针梁式全圆模板衬砌台车砼浇注工法
1、前言
随着我国对水利基础设施建设投入的加大，水工隧洞工程也在不断增多，如何优质快速
施工水工隧洞衬砌成为施工水工隧洞的关键，中铁十二局集团在借鉴了原先水工隧洞衬砌施工工艺的基础上，对采用针梁式全圆钢模衬砌台车衬砌施工进行研究。
其成果成功应用于南水北调中线京石段应急引水工程（北京段）西四环暗涵工程引水隧洞混凝土衬砌施工中，通
过总结形成本工法。
2、工法特点
2.1施工进度快、效率高、成本低。
2.2全断面一次成型，减少施工缝，提高混凝土防水效果及外观质量。
2.3台车稳定性好，可保障衬砌质量达到内实外光。
2.4台车针梁做成可折式，模板为铰接组合式，可以转弯和爬坡（4%的坡度）。
2.5有足够的空间处理模板污垢。
2.6劳动强度低，安全可靠，易推广。
3、适用范围
本工法可应用于所有圆形隧洞全断面一次成型的混凝土衬砌施工。
4、工艺原理
4.1针梁式全圆钢模衬砌台车结构原理
针梁式全圆钢模衬砌台车结构原理见示意图（图4.1-1、图4.1-2、图4.1-3）
图4.1-1 针梁式全圆钢模衬砌台车示意图
脱模状态衬砌状态
图4.1-2 针梁式全圆钢模衬砌台车脱模、衬砌状态图
注：图4.1-1、图4.1-2中
1—针梁；2—模板；3—门架；4—脱模油缸；5—卷扬机；6—举升油缸；
7—平移架；8—平移油缸；9—抗浮机构；
D—隧洞断面直径（钢模板）
图4.1-3 针梁式全圆钢模衬砌台车与穿行式台车对比3D效果图4.2针梁式全圆钢模衬砌台车运行原理（图4.2-1）
图4.2-1 针梁式全圆钢模衬砌台车运行原理示意图
(a)钢模就位状态；(b)针梁行走；(c)针梁定位；(d)钢模行走
1—针梁；2—钢模；3—前抗浮；4—后抗浮；5—前支座千斤顶；6—千斤顶收起；7—千斤顶受力；8后支座；9—针梁移动；
L—隧洞纵断面分块长度（台车一次浇筑长度）
5、施工工艺流程及操作要点
5.1 施工工艺流程
施工工艺流程见图5.1-1
图5.1-1 施工工艺流程图
5.1.1隧洞纵断面浇注顺序
纵向通常要分段进行浇注。
当结构上设有永久伸缩缝时，可以利用永久缝分段；当永久
缝间距过大或无永久缝时，则应设施工缝分段。
分段长度一般范围为4～18m，视断面大小、围岩约束特性以及施工浇注能力而定。
分段浇注的顺序分跳仓浇注、分段流水浇注、分段留空档浇注三种，详见图5.1-2。
5.1.2隧洞横断面浇注顺序
衬砌施工在横断面上也常分块进行。
一般分为底拱（底板），边拱（边墙）和顶拱。
横断面上浇注的顺序，正常情况时先底拱（底板），后边拱（边墙）和顶拱，其中边拱（边墙）和顶拱，可以连续浇注，也可以分块浇注，视模板形式和浇注能力而定，详见图5.1-3。
图5.1-2 纵向衬砌分段浇注
（a）跳仓浇注，先浇①、③、⑤，……段，后浇②、④、⑥，……段；（b）分段流水浇注；（c）分段留空档浇注
图5.1-3 横断面分块浇筑
1—顶拱；2—边拱（边墙）；3—底拱（底板）
5.2施工操作要点
①台车要精确就位。
模板中心线、高程要与设计相符。
②台车砼进料口要满足施工需要。
③针梁前、后支撑靴，完全支稳后才能移动模板。
④模板就位后支撑丝杠要全部支撑到位。
⑤采取切实有效的抗浮支撑并及时紧固。
一般抗上浮装置用工字钢加丝杆进行竖向支撑。
⑥边模与底模首先要用销子定位，再用螺栓紧固。
⑦浇注过程中要随时观察砼上升情况，浇注速度要根据实际情况进行控制，不宜过快。
尤其在砼上升到拱腰位置，要适当放慢浇注速度，以防台车模板上浮错位。
灌注砼要均匀入模，前、后、左、右砼灌注高差＜0.5m。
⑧砼灌注速度每小时≯1.2m。
⑨浇注过程中不准二次加水搅拌砼。
⑩为了确保砼外观质量，浇注过程中要进行插入式振捣器配合模板附着式振捣器进行振捣作业，但振捣时间不宜过长，以30s为宜。
时间过长影响模板的牢固，时间过短又容易产生气泡。
附着式振捣器的配置应根据模板面积、振捣器的功率大小以及振捣器的影响范围确定。
⑾砼浇注时，先从两侧底层窗口采用三通泵管对称浇注底拱部砼，待砼达到距离窗口10cm的高度时关闭底层窗口，然后从上层窗口对称浇注砼，待砼达到距离窗口10cm的高度
时，关闭上层窗口，即导管的末端接上冲天尾管，垂直穿过模板伸入仓内。
砼浇注快要完成时，要有专人对顶部进行监控，浇注过程中注意观察挡头模板砼泌水的高度，当观察到泌水达到拱顶顶部时，应立即停止砼浇注并用专用销子封拱。
封拱原则是在保证混凝土能自由扩散的前提下越贴近一衬面效果越好。
6、材料与设备
6.1本工法所用的主要机具设备见表6.1-1。
6.2本工法所用的主要工程材料见表6.2-1
注：以上材料仅供参考，具体用料可根据实际工程情况调整。
7、质量控制
7.1 质量标准
严格遵守水利工程相关施工技术规范和设计要求。
7.2质量保证措施
①台车模板设计方案及使用的材料应符合规范要求，并经监理机构审批。
②施工高度集中，统一指挥。
③各工种应有明确岗位责任制，严格分工，定点定块，各负其责。
④建立专业的QC小组，积极广泛开展活动。
⑤砼浇注时保证两侧均匀上升，振捣密实。
⑥保证液压支撑系统的正常运行。
⑦钢模板每次在支立前验收，要求表面洁净，并均匀涂刷脱模剂。
⑧通过试验确定合理的拆模时间，加强砼养护工作，做好养护测温记录。
8、安全措施
除必须遵守《建筑安装工人安全技术操作规程》及《建筑机械使用安全技术规程》外，本工法还采取如下措施：
①针梁式全圆钢模衬砌台车动力电源电压为380V，电工必须经过培训方可上岗。
操作时需穿绝缘鞋。
②台车上强电线路操作必须由持证上岗的电工操作。
经常检查电源电缆有无漏电现象，要及时处理，确保安全。
台车操作平台的照明设施，均采用36 V低压灯具，所有电器设备均有零线接地。
③针梁前、后支撑靴，完全支稳后才能移动模板。
④移动模板时要有专人指挥，确认周围无人和障碍物才能发令起动行走。
⑤砼浇注前应加强对输送管的清理，仔细检查每个接头，确保牢固，避免砼浇注时，爆管溅伤工作人员。
⑥支模过程中，如遇中途停歇，应将支撑、搭头、柱头板等钉牢。
拆模间歇时，应将已活动的模板、牵杠、支撑等运走或妥善堆放，防止因踏空、扶空而坠落。
⑦拆模时应该严格按照相关技术交底的拆模工序进行，保持前后通讯联络畅通，互相配合.
9、环保措施
①现场清洗砼的废水可排入专门集水坑进行沉淀后二次利用，进行现场洒水及养护工作。
②现场施工工区要进行洒水防尘，洒水频率根据实际情况确定。
施工材料采用彩条布遮盖等防尘措施。
③居民区附近设置铁皮围挡。
④施工现场设置废弃物堆放点，对固体废弃物定点堆放，并定期集中处理。
10、效益分析
实践证明，在水工引水隧洞砼衬砌施工中，采取针梁全圆钢模台车，既缩短了工期，又降低了费用，经济效益和社会效益都很显著。
10.1社会效益
①本工法对施工砼结构、尺寸、表面平整度、高程及中心线偏差都能达到很好的控制，特别是平整度能够控制在1cm以内，效果远远好于组合钢模板施工。
②采用本工法施工的衬砌混凝土内实外美，施工质量优良。
③本工法劳动组织简单，劳力及材料投入少，相对传统桁架式组合钢模板衬砌施工约少一半劳力及材料，且作业施工较组合钢模板施工安全。
10.2经济效益
①本工法施工一个循环所用时间能控制在36h以内，能大大加快施工进度。
②本工法是在总结借鉴传统水工隧洞衬砌施工经验的基础上总结形成，按照工程经济评价，其资金、人力、物力、管理等成本投入较传统桁架式组合钢模板施工工艺要少许多，工程经济效益显著。
11、应用实例
①我国南水北调工程中线京石段应急引水工程（北京段）西四环暗涵工程，二次衬砌结构为厚30cm钢筋混凝土，直径4m的圆形断面。
西四环暗涵工程八个标段中均采用了直径4m针梁全圆钢模衬砌台车，大大加快了施工进度，降低了生产成本。
②我国云南鲁布革水电站引水隧洞混凝土衬砌采用全圆钢模台车，该台车浇注段长15m，设置40个不同高度的450mm×600mm的洞口，供进料、进人操作及检查用。
四周设置40个螺栓孔，用来埋设灌浆管。
顶部设置3个泵送混凝土的尾管注入孔口，同时还设置抗浮、防倾斜、防滑移和升降钢模的液压装置及行走装置，总重150t。
实践证明它具有全断面一次成型、施工进度快（素混凝土月进尺可达到16个循环，240m；钢筋混凝土为12个循环，180m）及成本低等突出优点。
