钢模台车在不同隧洞断面混凝土衬砌中的综合利用

第２９卷增刊（１）　２　０　１　０年５月　四川水力发电　Ｖｏ１．２９，Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ（１）　Ｍａｙ．，　２　０　１　０　Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｗａｔｅｒ　Ｐｏｗｅｒ　钢模台车在不同隧洞断面混凝土衬砌中的综合利用　夏维学，　张国平　（中国水利水电第七工程局有限公司一分局，四川彭山６２０８６０）　摘要：钢模台车在水利水电工程隧洞混凝土衬砌施工中的应用越来越广泛，但由于水利水电工程的特殊性，隧洞断面及结　构形式没有完全一致的，为此，水利水电工程的钢模台车均为一次产品。在龙头石水电工程泄洪洞施工中，大胆进行了一台　台车在３条不同隧洞断面形式中进行综合利用的尝试并取得了成功，节省了投资，节约了资源，加快了工程进度，为今后钢　模台车设计的综合利用和水利水电工程隧洞混凝土衬砌施工提供了一定的思路。　关键词：龙头石水电站；泄洪洞；不同断面；钢模台车；混凝土衬砌　中图分类号：ＴＶ５５４；ＴＶ５３；ＴＶ５２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００１－２１８４（２０１０）增１－００２７－０３　１工程概况　９０２．００　ｍ，洞身总长６１５．００　ｍ，洞身衬砌分为Ａ、　龙头石工程为大渡河梯级开发的第１５座电　Ｂ、Ｃ型衬砌断面，Ａ型衬砌断面型式为底板、边墙　站，装机７００　ＭＷ。龙头石水电站泄洪洞工程布　衬砌６０　ｃｍ厚混凝土，顶拱采用喷钢纤维混凝土，　置在大渡河左岸山体内，从右至左依次为１＃、２＃、　Ｂ型衬砌断面全断面衬砌厚度为１２０　ｃｍ，Ｃ型衬　３＃泄洪洞，平行分布，洞轴线方位角均为　砌断面衬砌厚度为１８０　ｃｍ。Ａ、Ｂ型洞段在直线　ＮＷ２２．８２。，水平间距４０．０　ｍ。　段上，Ｃ型位于渐变段。　１＃泄洪洞以龙抬头方式与下游段衔接，下游　３＃泄洪洞为无压泄洪洞，隧洞断面型式为城　段在初期作为导流洞，洞身断面型式为城门洞型，　门洞型，断面尺寸１５．０　ｍ×１６．５　ｍ（宽×高），底　断面尺寸１６．０　ｍ×１７．０　ｍ（宽×高），底坡为　坡２．７１％。出口采用挑流消能方式，挑坎底高程　０．６％。出口采用低挑坎不完全面流消能，起挑底　９０８．Ｏ０　ｍ，顶高程９１４．００　ｍ，洞身总长６７０．００　ｍ，　高程为８９９．００　ｍ，洞身总长５１１．０５　ｍ。洞身衬砌　洞身衬砌分为Ａ、Ｂ、Ｃ型衬砌断面，Ａ型衬砌断面　分为Ａ、Ｂ、ｃ型全断面衬砌断面。Ａ型衬砌断面　型式为底板、边墙衬砌６０（３ｍ厚混凝土，顶拱采用　厚８０　ｃｍ，Ｂ型衬砌断面厚１５０　ｃｍ，Ｃ型衬砌断面　喷钢纤维混凝土，Ｂ型衬砌断面全断面衬砌厚度　厚２００　ｃｍ。Ａ、Ｂ型洞段在直线段上，Ｃ型为弧线　１５０　ｃｍ，Ｃ型衬砌断面衬砌厚度２００　ｃｍ。Ａ、Ｂ型　渐变段。　洞段在直线段上，ｃ型位于渐变段。　２＃泄洪洞为短有压进口泄洪洞，同时兼作排　２原施工组织衬砌施工方案　沙及水库放空洞。洞身断面型式为城门洞型，断　原施工组织设计１＃、２＃、３＃泄洪洞洞身边顶　面尺寸１３．０　ｍ×１８．５　ｍ（宽×高），底坡１．３５９％。　拱混凝土衬砌方案见龙头石水电站泄洪洞洞身边　出口采用低挑坎不完全面流消能，起挑高程为　顶拱衬砌方案一览表（表１）。　表１　龙头石水电站泄洪洞洞身边顶拱衬砌方案一览表　３钢模台车综合利用可行性研究　３．１施工工期分析　收稿日期：２０１０￣３－１０　龙头石工程３条泄洪洞平行布置在左岸山体　Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｗａｔｅｒ　Ｐｏｗｅｒ固　夏维学等：钢模台车在不同隧洞断面混凝土衬砌中的综合利用　２０１０年增刊（１）　内。洞身段均为直线型。在３条泄洪洞施工总进　度安排上为１释、２＃、３＃泄洪洞依次施工，钢模台车　使用在时间上不交叉重叠，台车在工期上具备综　合利用条件。　３．２钢模台车结构分析　钢模台车一般由模板总成、托架总成、平移机　构、门架总成、主从行走机构、侧向液压油缸、侧向　支承千斤、门架支承千斤等组成，以电动机驱动行　走机构带动台车行走，利用液压油缸和螺栓旋千　斤顶调整模板到位及收模。　根据钢模台车的结构组成，不同隧洞断面的　钢模台车在结构上不变的部件有主行走机构、平　移机构、侧向液压油缸、侧向支承千斤等。模板总　成、托架总成、门架总成等根据隧洞断面变化而变　化，为变化部件。　不变部件的设计依据隧洞衬砌断面厚度及隧　洞纵向坡度进行。为了满足不同隧洞断面混凝土　衬砌钢模台车的综合利用，选用隧洞衬砌厚度最　大、纵向坡度最大的参数作为台车的设计计算荷　载。选用设计衬砌厚度１．５　ｍ，最大纵坡３．０％作　为龙头石水电站泄洪洞衬砌钢模台车的设计参　数。以最大的参数设计因此而完全满足３条隧洞　的衬砌参数，故不变部件的综合利用是可行的。　变化部件的综合利用设计：　（１）模板总成的综合利用设计：模板总成分　为顶拱弧形模板和两侧边墙模板。根据隧洞断　面，钢模台车顶拱弧形模板与隧洞衬砌顶拱半径　有关，边墙模板与隧洞衬砌边墙高度有关。　（２）边墙模板分析：３条泄洪洞断面边墙为　两种高度，即１２　ｍ和１５　ｍ。因此，边墙模板以１２　ｍ为设计模数，变１５　ｍ边墙时，在１２　ｍ边墙模板　基础上新增加一块３　ｍ边墙模板，以满足不同边　墙高度的综合利用。　（３）顶拱模板弧形范围分析：３条泄洪洞衬砌　顶拱半径分别为：１样泄洪洞衬砌顶拱半径Ｒ＝１０　ｍ，２＃泄洪洞衬砌顶拱半径Ｒ＝７．７９　ｍ，３撑泄洪洞　衬砌顶拱半径Ｒ＝８．５　ｍ。３条泄洪洞顶拱圆心　角分别为：１０６．２６。、１１３．１１。、１２３．８６。。以３条洞　室顶拱中心为交点，其３条泄洪洞顶拱弧形形状　相差情况见图１。　从图１可以看出，３条泄洪洞的弧形从形状　上差异不大。在实际生产中，圆形弧形仅为理论　囚Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｗａｔｅｒ　Ｐｏｗｅｒ　图１　泄洪洞顶拱弧形形状相差不意图　形状，在实际制造中由大小不同的折线组成，折线　长度越小，越接近圆形弧形理论形状；而用散装钢　模板浇筑顶拱时，可用满足误差要求大小的散装　模板拼装。因此，在模板制作时，顶拱模板的大小　满足最小半径时规范误差的范围即可。为了满足　综合利用要求，在弧形模板设计时按Ｒ＝８．５　ｍ　进行设计。以Ｒ＝８．５　１１１制作的模板弧长３　１１１　计，与Ｒ＝１０　ｍ和Ｒ：７．７９　ｍ时的误差为：　ＡＲ＝１０：８．５（１一ｃｏｓｌ０．１２。）一１０（１一　ｃｏｓ８．６。）＝０．０１９　５（ｍ），即１．９５　ｃｍ。ＡＲ＝７．７９　＝８．５（１一ｃｏｓｌ０．１２。）一７．７９（１一ｃｏｓｌ１．０４。）＝　０．０１２　２（ｍ），即１．２２　ｃｍ。　通过以上计算，按Ｒ＝８．５　ｍ设计加工的弧　形模板只要单块弧长不大于３　ｍ、拼装在另外两　条泄洪洞顶拱上，其误差值均满足水工混凝土规　范不大于２　ｅｍ的要求。因此，弧形模板的综合利　用在理论上是可行的。　托架总成、门架总成分析：托架总成、门架总　成均为钢模台车的主要受力部件。托架总成由顶　拱矢高及半径确定，门架总成由隧洞洞身边墙高　度及隧洞宽度确定。托架总成设计以２＃泄洪洞　顶拱参数为设计参数，门架高度以１＃、３＃泄洪洞　边墙高度为设计参数，门架总成宽度以２＃泄洪洞　宽度为设计参数。　通过以上分析得知，龙头石水电站钢模台车在　３条泄洪洞中的综合利用在理论上是可行的。　４钢模台车的设计与制造　龙头石水电站钢模台车综合利用理论通过分　析后，将台车的设计及受力计算主要委托广汉金　达隧道机械制造有限设计室进行。笔者主要进行　了结构上如何达到最大综合利用的工作，受力计　第２９卷总第１３６期　四川水力发电　２０１０年５月　算及台车的设计笔者未涉及。在此，笔者对他们　台车综合利用设计图２、３。　付出的艰辛劳动表示感谢。　在设计中，对骨架结构更换构件在受力条件　台车不变的部件按照台车综合利用最大荷载　上进行了分析，采用了水平对称布置的方式。图　进行设计。对于变化部件的设计，顶拱模板采用　３中变换构件与基本模数构件的连接采用钢结构　Ｒ＝８．５　ｍ进行设计，托架总成及门架总成按照３　高强度连接螺栓予以很好地解决。　条隧洞断面最小参数进行设计。设计结果见钢模　５钢模台车使用效果评价　图２模板加工示意图　．，　＿嘲岫蛐　Ⅲ・　：　：　×　ｌ　Ｉ　ｌＩ　＜＼；　一　，　耳　　。ｒ　～　ｊ　一。　二　｜Ｌ　一　ｉ，Ｉ　Ⅱ　ｌ　．　．盛　　旦，　‘　ｉ　Ｊ　１－／　／　　ｌ　Ｉｒ　　●　一－＼　ｊ　　＝皇　苎　ｊ＝　＝　暑：　／　皇　一　：　奎　缝－一－　埋　一　　’’　＼　一　／　／　●　一　趣　三　皇＝　皇＝　／　一　ｊ　－　１＿　一　盘／　盟丛　ｉ　．　．　．　、　Ｉ：　一　＿‘　』　ｊ　一　－＿　－　＿＿　＝＝　／　蛐　－　：　－　＝一＿，　　地　　．　．　．越　Ｊ眦　－Ｌ　、　兰　’　点　二　／娃　／　／　１／　量　－　＿　．—　葺　，　量　一　●　●　、　ＩＩ　¨　Ｙ　一　…．　Ｉ…Ｉ　Ｌ．Ｊ　”　１＃泄洪洞　２　泄洪洞　３　泄洪洞　图３　台车构架设计不意图　龙头石水电站泄洪洞钢模台车实现了设计构　龙头石水电站泄洪洞钢模台车的综合利用与　想，在采用基本构架的情况下，采用拆卸和增加部　原施组方案相比，节约模板、架管等周转材料直接　分杆件组成了３条泄洪洞的钢模台车。钢模台车　费用达１２２万元。每ｍ　混凝土施工成本节约近　在各条泄洪洞完成的工程量分别为：１＃泄洪洞完　３７元，施工成本节约近１４８万元。同时，采用钢　成了２４０　ｍ洞段的衬砌，２＃泄洪洞完成了２４０　ｍ　模台车施工，施工进度效益远远大于原施组方案。　洞段的衬砌，３＃泄洪洞完成了５９６　ｍ洞段的衬砌，　７结语　共计完成隧洞衬砌边顶拱混凝土４万ｍ。。通过　龙头石水电站泄洪洞钢模台车的综合利用，　对成型断面的竣工检测，成型断面完全满足规范　是钢模台车在隧洞施工中的一种大胆尝试，其设　要求，与钢模台车设计时的计算结果吻合，隧洞衬　计运用的成功，实现了泄洪洞工程的各项节点目　砌混凝土成型光滑平整。　标，保证了泄洪洞高速水流要求的平整度要求，同　６经济效益评价　（下转第３２页）　Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｗａｔｅｒ　Ｐｏｗｅｒ囡　第２９卷总第１３６期　四川水力发电　２０１０年５月　设计制作了一个活动顶盖。　３．４下部通道　钻钻孔，钻孔深度经试验确定１．５　ｍ最合适。钻　孔完成后，通过信号联络，将吊篮下放到底部，装　上已准备好的火工材料重新提升至掌子面，装药　连线，将电雷管导线引至下部通道安全位置的起　反导井下部通道做为人员、机械设备及材料　运输的通道，主要利用已经施工完成的导流洞平　段上游洞段。但在反导井施工时导流洞下游出口　尚有３０　ｍ的洞挖未完成，经过一个汛期，洞内积　水较多，人员、机械设备均不能直接进入，曾考虑　爆控制器，同时将吊篮的钢绳解开，提升至掌子面　爆破影响范围以上，一切就绪后起爆。爆破后往　反导井内吹入空压机的压缩空气加速排烟，待烟　过从进口抽水，但抽水费用势必较高。最后采用　在消力池前端（导流洞出口）已开挖的底板处用　地质钻机钻两个ｑ￣１２０的排水孔，利用导流洞底　板往下游有一定的坡势自然排水。　３．５通风排烟　尘排完并至少等３０　ｍｉｎ后洞内岩体相对稳定时　才能进行下一个循环的施工。　４施工效果　溢洪洞涡室、涡井溜渣反导井按计划在２个　月内施工完成，满足了工期要求，为涡室、涡井的　扩挖创造了条件，赢得了时间，也为主河道截流目　由于反导井施工空间狭小，空气流通不畅，因　此，保证施工过程中良好的通风排烟尤为重要。　标的实现提供了保障。　５结语　实际施工中，在反导井下部导流洞中设置了一台　吸出式功率为１１　ｋｗ的通风机，在反导井内则将　溪古水电站溢洪洞竖井式涡室、涡井在常规　‘ｐ６Ｏ的风管接至掌子面处，用空压机供风进行通　风，将烟尘压到竖井底部，经该部位的吸出式风机　抽出洞外。　施工方案不成立的情况下，经过方案的比选与优　化，创造条件进行施工，并成功采用人工反导井开　挖施工技术，为工程节点目标的实现创造了条件，　也相对节约了施工成本。通过此次工程实践，笔　为解决部分烟尘通过中心穿绳导孔上升进入　上部平台的问题，在上部平台设置了一台５．５　ｋＷ　的吸出式通风机将烟尘吸出洞外。　３．６反导井施工　者有以下几点体会和改进措施，供参考：　（１）严格按安全技术操作规程进行施工是保　证反导井顺利施工的关键；　通过电话联络，上部平台卷扬机操作人员将　提升吊篮的钢绳从中心穿绳导孔中落下，下部通　道施工人员将钢绳系牢于已装上风水管、钻机等　（２）良好的上下通信联络是保证安全施工的　前提。该工程采用有线电话实时联系，克服了以　往工程电铃等信号联系不确切的问题；　（３）在卷扬机的控制上，笔者认为：如果再增　加一个由吊篮上的操作人员可以直接控制的双控　系统将更好。　作者简介：　设施的吊篮的吊耳上，两名施工人员进入吊篮　（一人为钻孔施工人员，一人为通信等辅助施工　人员），通过电话联络，提升吊篮，同时开动空压　机，通过供风管向反导井内输送新鲜空气。在吊　篮的提升过程中，电话一直保持通话，以便遇到紧　急情况时可以随时停车。当吊篮提升至掌子面可　贺杨波（１９７６．），男，四川新都人，溪古项目部常务副经理兼总工　程师，工程师，从事水利水电工程施工技术及管理工作；　波（１９７８一），男，四川达州人，溪古项目部技术质量部主任，工　程师，从事水利水电工程施工技术及管理工作．　（责任编辑：李燕辉）　施工位置时，停止提升，施工人员用长短合适的钢　管将吊篮相对固定于四周岩壁，以避免钻孔施工　时吊篮摆动。反导井的钻孔采用一台ＹＴ２８气腿　（上接第２９页）　时节约了工程施工成本。其综合技术的利用，为　以后类似工程的钢模台车设计和隧洞施工方案提　供了一定的参考价值。　作者简介：　夏维学（１９７２一）。男，四川仁寿人，龙头石电站厂房工程项目总工　程师，工程师，从事水利水电工程施工技术与管理工作；　张国平（１９７２一），男，四川乐山人，龙头石电站厂房工程项目技术　部副主任，助理工程师，从事水利水电工程施工技术与管　理工作．　（责任编辑：李燕辉）　圈Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｗａｔｅｒ　Ｐｏｗｅｒ