钢模台车技术在隧洞衬砌中的应用及施工工艺
关键词:大断面隧洞;衬砌;钢模台车;质量控制
1工程概况
本隧洞工程为一条总长230m的导流洞，洞身断面型式为圆拱直墙式，净宽12m，净高12.4～12.6m，直墙高10.2～10.6m，底板坡降5.86%。洞身全断面采用钢筋混凝土衬砌，厚度0.5～1.Om，衬砌工程量3300m3。由于隧洞的断面大、流量大、流速快，因此,本工程施工的重点是控制混凝土的外观质量及混凝土表面的光洁度,以尽量减小隧洞的过流糙率。为满足工期和质量要求，混凝土衬砌浇筑采用两组钢模,开辟两个工作面，流水作业，连续浇筑，以提高工作效率。每块混凝土衬砌段的长度定为10m和15m两种，两组钢模的浇筑顺序采用跳仓浇筑法。
2钢模台车的结构
依隧洞结构尺寸定制钢模台车，其主要组成部分有:模板部分、模架部分、车架部分及行走部分。
钢模台车的模板面板分直墙部分与弧形段部分。直墙采用普通型号钢模,通过螺栓与钢模台车模架连接。顶拱模板则采用特制钢模,根据顶拱的半径将顶拱部分半圆分成4块弧形模板。
钢模台车的支撑桁架中，与行走部分连接的矩形框架为固定桁架，与模板连接的模架则可以通过螺栓或液压千斤顶来调节,是活动的部分。
钢模台车行走轮为无动力有轨轮，安装在固定桁架的底部。当钢模台车移动时,可通过汽车的外力牵引将台车沿着铺设的轨道拉动,并通过施工人员的撬动来纠偏。
3钢模台车的操作程序
3.1钢模的移动就位
衬砌台车利用液压油缸和螺旋千斤来调整模板到位及收模。钢模台车就位前要准确的计算出台车拱顶中点,将其引至该断面的岩面上,打点标注,由测量人员指挥台车的操作技师参照标注点升降移动油缸,进行台车定位,最后测量检查台车控制点是否在计算的坐标点上。台车液压系统采用三位四通手动换向阀进行换向,实现油缸的伸缩。先调节顶模，将顶模调整到设计高程后，再调整侧模，然后，安装顶模与侧模之间的连接构件、螺栓和U型卡及钢模的顶部支撑。模板调整到位后，采用木支撑辅助加固，防止模板变形。
3.2钢模的拆除
①待浇筑的混凝土达到一定的强度后，退出钢模的外部支撑，拆除第一节钢模的所有内部和外部连接构件、螺栓和U型卡。
②将台车移到第一节钢模上，各液压千斤顶就位。先用侧模千斤顶脱模并收缩侧模就位后，再用顶模千斤顶收缩顶模，使顶、侧模收缩于台车上。
③退出台车，重复上述各工序，直至整套钢模全部拆卸完毕为止。并在相邻两节钢模就位后，安装节与节之间的的连接螺栓和U型卡。
4钢模台车的衬砌施工
隧洞混凝土衬砌的施工程序为:底板混凝土浇筑→边墙顶拱测量放样→边墙顶拱钢筋绑扎→铺设台车轨道→钢模台车就位→台车模架调整固定→测量复核→封头模板安装→混凝土浇筑→拆除台车模架→移动钢模台车至下一工作面。
4.1混凝土入仓
用钢模台车浇筑侧、顶拱混凝土时,混凝土先用自卸汽车运至洞内，供给混凝土输送泵，再由输送泵送入浇筑仓面，仓面配有“人”字形溜槽，操作溜槽挡板可控制混凝土进人左侧或右侧仓面。
合理布置混凝土入仓窗口,既能满足浇筑混凝土要求,还能利用窗口通风排气,减少混凝土表面气泡的数量,保证混凝土的外观质量。同时,也可及时散去混凝土振捣时产生的一部分水化热,一定程度上防止了混凝土裂缝的产生。
本工程边墙浇筑中，在两边墙外侧5m和10m高位置处按品字型设有50cm×50cm的窗口,再悬挂溜槽配合入仓。混凝土出料落差控制在2m以内,防止混凝土离析。浇筑边墙混凝土之前,必须在已浇筑底板混凝土表面上铺一层2～3cm厚砂浆以利于上下两层混凝土的充分接触,边墙两侧对称浇筑。
隧洞顶拱入仓窗口布置在圆拱顶部正中，水平布置有5个窗口,边墙浇筑完成后,从靠近混凝土泵的第一个顶拱窗口入仓浇筑,浇到一定高度后,转到第五个窗口入仓,当两头浇到一定的高度后再分别用第三、二、四的顺序逐个窗口入仓直到浇满为止,这样基本都能浇满拱顶混凝土。此外在顶拱中间位置开一小孔,浇筑混凝土时利用埋管可以直观地观察洞顶混凝土的浇筑高度。埋管时注意让管口上端离岩面5cm左右,当管中流出水泥浆时证明混凝土已接近浇满,根据施工经验此时再浇5～6m3混凝土即可满足洞顶混凝土的密实度要求。
4.2混凝土振捣
混凝土振捣是保证混凝土质量的关键工序。浇筑边墙时,每浇筑30cm厚进行一次振捣,可直接用软轴插入式振动器进行振捣。两侧边墙对称浇筑对称振捣。顶拱浇筑不能直接用软轴振动器振捣，需安装附着式振动器。在顶拱弧形段水平布置六排附着式振捣器,同一排振捣器的间距为4～5m。按顶拱混凝土的浇筑顺序,附着式振动器也按相应的次序进行工作。振捣时要把握适度,既不能漏振,也不能“过振”。
4.3混凝土封顶技术
混凝土封顶采用20～22cm塌落度的高流态、免振捣、自然密实的混凝土,适当减少粗骨料的用量,以减少10%为宜,增加混凝土的流动性,当混凝土从两端挡头板顶部溢出,说明拱顶混凝土已填满。
5衬砌混凝土质量控制措施
①在衬砌混凝土施工前,先检查隧洞断面状况,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,则用浆砌块石或同等级的混凝土预制块予以填充密实,尽可能使隧洞开挖轮廓断面平顺,不留坑陷突变。
②对于有渗透水的洞面,浇混凝土前用专用堵漏水泥进行封堵，或用PVC管引流,防止渗入浇筑混凝土中。
③改进混凝土配合比设计。在混凝土中添加减水剂和适量微沫剂,控制混凝土拌和物的坍落度在12～15cm,含气量2%左右,以减少混凝土硬化的收缩变形,并提高混凝土的抗渗性能。
④顶拱混凝土在边墙混凝土浇筑完成后留置1h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。
⑤控制顶模上附着式振动器的振动时间,避免对已初凝的混凝土进行不当振动。
⑥拆模后混凝土面及时用温水进行保养，避免拆模后的混凝土表面因内外温差过大产生裂纹。
6结束语
钢模台车技术应用于隧洞混凝土衬砌施工,既能改善洞内混凝土衬砌作业条件，减少施工干扰，降低劳动强度，又能提高工效，加快施工进度，保证工程质量，节省投资。钢模台车稳定性好、拆装使用方便,保证了隧洞混凝土施工质量,又按计划时间完成了该隧洞混凝土的施工任务,创造了良好的社会与经济效益。