中国葛洲坝集团三峡建设工程有限公司 湖北 宜昌 443002
摘要：钢模台车是大型洞室衬砌混凝土施工的主要手段，依托乌东德水电站泄洪洞无压段施工，对常规钢模台车进行革新，引入液压顶推行走及行走控制系统，确保了台车在陡坡和和变坡行走的稳定性。将“垂直提升”、“水平牵引往复”和“可移动式皮带布料”三大系统融合，实现了常态混凝土高效率的浇筑。提升台车模板的悬挂及纵向调整技术，保证了混凝土施工质量。
关键词：大型洞室；陡变坡；常态混凝土；钢模台车；乌东德水电站
1.概述
泄洪洞无压洞作为代表性的变坡陡峭大型洞室，为高速水流区，其龙落尾段具有大洞径、大流量、高流速、使用频繁的特点，衬砌后的混凝土具有抗冲磨、防气蚀和耐久性，要求体型精准、平整光滑、高强防裂，因此对浇筑方案和施工工艺提出了挑战，属业界难题。为了确保施工质量和施工安全，针对传统施工方法的不足，开展大型陡变坡洞室常态混凝土台车施工技术的研究是非常必要的，研究成果将有效解决大型斜坡段洞室衬砌的施工安全和混凝土浇筑质量难题，确保满足工程要求，对后续类似工程施工也具有较高的借鉴意义。
2.施工难点
（1）特大超重型台车在陡坡段安全行走困难。泄洪洞陡坡段坡度达到26.8%，钢模台车自重约400吨，常规施工方法是利用台车自身液压系统行走，另布置卷扬系统配合。由于洞室内空间较狭窄，卷扬系统与洞内施工存在一定的干扰，且钢模台车自重较大，卷扬系统牵引存在一定的安全隐患，且两边卷扬机存在不同步现象，台车行走、调校工作量大。
（2）特大超重型台车由陡坡段向缓坡段行走时重心易偏斜。泄洪洞陡坡段坡比为26.8%，缓坡段坡比为3%，台车从陡坡段向缓坡段进行衬砌施工，在通过这两种不同坡比的变坡折线段时，台车的重心会发生变化，台车需有足够的强度、刚度和稳定性，保证在大坡度施工时不发生变形和倾翻。
（3）常规钢模台车无法浇筑常态混凝土。常规钢模台车只能浇筑泵送混凝土，采取在台车顶模部位设置封拱器，泵机在底部供料，由泵管实现垂直运输，直接入仓，无法浇筑常态混凝土。
3.技术创新点
（1）台车引入了液压顶推行走及行走控制系统，实现台车行走的稳定性。台车能够在大坡度上自动行走，不需额外的辅助措施，大大提高了台车运行的安全性，降低了施工难度。
（2）将“垂直提升”、“水平牵引往复”和“可移动式皮带布料”三大系统在台车上融合，实现了常态混凝土的浇筑，保证浇筑过程的自动化和浇筑仓位两边的均匀供料。
（3）优化了台车模板的悬挂及纵向调整技术，保证了模板的垂直度和施工质量。
4.主要施工技术
钢模台车是由模板总成、走行装置、骨架及托架、液压系统、升降系统、电控系统、模板液压调节系统、混凝土提升系统、行走轨道系统、混凝土布料系统等部件组成。
4.1 台车行走技术
钢模台车走行系统由顶推机构和走行机构两部分组成。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆顶推机构包括顶推油缸和爬靴；走行机构包括走行轮、均衡梁和升降调节油缸。行走时，一顶推油缸伸出，另一顶推油缸回缩，交替往复，推动走行机构向前移动。在纵向坡度变化时调节走行机构的升降油缸，保证走形轮与轨道保持接触。钢模台车行走在坡度需换向时，必须保证一组油缸爬靴舌体与轨道齿板抵紧，同时另一组油缸人工手动扳动爬靴上操作杆使舌头与轨道齿板脱离，然后即可操作油泵，台车即可依靠台车自重反向行驶。
台车顶推走行系统设置有位移传感器和压力传感器，位移传感器用来检测台车左右走行顶推油缸的同步性，压力传感器用来检测轨道和顶推支座是否有效接触。台车门架下游方向设计尾部大斜撑，提高台车在坡度上的抗倾覆能力。台车走行采用液压驱动，采用特制的轨道和顶推支座，两组油缸交替顶推来实现。
在尾部走行机构处设置车挡，防止台车在行走过程中和施工作业时由于液压系统故障导致台车下滑。在特制轨道上焊接防滑移装置，利用挡块与轨道焊接固定，通过旋转调节丝杆，将垫板顶紧在混凝土支墩立面上，从而防止轨道滑移。
台车顶部和底部均设计顶升油缸，顶部顶升油缸用来实现台车模板的脱模和立模，底部顶升油缸用来调整台车的重心，台车在折线段通过时，台车的重心会发生变化，此时采用底部顶升油缸的升降来调整台车的重心；另外，当台车轨道支墩的浇筑高度与设计尺寸不相符时，也可通过底部顶升油缸的升降来调整。
4.2 常态混凝土浇筑技术
通过试验研究，在台车顶拱处设置四组皮带机、在台车前后各设置有一组料斗提升系统来实现常态混凝土垂直运输、水平入仓的问题。料斗提升系统的纵向行走采用两根单独的链轮链条驱动（单根链条能满足承受吊罐行走时的载荷），当其中一根链条发生故障时，另外一根链条起安全保护作用；料斗供电的电缆线配有弹簧式自复位电缆卷盘，料斗在升降和前后移动时均不需要另接电源，料斗供电电缆线采用电缆卷筒收、放，当吊罐移动时，电缆卷筒自动收、放电缆，确保吊罐用电安全；台车混凝土吊罐的起升和行走以及料斗门的开闭，均采用无线遥控控制，便于吊罐工作时进行实时观察。在皮带机中间吊罐下料的位置设置集料槽，保证混凝土下料的均匀性；在皮带机两侧设置了挡边唇，防止混凝土在皮带机输送时骨料滚落造成安全隐患，在皮带机上设置二级清扫器，提高混凝土的利用率，设置了滚筒清扫器，保证皮带的使用寿命。
4.3 模板施工技术
模板侧向设置纵向调节装置，便于侧模与顶模之间的对位连接。模板的上部和侧面均设置导向柱，保证模板脱模和立模时的模板不发生倾翻。台车与先浇混凝土采用钢板软搭接形式施工，通过拧紧搭接模板的高强螺栓来防止因混凝土挤压导致搭接模板与先浇混凝土之间可能产生缝隙而导致漏浆。台车铰接脱模位置设置双向转动式结构，大大的方便边模的收放，彻底解决了传统铰接脱模位置需封堵混凝土的难题。台车前后左右均设置有工作平台和安全护栏，确保作业人员的施工安全。
5.技术应用
乌东德水电站左岸靠山侧平行布置有3条泄洪洞，上游缓坡段设计坡比3%，长度265.53，中部掺气坎段长度43.8m，下游陡坡段设计坡比26.8%，长度101.5m，出口扩散段长20.22m，总长456.05m。渐变段进口断面尺寸为14m×16.5m，其余部位为城门洞形，断面尺寸14m×18m。针对泄洪洞施工的难点，对常规钢模台车进行革新，在台车上下均设置顶升机构，当行走变坡段台车重心变化时通过油缸进行台车姿态调整，确保重心不偏斜，平稳过渡。采用变频启动技术和多点缓冲机构，使浇筑过程更加平稳，将“垂直提升”、“水平牵引往复”和“可移动式皮带布料”三大系统融合，实现了边墙浇筑常态混凝土的同时达到边顶拱一次成型，节省成本投入总计约650万元。施工期间未发生安全、质量事故，安全、质量、进度均创一流施工水平，得到了业主、监理和设计的一致好评。为今后类似结构的混凝土衬砌施工积累了宝贵的经验。该成果进行适配性设计后，可推广应用于各种结构尺寸的的大型洞室，尤其是陡峭洞室混凝土衬砌施工。
论文作者:程大维,张传虎,林佳燕
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/8/30
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