中国水利水电第七工程局有限公司
摘要：目前公路、铁路隧洞因地质条件复杂，要求混凝土衬砌与开挖施工同步进行，公路、铁路将底板混凝土设计成仰拱，其特点是底板混凝土分仰拱和回填层设计，仰拱混凝土浇筑与开挖同步实施，回填层开挖完成后实施，回填层混凝土的最后施工，使部位混凝土的质量得到保障；在水工隧洞中，因设计时隧洞下部结构为一次性设计，其仰拱混凝土不能分开浇筑，怎样解决水工隧洞仰拱混凝土衬砌与开挖同步实施时的交通通道及混凝土保护是目前水工隧洞施工面临的难题。针对上述难题，通过海蓄电站尾水隧洞工程“自行式栈桥弧面滑模台车”的应用进行探讨。
关键词：海蓄电站尾水隧洞工程；台车结构；台车施工工艺；关键部位处置
1、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，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，强风化岩体性状较差，断裂构造较发育，围岩为Ⅳ～Ⅴ类岩体。运用新奥法原理进行施工，采用锚杆+钢拱架+小导管/管棚进行初期支护。
2、台车结构及其说明
自行式仰拱滑模栈桥台车包括引桥、栈桥主体二大部分，结构见图1。
图1台车结构图
2.1引桥构成
引桥由引桥主梁、支撑千斤、面板组成，引桥主梁采用I25工字钢，前引桥主梁长11.12m，后引桥主梁长9.0m，桥面横梁采用［10槽钢，单根长3.0m，间距250mm；前引桥每根主梁下安装螺旋式机械千斤2台，间距2.84m，后引桥主梁下安装1台螺旋式机械千斤。前后引桥分别1台液压油缸，模体运行时将引桥提升脱离地面。
2.2栈桥主体
栈桥主体由栈桥部分和滑模体部分组成：
栈桥部分由栈桥横梁、栈桥纵梁、栈桥立柱、立柱支撑、机械螺旋千斤、栈桥面板纵向副梁、桥面板、行走装置（行走电机、行走轮、刹车片、控制柜）、横向调位油缸等组成；横梁分两层，下层2根，与行走机构连接，采用I25工字钢，长4.77m，上层2根，长6.54m，采用I25工字钢；栈桥纵梁分两层，上层长24.1m，下层长22.0m，纵梁间设14根立柱，立柱高1.7m，间距1.77m，纵梁及立柱采用I25工字钢；立柱间车采用［10槽钢交叉连接；桥面横梁安装在下层纵梁上，长3.0m，间距780mm，采用I25工字钢；栈桥面板纵向副梁间距200mm，I20工字钢；面板采用δ=3.5mm厚的花纹钢板；行走电机选用7.5Kw。
滑模体由卷扬机、弧面梁（导向滑槽）、弧面模板等组成：导向滑槽用I20工字钢现场冷弯加工制成，长8.5m，4根；弧面模板采用厚δ=8mm钢板工厂加工制作，长5.0m，宽1.5m，4块；
图2台车结构剖面图图3台车结构剖面图
2.3台车安装
先进行模体行走轨道基础浇筑，然后在行走轨道基础面上安装行走钢轨，再进行驱系统安装；然后通过随车吊将栈桥主横梁安装装在驱动装置上，再将主纵梁安装在横梁上，实现栈桥纵横梁主体受力骨架安装。然后按照先下后上的顺序进行安装，栈桥主梁安装好后，在栈桥主梁上通过葫芦安装导向导向滑槽、导向轮、模板，以及桥面副梁、桥面钢板、栈桥支撑和栈桥立柱、卷扬机。
2.4模板定位
通过栈桥前支座、栈桥后支座上的顶升油缸调整标高，通过平移油缸调整平移机构使其对正中轴线，再支撑好栈桥中间支撑的机械千斤顶，以及前后引桥的机械千斤顶，定位完成。
3、台车施工工艺
3.1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。
3.2台车就位
栈桥台车需要利用基础轨道就位，就位时检查校核台车中线及模板结构边线，通过前后支撑油缸及横梁上的油缸进行位置调整，位置调整正确后锁定行走电机；完成台车的就位；
3.3钢筋安装
台车就位后，进行仓位内钢筋的安装；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；台车长度设计为两个仓位，钢筋安装时后一个仓位同时进行混凝土浇筑，钢筋安装时与后一仓位的环向钢筋预留50cm位置，待后一仓混凝土浇筑完成端模拆除后补安装。
3.4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、水泥浆或其他残渣垃圾等，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；封堵模板的加固通过仓号内、外插筋完成。内插筋上焊接拉杆，外插筋上加斜支撑。
3.5混凝土浇筑
钢筋安装及端头模板封堵完成并完成验收后进行混凝土浇筑，此时左右两侧的滑模模板移动至模板下限位器位置；混凝土罐车开至栈桥上，通过溜槽自卸入仓，当混凝土浇筑距离模板上边缘约30cm的时候，启动卷扬机通过导向轮拉动模板向上移动，两侧卷扬机可以单独工作。如此重复直到模板滑行至模板上限位器位置，完成一个混凝土浇筑工作循环。
3.6栈桥运行
由栈桥前后端的顶升油缸顶起，模板离开混凝土表面。收起前引桥、后引桥，收起所有支撑点的机械千斤顶。放下后支轮，此时后支橡胶轮在浇注好的混凝土表面，收起栈桥后支座使其离开混凝土表面。启动驱动系统，将栈桥移到下一个工作位置。如此完成一个工作循环。
4、关键部位处置
4.1交通通行、工期、质量
交通通行措施：在6#支洞与尾水主洞交叉口设立交通指挥岗，负责落实洞内车辆进出登记和调配；交通调度根据现场调度会安排，跟踪落实材料运输、混凝土浇筑运输的进出顺序：按照距离由远到近的原则布置，最远距离工作面最先进场，中途因设备坏等特殊原因耽误进场时现场调配，可采取栈桥混凝土浇筑车下栈桥让道。
栈桥台车设计长22.0m，混凝土仓面设计最大长为10.0m，台车按照2个仓位设计，后仓位浇筑混凝土，前仓位备仓，后仓位混凝土浇筑完成后，利用两个仓位进行循环施工，达到快熟施工目的。
质量保护：栈桥台车因需满足载重车辆的通行，自身结构件刚度大，自重大，本工程台车自重73T，台车设计运行时前端驱动轮在轨道上行走，后端行走轮在混凝土面上行走，后轮的新浇筑混凝土的碾压影响混凝土质量？
采取措施：同条件试块强度试验，根据试验测得的混凝土抗压强度，算出混凝土面上加铺12mm厚花纹钢板厚的待强时间，根据待强时间确定台车的运行时间，本工程试验算得时间为18h，为增加安全性，台车运动时间24h。
4.2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。
4.3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；常规的处理方式均采用环氧砂浆或人工砂轮抹面处理，处理成本费用高，周期长；弧面滑模台车技术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，消除混凝土面上的气泡、水纹、麻面等缺陷。
4.4长台车小半径转弯措施
栈桥台车卸掉引桥部位后最大长度24.1m，最大宽度7.76m，下部未浇筑混凝土结构最大宽度8.8m，在0+214~0+235段位半径40m的圆弧段；转弯半径不足，需对台车进行长宽瘦身处理，长度为满足两个仓位的循环施工，长度值已确定，唯一可修改台车的宽度：将卷扬机平台和导向滑槽最后一节制作成铰链连接，如图4所示，台车转弯段行走时将卷扬机平台和导向滑槽间的铰链松开，并向轴线方向收拢，台车的宽度可减小到6.6m，根据设计计算，台车能在半径为40m弧长21m的转弯段通过。示意图见图5。
图4台车转弯结构图
图5台车转弯示意图
5、效益
本工程采用自行式仰拱栈桥弧面滑模台车，成功解决了工程履约的难题，实现了长、窄隧道内多工作面的同时施工，将仰拱混凝土施工分为2个工作面同时分开进行，缩短了工期50天，取得了400.01万元的经济效益。
5.1工期对比
5.2效益对比
设备、材料对比：4.27+38.88+30.24-64.38=9.01万元
模板购置费9*10.5*2*（215.53+40）1.5=4.27万元；
模板安装费9*1080*40=38.88万元
拉杆20*9*14*120=30.24万元
栈桥台车费：76*8471=64.38万元
工期效益：91万元
施工成本50*220*30=33万元；
管理成本40+（3+3*2）*2=58万元
进度履约罚款：300万元
6、结束语
栈桥式弧面仰拱台车在海蓄尾水主洞的成功运用，改变了单运输通道条件下，多台台车同时错位施工提供了交通运输通道条件，为海蓄电站2017年3月15日下库蓄水赢得了时间，混凝土内实外观，成型效果良好，在同类工程中获得好评；开辟了长距离、单通道条件下，快速抢工期的新思路，该项技术成果获得国家专利，具有较高的推广价值。