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      簡易腳手架臺車在大型洞室永久襯砌中的應(yīng)用

      2018-08-13 07:03:34王大勇隆松柏

      王大勇 隆松柏

      摘要:在大型永久洞室混凝土襯砌施工中,通常采用定型鋼模臺車進(jìn)行混凝土澆筑,我公司通過嘗試和研究,在烏江思林電站尾水隧洞襯砌中采用簡易腳手架臺車施工,克服了洞室大斷面、單倉澆筑重量大和常規(guī)鋼模臺車笨重、組裝困難、成本較大等難題,取得了良好的社會經(jīng)濟效益,確保工程質(zhì)量和工程進(jìn)度;且簡易腳手架臺車制作安裝方便快捷,運行可靠,成本低廉;因此可在同類各類洞室襯砌中推廣應(yīng)用。

      關(guān)鍵詞:簡易腳手架臺車;鋼模臺車;大型永久洞室;混凝土襯砌

      1、概述

      烏江思林電站尾水隧洞斷面15m×21m(寬×高),屬于大型洞室,在中大型隧洞混凝土襯砌中,常規(guī)方法是采用定型鋼模臺車,定型鋼模臺車一般采用型鋼作支撐結(jié)構(gòu),模板采用鋼板,用液壓系統(tǒng)對模板系統(tǒng)進(jìn)行頂伸,在軌道上行走。而簡易腳手架臺車就是在這種方式下發(fā)展起來的,主要的創(chuàng)新是增設(shè)了行走機構(gòu)和對模板系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn),可稱之為“移動的滿堂腳手架”。

      簡易腳手架臺車分為邊墻臺車和頂拱臺車,不受斷面大小的限制,在開挖完成后,按底板、邊墻、頂拱的順序進(jìn)行襯砌,底板澆筑完成后,先安裝邊墻臺車,再安裝頂拱臺車,臺車的行走機構(gòu)采用腳輪,支撐結(jié)構(gòu)采用鋼管搭設(shè)的滿堂腳手架,模板采用組合鋼模板,邊墻模板根據(jù)臺車長度及高度拼裝成整體,采用葫蘆進(jìn)行脫模和就位,模板采用與腳手架連接的頂托支撐,澆筑完成后將頂托的螺桿松開,用葫蘆提升脫模。頂拱模板根據(jù)隧洞斷面尺寸制作拱架,用小鋼模拼裝,用千斤頂頂升整體拱架,拱架的支撐采用頂托,就位時用千斤頂將拱架頂升到位,用頂托支撐,脫模時先將頂托螺桿松開,千斤頂卸壓脫模。臺車的行走采用裝裁機牽引。

      2、簡易腳手架臺車技術(shù)內(nèi)容

      2.1邊墻臺車主要部件及功能

      思林水電站尾水隧洞工程過流斷面尺寸14×19.8m(寬×高)、邊墻高14.47 m,邊墻臺車尺寸為12×14.27m(長×高),混凝土澆筑尺寸為12×11.27m(長×高),邊墻剩余1.0 m墻體與頂拱一起澆筑。邊墻臺車主要由行走機構(gòu)、滿堂腳手架、模板脫模機構(gòu)、模板、模板支撐機構(gòu)、臺車承重機構(gòu)等構(gòu)成。

      2.1.1行走機構(gòu)

      行走機構(gòu)是由φ300(承重2T)實心腳輪和行走機座組成,臺車通過裝裁機牽引在底板混凝土上行走。邊墻臺車總重約52 T,考慮安全系數(shù),共布置42個實心腳輪行走時承載,橫向6排,縱向7排。

      2.1.2 滿堂腳手架骨架

      滿堂腳手架采用φ42鋼管搭設(shè),架子間距100cm、排間距75cm、層間間距100cm,橫向打滿剪刀叉。腳手架主要是用于連接頂托支撐模板承受混凝土澆筑側(cè)壓力及提升模板的支架。

      2.1.3模板脫模機構(gòu)

      模板脫模機構(gòu)是由模板支撐架和4個8T葫蘆組成。模板脫模和就位采用葫蘆升降進(jìn)行,就位后的模板采用與腳手架連接的頂托支撐,澆筑完成后將頂托的螺桿松開,用葫蘆提升脫模。

      2.1.4 模板

      模板采用常規(guī)鋼模板組合拼裝,拼裝成二塊12×11.27m(長×高)的整體大模板,模板站桿、背桿參照常規(guī)組合鋼模板布置,站桿75cm一道、背桿100cm一道,模板與站桿、背桿用拉鉤及蝴蝶扣連接與模板形成整體。

      2.1.5模板支撐機構(gòu)

      模板支撐機構(gòu)是由頂托支撐組合而成,模板支撐機構(gòu)主要是用于支撐模板及傳遞混凝土澆筑時側(cè)壓力,模板就位后調(diào)緊頂托螺絲來支撐加固模板。

      2.1.6臺車承重機構(gòu)

      臺車承重機構(gòu)是由36塊枕木及36塊木楔子組成。臺車行走安裝就位后,在臺車底座下加墊枕木和木楔子,使臺車行走腳輪在混凝土施工中不直接受力,施工荷載及臺車自身荷載通過加墊的枕木和木楔子傳向底板混凝土,保護(hù)臺車的腳輪。

      2.2頂拱臺車主要部件及功能

      頂拱臺車設(shè)計為12 m長,邊墻剩余1.0 m墻體與頂拱一起澆筑。頂拱臺車主要由行走機構(gòu)、滿堂腳手架、操作平臺、模板頂伸機構(gòu)、側(cè)翼模板支撐機構(gòu)、拱架總成、模板、臺車行走導(dǎo)向機構(gòu)、臺車承重機構(gòu)等構(gòu)成;由于頂拱臺車架設(shè)于邊墻臺車頂部,其承重機構(gòu)、滿堂腳手架在構(gòu)造邊墻臺車時考慮。

      2.2.1操作平臺

      滿堂腳手架搭設(shè)完成后,在邊墻臺車頂部搭設(shè)操作平臺。用于頂升模板、脫模時及安裝拱架、模板時作操作平臺。

      2.2.2模板頂伸機構(gòu)

      模板頂伸機構(gòu)是由千斤頂和頂托組合而成。臺車頂伸系統(tǒng)是用千斤頂頂升整體拱架,拱架的支撐采用頂托,就位時用千斤頂將拱架頂升到位,用頂托支撐,脫模時先將頂托螺桿松開,千斤頂卸壓脫模。

      2.2.3側(cè)翼模板支撐機構(gòu)

      側(cè)翼模板支撐機構(gòu)由頂托、鋼管及扣件組裝而成。頂模頂升到位并用頂托支撐加固后,調(diào)節(jié)側(cè)翼模板支撐機構(gòu)頂托螺絲使側(cè)翼模板向外旋轉(zhuǎn),直倒側(cè)翼模板達(dá)到設(shè)計邊線為止。

      2.2.4拱架總成

      頂拱臺車拱架總成由拱架及拱架支撐管架組成。拱架用于模板成型及支撐模板,拱架支撐管架浮托在模板頂伸機構(gòu)上,支撐及連接拱架。拱架用φ42鋼管制作,根據(jù)斷面尺寸計算得拱架弧長16.87m,將拱架分成①、②兩部分制作,其中①拱架制作成兩塊6 m長,安裝時連成整體,②拱架制作成兩塊弧長為1.37m且與1.0m的邊墻模板骨架連成整體,在①、②拱架連接端加工支鉸裝置,①、②拱架用支鉸連接,②拱架以支鉸為軸心可以內(nèi)外旋轉(zhuǎn)。

      2.2.5模板

      頂拱模板由頂模、左側(cè)側(cè)翼模、右側(cè)側(cè)翼模三塊組成,頂模用鋼模拼裝,側(cè)翼模用小鋼模組合拼裝,模板用拉鉤、背桿及蝴蝶扣與拱架連接形成整體。側(cè)翼模與頂模用支鉸連接,側(cè)翼模以支鉸為軸心可以內(nèi)外旋轉(zhuǎn)。

      2.2.6臺車行走導(dǎo)向機構(gòu)

      邊墻臺車行走時有少許偏移軸線,可以通過模板支撐機構(gòu)頂托螺絲來調(diào)節(jié)模板。頂拱臺車沒有設(shè)置模板對中裝置,頂拱臺車行走時不允許跑偏,在臺車滿堂腳手架左右側(cè)各安裝4個側(cè)向?qū)л啠?個側(cè)向?qū)л喎乐古_車偏移。

      2.3臺車制作及安裝

      簡易腳手架臺車為鋼管管架結(jié)構(gòu),最長件19m,重35.15kg,烏江思林電站尾水隧洞開挖尺寸為14×19.8 m(長×高),在已澆底板混凝土上安裝臺車非常方便。不需要任何機械設(shè)備,人工直接進(jìn)行安裝。一臺臺車安裝需15天。

      2.3.1邊墻臺車安裝

      安裝邊墻臺車,安裝基本上都是用原材料,沒有制作構(gòu)件,現(xiàn)場用切割機根據(jù)設(shè)計尺寸下料。

      首先安裝行走機構(gòu),行走機構(gòu)是由42個φ200(承重2T)實心腳輪和行走機座組成,先按設(shè)計要求組裝行走機座,再安裝實心腳輪,實心腳輪與行走機座連接通過實心腳輪的軸承用鋼管扣件連接。

      行走機構(gòu)安裝形成后,在行走機座上搭設(shè)腳手架,腳手架搭設(shè)逐層進(jìn)行,架管間扣件連接,橫向設(shè)剪刀叉,加強滿堂腳手架整體性。

      滿堂腳手架搭設(shè)完成后,進(jìn)行模板脫模機構(gòu)及模板支撐機構(gòu)安裝。在安裝模板前,在滿堂腳手架兩側(cè)每一根橫向管安裝一個頂托,形成模板支撐機構(gòu)。在搭設(shè)腳手架最后一層架子管時,架子管懸挑25cm并加斜支撐加固,在滿堂腳手架左右側(cè)模板吊點處懸掛4個8T葫蘆組成,并形成了模板脫模機構(gòu)。

      在進(jìn)行模板支撐機構(gòu)安裝的同時可以開始進(jìn)行模板安裝。模板采用150×90cm鋼模板組合拼裝,模板用φ12螺栓連接,按設(shè)計要求安裝站桿、背桿,模板與站桿、背桿用拉鉤及蝴蝶扣連接形成整體,站桿、背桿的接頭錯開,在最后一塊模板上安裝兩個吊鉤,用于模板脫模和就位時的吊點。

      臺車承重機構(gòu)在臺車前期安裝過程中不安裝,是在臺車襯砌施工中臺車行走就位后,在臺車底座下加墊枕木和木楔子,使臺車行走腳輪在混凝土施工中不直接受力,施工荷載及臺車自身荷載通過加墊的枕木和木楔子傳向底板混凝土。

      2.3.2頂拱臺車安裝

      在邊墻臺車安裝后進(jìn)行頂拱臺車安裝,提前制作完頂拱拱架。除了拱架是制作構(gòu)件外其它都是用原材料直接進(jìn)行安裝。

      首先進(jìn)行行走機構(gòu)安裝,行走機構(gòu)是由30個φ300(承重2T)實心腳輪和行走機座組成。行走機構(gòu)安裝形成后,在行走機座上進(jìn)行滿堂腳手架安裝。

      滿堂腳手架搭設(shè)完成后,鋪設(shè)模板頂伸操作平臺。在最高一層架子上鋪設(shè)一層竹跳板,竹跳板與架子用鐵絲綁扎牢固,并形成了模板頂伸操作平臺。

      模板頂伸操作平臺形成后,就可以進(jìn)行模板頂伸機構(gòu)安裝。在設(shè)計位置安裝千斤頂,在豎向鋼管上各揷入一個頂托并形成了模板頂伸機構(gòu)。

      模板頂伸機構(gòu)安裝完成后,把所有的千斤頂及頂托的頂面調(diào)到同一水平面,然后在其上面進(jìn)行拱架支撐管架安裝,管架安裝完成后,進(jìn)行頂拱拱架安裝,先安裝①拱架,拱架與滿堂腳手架豎向架子管一一對應(yīng)安裝,①拱架安裝完成并加固后進(jìn)行兩側(cè)的②拱架安裝,安裝過程中特別注意①②拱架的絞接。

      頂拱模板分成頂模、左側(cè)翼模、右側(cè)翼模三塊進(jìn)行安裝,三塊模板是相對獨立的。①拱架安裝完成后就可以進(jìn)行頂模安裝,頂模用150×30cm小鋼模拼裝,鋼模用U型扣件連接,且用背桿、拉鉤及蝴蝶扣與拱架連接形成整體。在安裝頂模的同時進(jìn)行②拱架校正和加固,②拱架加固完成后進(jìn)行左右側(cè)側(cè)翼模安裝,側(cè)翼模用150×30cm、150×10cm小鋼模組合拼裝,安裝方式與頂模相同,安裝完成后側(cè)翼模與②拱架連成整體可以支鉸為軸心內(nèi)外旋轉(zhuǎn)。

      在模板安裝完成后,開始安裝側(cè)翼模板支撐機構(gòu),按設(shè)計要求位置和結(jié)合實際情況安裝側(cè)翼架管及頂托支撐。

      2.4臺車運行

      簡易腳手架臺車運行包括運行前的準(zhǔn)備工作及運行中的工作。

      準(zhǔn)備工作包括準(zhǔn)澆倉面的扎筋、混凝土施工縫、倉面清洗等工序施工及驗收完成、臺車運行路段底板的清理、臺車承重機構(gòu)拆除、臺車通道底部加固、臺車牽引鋼絲繩安裝等,如是邊墻臺車必須先把結(jié)構(gòu)邊線放樣后,方能移動臺車。

      運行中的工作包括安裝臺車承重機構(gòu)、邊墻模板(頂拱模板)安裝就位、擋頭模板安裝、混凝土澆筑過程中臺車維護(hù)、拆模等,如是邊墻臺車必須先把臺車通道按設(shè)計要求加滿對稱支撐后,方能開倉澆筑。

      2.5創(chuàng)新內(nèi)容

      簡易腳手架臺車的制作安裝原理來自于滿堂腳手架,為了能適應(yīng)隧洞襯砌的特點,作了如下的改進(jìn)和創(chuàng)新:

      ⑴臺車的行走采用腳輪,腳輪的數(shù)量根據(jù)臺車的重量、腳輪的承載力及考慮臺車的整性進(jìn)行配置。

      ⑵為了防止臺車牽引行走時不跑偏,增設(shè)了導(dǎo)向裝置。

      ⑶為了保證交通暢通,在臺車中部留了4×4.5m(寬×高)的通道。

      ⑷邊墻臺車由組合鋼模板拼裝成整體,采用葫蘆及頂托實現(xiàn)邊墻模板的就位及脫模;頂拱臺車用鋼管制作拱架,連接成整體,利用千斤頂和頂托實現(xiàn)了頂拱模板的就位及脫模。

      3、與同類相關(guān)技術(shù)綜合比較

      3.1工藝比較

      傳統(tǒng)鋼模臺車采用型鋼作支撐骨架,整塊的鋼板作面板,采用液壓系統(tǒng)對模板進(jìn)行頂伸,有專門的行走機構(gòu),可做成邊墻、頂拱或全斷面鋼模臺車,操作方便,由于重量大,穩(wěn)定性好,澆筑的混凝土面光滑平整。

      簡易腳手架臺車采用鋼管腳手架作為支撐骨架,用組合鋼模板拼裝成整體模板,用千斤頂和螺桿對模板進(jìn)行頂伸,用裝載機牽引行走,需分為邊墻臺車和頂拱臺車,對臺車的使用好壞與操作人員的熟練程度有關(guān),同樣能達(dá)到規(guī)范優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)的要求。

      3.2施工進(jìn)度比較

      對于傳統(tǒng)型全斷面鋼模臺車,從設(shè)計、制作到安裝完成需要3個月時間,襯砌一倉混凝土需要5~6天,拆除工作量大。

      由于簡易腳手架臺車所使用的材料是通用型的,只需按設(shè)計提前準(zhǔn)備材料,安裝一臺簡易腳手架臺車只需10~15天,12m臺車平均4天澆筑一倉邊墻混凝土、5天澆筑一倉頂拱混凝土,從澆筑速度上看與傳統(tǒng)型鋼模臺車差不多,由于地質(zhì)情況復(fù)雜前隧洞開挖進(jìn)度往往會滯后,相應(yīng)地壓縮了混凝土襯砌的時間,若按原計劃配置的鋼模臺車就不能滿足工期要求,簡易腳手架臺車安裝方便,可以根據(jù)實際的施工進(jìn)度調(diào)整臺車的安裝位置及安裝數(shù)量,以滿足工期要求。

      3.3經(jīng)濟效益比較

      傳統(tǒng)型鋼模臺車由于采用的是型鋼作支撐骨架,重量大,穩(wěn)定性好,因而造價高,對于14×19m的襯砌斷面,一臺12m長的全斷面的鋼模有120噸重,需130萬元,且使用完后材料基本不能回收利用。

      簡易腳手架臺車主要采用了鋼管腳手架、組合鋼模板等通用型材料,對于同樣大小的斷面,邊墻、頂拱臺車共有110噸重,需70萬元,且材料除了正常損耗外,基本上都可以回收再利用,因而造價可以節(jié)省2/3。

      經(jīng)濟效益額的計算依據(jù):

      一臺傳統(tǒng)型的全斷面鋼模臺車造價為130萬元,由于不能重復(fù)利用,考慮20%的回收率,使用完后實際花費104萬元。

      一臺簡易腳手架臺車造價為70萬元,且材料基本上可以回收,考慮損耗和折舊,按60%的回收率計算,使用完后的實際花費為28萬元,比傳統(tǒng)型鋼模臺車節(jié)約成本2/3以上。

      4、結(jié)語

      簡易腳手架臺車在思林電站尾水隧洞等大型洞室永久襯砌的應(yīng)用取得了良好成績,確保了工期、保證了質(zhì)量、節(jié)約了成本;簡易腳手架臺車制作安裝方便快捷,運行可靠,成本低廉,可廣泛推廣應(yīng)用。

      參考文獻(xiàn):

      [1]王玉龍,《扣件式鋼管腳手架計算手冊》,中國建筑工業(yè)出版社

      [2]《建筑施工扣件式剛掛腳手架安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ130-2011)

      [3]《組合鋼模板技術(shù)規(guī)范》(GB50214-2001)

      [4]《水電水利工程模板施工規(guī)范》(DL/T5110-2000)

      作者簡介:

      1.王大勇,男,(1983-5),貴州省甕安縣人,工程師,大學(xué)本科,主要從事建筑項目工程技術(shù)、質(zhì)量管理工作。

      2.隆松柏,男,(1991-11),四川省中江縣人,助理工程師,大學(xué)本科,主要從事建筑項目工程技術(shù)、質(zhì)量管理工作。

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