板封堵后清理仓号内的木屑或其他残渣垃圾等，待仓号清理完后最后封堵；端头模板封堵时与台车预留2~3cm空隙，封堵时用钢筋预留位置，封堵加固后拆除钢筋，使其结构封面整齐；预留空隙以保证滑模在滑升过程中不受端头模板的影响
（5）混凝土浇筑
1）混凝土生产、运输：
混凝土由拌和系统一供应，采用8m3混凝土罐车水平运至工作面，混凝土泵垂直输送入仓；
混凝土的运输应考虑混凝土浇筑能力及仓面具体情况，满足混凝土浇筑间歇时间要求。
混凝土应连续、均衡地从拌和楼运至浇筑仓面，在运输途中不允许有骨料分离、漏浆、严重泌水、干燥及过多降低坍落度等现象。因故停歇超过2.0h，按施工缝处理；混凝土已初凝或已失去塑性时，应作废料处理。在任何情况下，严禁在混凝土运输中加水后运入仓内。
2）混凝土平仓及振捣
仓号段位长10m，混凝土采用泵送入仓，混凝土泵送入仓后需人工及时平仓，防止仓面内混凝土高差过大从而造成高部位骨料多，低高程部位胶凝材料过多，形成骨料分离。同时应满足两侧对称均匀入仓，两侧混凝土高程不超过0.5m。
浇筑过程中，必须安排人员专职观察端头模板、支撑架变形状况，并设置信号灯与混凝土泵操作人员联系。若发现异常情况，必须立即停料处理。
混凝土浇筑采用Φ50、Φ70插入式振捣器振捣，插入点不得超过振捣器作用半径的1.5倍，与侧模应保持5到10cm的距离。振捣密实后徐徐提出振捣棒，应避免捣振捣棒碰击模板、钢筋，造成模板变形，必要时辅以人工捣固密实。密实的标志是混凝土面停止下沉，不再冒出气泡、泛浆。
3）模板滑升
混凝土浇筑时左右两侧的滑模模板下移至最下端的下止点位置，混凝土开始从模板上口边入仓，当混凝土浇筑至距模板上边缘约30cm的时候，启动卷扬机拉动模板沿弧面滑动；同时观察模板滑升后的混凝土面是否达到可以滑模的条件：混凝土不流淌，大拇指按压，能压出凹面；若混凝土流淌则说明滑模时间过早，若手按不能形成凹面，说明时间过迟。混凝土初始滑升时10~20cm/次；正常时按照1.0~1.2m/h；模板滑升后立即采用人工进行表面的修饰工作，消除混凝土表面的气泡、水纹等缺陷；
模板上滑至上部接缝处后停止滑动，此时模板顶面距上部已施工混凝土面的距离控制在10cm以内，剩余10cm高混凝土采用微膨胀混凝土人工入仓捣实处理。
（6）脱模行走
混凝土滑模浇筑完成后，待混凝土强度终凝后脱模，脱模时启动两侧纵梁上的千斤，将门架及模体整体提升，模体提升混凝土面10cm左右的时候，停止提升操作，启动行走电机，台车整体行走至下个仓位。
（7）养护
浇筑完成后采用喷水养护，连续养护时间不少于14天。
（8）循环施工
端头模板封堵完成后可进行下循环的施工缝、插筋、钢筋安装施工，施工缝处理提前量为钢筋施工前200m，以不因施工缝的凿毛影响到后续钢筋施工工序；同样钢筋安装可提前混凝土浇筑段2~3个仓位；钢筋前置仓位只需在仓位端头施工处预留出50cm环向钢筋安装位置即可，预留环向钢筋在混凝土浇筑完成后台车移动前补安装，端头模板拆除后即可及时安装上，钢筋验收后台车可立即就位到下一仓，形成下个循环施工。
7关键部位及通病的处置
7.1反向施工渗水
由于采取的是上下分层施工，先施工洞室上部结构，后施工下部结构，在上下部结合处形成一道反向施工缝，在反向施工缝处极易出现渗水；采取措施：先浇筑混凝土面凿毛；在反向施工缝面上预埋2*2cm止水凹槽，凹槽内再施工反向施工缝时嵌入遇水膨胀止水条；反向施工缝混凝土选用微膨胀混凝土。
7.2仰拱混凝土面气泡、水纹
仰拱或底板混凝土形成气泡或水纹，这是水工隧洞采用大模板施工中常见而又不易处理的缺陷；采用仰拱弧面滑模施工，在混凝土面尚有一定塑性的时候进行滑升，利用混凝土的塑性进行人工收面处理即可解决混凝土面上的气泡、水纹等缺陷。
7.3工期、效率
混凝土采用分层、分段施工，与采用全断面针梁式台车一次衬砌，增加了1倍工程量，给工期带来一定影响；采取分层分段施工后，上部采用钢模台车施工，工序间的交叉干扰小，钢筋安装和上部混凝土衬砌能形成流水作业，效率比全断面一次衬砌高（分层12~15仓/月，全断面10~12仓/月）；同时上部灌浆施工时段提前，并利用混凝土衬砌台车的运行轨道达到使用台车快速施工，而全断面衬砌后再灌浆，考虑混凝土面的保护，灌浆的台车效率差，同时灌浆后的缺陷处理难度大，尤其是固结灌浆凿孔时工器具掉落后在混凝土面上形成的凹槽、混凝土面外漏浆液的处理；而下部仰拱采用弧面滑模施工，在施工效率上能达到30~40仓/月，同时定位锥三角支撑牛腿的运用，为后期仰拱快速灌浆施工创造了条件，灌浆设备布置在台车上，台车的运行通过预埋定位锥三角支撑牛腿，与混凝土面脱离，避免了后期灌浆时设备运行对混凝土面的伤害，灌浆前行时只需对后续的预埋孔进行灌浆封堵即可。
8结束语
通过分层分段施工，海蓄尾水隧洞实现了由2016年的关键线路向非关键线路的转变，混凝土内实外观，成型效果良好，在同类工程中获得好评，该模型具有推广价值。
作者简介：
1王强：1976~ ，黑龙江齐齐哈尔市，高级工程师，水利水电施工技术与管理。
2 罗宁：1972~ ，四川资中，高级工程师，水利水电施工技术与管理；
论文作者:王强,罗宁
论文发表刊物:《防护工程》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/29
标签：混凝土论文; 台车论文; 模板论文; 结构论文; 隧洞论文; 钢筋论文; 轨道论文; 《防护工程》2017年第25期论文;