全圆钢模台车施工技术在南水北调北京西四环暗涵工程中的应用（王长春,付亚坤）

【关键词】钢模台车；暗涵工程；混凝土衬砌；单价分析；南水北调工程

中图分类号：TV536(21) 文献标识码：B 文章编号：1000-0860(2007)07-0028-03

1 概述

为使南水北调北京西四环暗涵工程输水隧洞二衬过流面混凝土浇筑达到“内实外光”的效果，武警水电部队在南水北调西四环暗涵工程二衬混凝土施工中，成功地运用了液压自行式全圆针梁混凝土衬砌钢模台车施工工艺。

与常规散拼组合钢模板相比，采用液压自行式全圆针梁混凝土衬砌钢模台车衬砌混凝土的主要优点是：(1)施工速度快。钢模台车施工速度从仓位准备到施工完成1仓10 m长衬砌混凝土，正常所需时间为2．5～3 d／仓，而采用常规散拼组合钢模板施工，正常所需时间为5～6 d／仓，施工速度采用钢模台车是散拼组合钢模板的2倍。(2)施工质量得到了保证。采用液压自行式全圆针梁混凝土衬砌钢模台车施工大大减少了模板拼缝及错台等质量缺陷，达到了“内实外光”的效果。

液压自行式全圆针梁混凝土衬砌钢模台车施工的主要缺点是施工投入相对较大。主要原因如下：(1)仅在南水北调西四环暗涵七标二衬混凝土施工中，就一次性投入钢模台车设施4套，由于西四环暗涵工程输水隧洞洞径固定的特殊性，液压自行式全圆针梁混凝土衬砌钢模台车难以在其他工程中再重复使用，因此必须在西四环暗涵工程七标段二衬混凝土施工中一次摊销完毕，所以一次性设备费用投入大。(2)台车从一个工作面转到另一个工作面需重新拆装，耽搁时间较长。因为此台车无法通过急转弯段，对于有急转弯的部位，当施工完成一个分部工程以后，台车必须拆除，移到另一个分部后再行安装，将耽误约25 d时间。

2 液压自行式全圆针梁钢模台车简介

2．1 外形尺寸

台车模板直径为4 020 mm，长度为10．2 m。针梁全长为22．6 m，框梁长度为10．2 m，有效衬砌长度10．0 m，单台台车总重量50 t。均能在一衬混凝土面前后空车行走，能通过4．0 m已衬砌混凝土段。

2．2 主要结构

(1)针梁式模板衬砌台车主要由模板、针梁、框梁、卷扬牵引机构、抗浮装置、液压系统等组成。

(2)模板环向分为4块，顶模、左右侧模、底模。纵向分为6节，合计单元板块24块。纵向中间4节，每节宽度为1．5 m，两端每节宽度为2．1 m。纵向用螺栓和销轴联结，顶模与侧模之间为了支拆模方便采用活铰接，底模与侧模采用定位板与螺栓联结。

(3)针梁是模板台车的支撑梁和行走的轨道。针梁宽1．0 m，高1．05 m，为装配式桁架组合结构。针梁上、下有4条方钢轨道。为了运输和安装方便，纵向分为6节，每节最长为4 m，节间连接采用高强螺栓固接，保证整体刚度。

(4)框梁是模板的受力支撑平台。它的上部与顶模用螺栓联接，在框架上、下部安装有行走轮系，针梁从门框内穿过，门架与顶模上的横梁构成框架结构。

(5)液压系统由6个底模油缸、6个侧模油缸、4个端座油缸、2个端座水平油缸和1套泵站组成。其中4个端座竖向油缸支撑针梁，是模板移动的受力支点，顶模拆除也是靠它的升降作用来完成。

(6)电气系统主要对液压系统油泵电机的开关和卷扬机电机的正、反转进行控制，它采用380 V三相五线制供电，供给油泵电机、卷扬机电机、变频机组用电等。

2．3 主要技术性能指标

台车主要技术性能参数见表1

2．4 台车操作技术条件

(1)一衬混凝土全部完成，并达到设计强度，能够承受针梁模板台车施工的全部荷载；(2)一衬混凝土结构面质量符合标准要求，不允许存在凹凸不平，以保证台车支撑点为均匀面受力，保证台车的平稳运行；(3)现场测量人员定出涵洞结构中心线和高程控制点，以保证模板支立准确；(4)相关人员的台车操作技术培训已完成；(5)防水层已验收完毕；(6)涵洞内有良好的通风和照明装置；(7)模板台车组装并经过质量验收。

2．5 模板台车操作方法

(1)在完全收模状态下进行空车行走；(2)将抗浮架左右抗浮支撑安装到抗浮架两侧，其下方支撑至一衬混凝土；(3)调整框梁两端抗浮架下部支撑，使其均稳固支撑在地面(支撑面)上，框梁两端等高；(4)将侧向丝杠(每侧各两个)安装在模板侧边框上，防止左右摇晃；(5)启动泵源，扳动前后台车操纵杆至“台车降”位置，使两端座梁同时离开地面约20～30 cm，操纵杆至中位后关闭泵源；(6)按下行走控制开关盒“针梁行走”按钮，将针梁牵引至下一个工作位置，到位后自动停止，关闭行走控制开关；(7)启动泵源，扳动前后台车操纵杆至“台车升”位置，两端座梁离地面约3 cm时，扳动前后台车操纵杆，使端座梁缓慢下降至支撑面，同时观察压力表，表压上升时停止操作，将辅助支撑机构旋至需要位置，关闭泵源；(8)将模板侧向抗浮支撑旋离一衬混凝土，按下行走控制开关盒“模板行走”按钮，将模板牵引至预定工作位置，到位后自动停止，关闭行走控制开关；(9)启动泵源，扳动前后台车操纵杆至“台车升”位置，旋下辅助支撑机构，使两端座梁下降(点动)，使抗浮架下部支撑稳固支撑在地面(支撑面)上，框梁两端等高；(10)重复上述(4)～(8)，将模板台车移至预定工作位置；(11)针梁行至预定位置时，必须将两端座梁调水平，使针梁支撑机构在垂直水平面的条件下工作。

3 施工过程技术经验

3．1 进行模板台车计算

模板台车制作加工虽然可以以采购形式从专业厂家定做，但加工前必须要求厂家提供台车计算书，主要计算内容如下：面板计算保证模板强度满足要求，模板肋计算保证模板稳定性满足要求；针梁荷载计算、针梁自重计算、抗弯计算、抗剪计算等，施工单位技术人员必须通过验算核实，对有疑义方面提出意见和建议，达到要求方可制作加工。

3．2 增设抗浮装置

模板台车由于为全圆一次成型，施工过程中混凝土入仓造成台车上浮力相当大，通过实测发现，施工过程中台车上浮力可达40～150 t，所以必须采取抗浮措施，才能保证台车的稳定性，避免出现浇筑的混凝土保护层偏小或出现漏筋现象。解决方法是，增设抗浮支撑，在框梁上方增加弧形抗浮支撑，使抗浮支撑与已完成一衬、二衬洞面有较大接触面，减少台车上浮。

3．3 避免台车模板与已浇筑混凝土搭接处发生压裂已浇混凝土

施工过程中发现， 由于台车为全圆一次成型，在施工后一仓混凝土时，台车模板需与已浇筑完成混凝土有10 cm搭接，由于前后仓位施工间隔时间仅为2 d，已浇筑混凝土强度低，导致在模板支撑过程中很容易压裂搭接处已浇筑混凝土。解决方法是，台车加工确保模板两端头为等同圆，如果台车前后模板非等同圆，模板与已浇混凝土之间接触不匀，局部受压将导致搭接处压裂；还可以适当增加模板与已浇混凝土搭接长度，使搭接长度在20～30 cm能减少压裂；但增加搭接可能带来相临仓位接缝处出现小的夹层错台。

4 台车设施费摊销

每套台车设施费用平均为50万元，因为台车为西四环暗涵工程输水隧洞二衬混凝土施工而设计加工，台车模板半径尺寸固定，难以在其他工程中再重复使用，因此必须在西四环暗涵工程七标段二衬混凝土施工中一次摊销完毕，按照工期内每台台车最大限度完成仓位数量统计，每套台车共能完成二衬混凝土浇筑2 835 m3 ，每套台车费用50万元摊销到单位混凝土中(扣减5％残值)为167．55 元／m 3。散拼组合钢模板市场采购价每套为12万～15万元，按照钢模板正常周转次数50次计算，每套散拼组合钢模板可施工完成二衬混凝土浇筑2 025 m 3，每套散拼组合钢模板费用摊销到单位混凝土中为59．26—74．07 元/m 3，通过对比可看出，钢模台车施工模板摊销费用比组合钢模板要高得多。

5 结语

在西四环暗涵工程输水隧洞二衬薄壁混凝土施工中，成功采用液压自行式全圆针梁混凝土衬砌钢模台车，对保证二衬衬砌混凝土施工质量、加快施工进度起到了重要作用。由于单位混凝土台车模板摊销费用较高，对于以后施工中采用钢模台车，应考虑工期因素最大限度增加产量来降低成本。

作者简介：王长春(1978-)，男，工程师。

来源：《水利水电技术》第38卷2007年第7期