水利水電地下工程模板技術水利水電地下工程模板技術第一節 簡述1.隧洞成形模板的廣泛應用 水利水電地下工程結構復雜，規模也越來越大。其混凝土結構型式多樣，構造復雜，需要各種各樣的模板，本章專門講述地下洞室的模板技術和隧洞標準洞身段的成形、成套模板技術。平洞、豎井、斜井都是構成地下工程的主要組成部分之一，如導流洞、泄洪洞、放空洞、排砂洞、引水洞、尾水洞、出線井、電梯井、調壓井、閘門井等等。這些井、洞功能不同，長短不一，斷面大小、形態各異，對這些井、洞進行混凝土襯砌，采用成套、成形模板，具有其他散拼模板，組合模板等傳統模板形式所無法比擬的優勢。由于其機械化操作、液壓技術的廣泛應用，更使混凝土成形質量，減輕勞動強度，快速施工能力等為建筑業各界所認可。特別是大型長隧洞、長斜井、深豎井，離開了成形、成套模板技術，就無法順利按要求保質保量完成工程混凝土施工。 目前，在平洞混凝土襯砌施工中采用鋼模臺車已成為最主要的模板形式，在中、大型鋼模臺車上，均采用液壓系統為主要操控手段。而在豎井和斜井混凝土施工中，滑模是主要形式。2.隧洞模板的分類隧洞模板按其使用的范圍分類，常見模板的種類見表1011：表1011 隧洞模板分類使用范圍分類特點平洞全斷面襯砌模板隧洞混凝土澆筑全斷面一次成形分部式襯砌模板底部（或底拱），邊墻，邊頂拱分二、三次澆筑豎井滑模在混凝土澆筑過程中沿混凝土表面滑動的模板滑框倒模主體構架整體滑升，但模板不滑，模板不與混凝土產生相對運動混合式滑模部分為滑模，部分為滑框倒模自升式爬模分層澆筑，自行爬升移位斜井全斷面滑模全斷面澆筑滑升一次成形分部式滑模隧洞斷面分二次滑升澆筑成形多功能模板全斷面分段澆筑，既能用于斜井，也能用于平洞3.模板方案選擇3.1模板方案選型因素（1）工作狀況。比如隧洞長度、斷面尺寸大小、有無轉彎段、轉彎半徑大小、施工支洞和通道的布置情況。（2）工期進度要求。（3）在進行施工組織設計時確定的澆筑方案、方法、程序和其他設計及施工的特殊要求。（4）現場安裝、拆除條件和其他施工程序的干擾、影響。（5）對專用模板操作方式（手動、機械、液壓及行走方式）的要求。（6）對鋼模臺車重量和造價的要求。 實際施工中，上述多種因素對模板的選型方案都會產生影響，需要進行綜合分析、研究，以求找到最適合工程的技術路線，從而確定隧洞模板的方案選型。3.2優先原則 隧道斷面有多種型式，比如城門洞型、馬蹄型、圓型及這些洞型的修正型，一般情況下，只要底板是平面的，像城門洞型和馬蹄型，就應該毫不猶豫地先澆底板。其好處較多：一來先澆底板可以穩定基礎，減少底部清理次數；二是方便施工車輛通行；三是便于布置、安裝邊頂鋼模臺車的行走軌道；四是邊、底部混凝土接縫好。澆底板，除兩邊角處有圓弧或倒角，要有局部模板外，一般是不需要模板的，因此，對此類隧洞，基本不考慮全斷面襯砌方案，先澆底板，重點研究邊頂拱襯砌方案和模板技術。第二節 平洞鋼模臺車水工地下平洞設計斷面多為規則斷面，這就為混凝土施工使用成套鋼模技術，選用適當的鋼模臺車提供了很好的條件，有利于地解決工程質量、工期進度及交叉作業等一系列施工問題。1.平洞鋼模臺車的主要種類和特點表1021 平洞鋼模臺車主要種類和特點類型名稱結構和使用特點分部式襯砌模板整體式鋼模臺車多為邊頂拱襯砌，模板和臺車不分離，分段長度適應混凝土性質要求，一般915m為宜，操作簡便，速度快，立模精度好。分離式鋼模臺車與整體式鋼模臺車功能基本相同，不同的是臺車較短，一部臺車配多套模板組成一個澆筑段，一般每套模板長44.5m，要求模板自身具有較高強度，能獨立承受混凝土荷載。此類模板有穿行式和非穿行式兩種。穿行式是臺車載運模板時可以同時穿行通過立模段；非穿行式僅臺車可穿行立模段，立模時第一節模板需從遠處開始就位。底模臺車用于隧洞底拱襯砌，有針梁式，也有整體軌道行走式。邊墻鋼模臺車大型隧洞有較高邊墻，單獨澆筑邊墻時有多種類型的鋼模臺車，模板可采用拼裝為大面積的整體模，并一起脫模，模板隨臺車行走轉移。 表1021 平洞鋼模臺車主要種類和特點（續）類型名稱結構和使用特點全斷面襯砌模板針梁鋼模模板和針梁互為依托、交替運行，達到移位目的。特別適宜在中小、長直隧洞中使用。目前針梁鋼模已發展有針梁上置式、針梁下置式及穿行式針梁鋼模等多種型式。由于針梁長度是模板的2倍多，通過轉彎段有一定困難。伸縮式鋼模臺車（穿行式鋼模）整套模板自成體系，底模由支腿支承在地面，臺車載運模板行走于底模上，模板每節34.5m，一部臺車配多節模板，能較容易通過轉彎段。由于分節立模、脫模，操作速度較慢。多功能模板是又一種全斷面襯砌模板，需鋪設軌道，既可使用于平洞，又可使用于斜井，由卷揚機牽引移動。行進式隧洞滑模底板和頂拱有固定的模板，通過絲桿調節完成立模和脫模動作，而左右兩側采用滑模的方式進行滑升澆筑，施工時操作和觀測方便，由于澆筑速度較慢，施工應用極少。2.幾種典型的平洞成形模板2.1邊頂拱鋼模臺車2.1.1整體式邊頂拱鋼模臺車邊頂拱鋼模臺車是平洞混凝土襯砌模板中應用最廣泛的一種，而其中又以整體式鋼模臺車為主，整體式鋼模臺車除臺車部分重量稍重外，有很多分離式鋼模臺車所不具備的優勢：立模、脫模速度快，操作相對簡單，立模精度容易控制，整體強度好，故成為邊頂拱襯砌模板的首選，即使在大朝山導流洞、尾水洞、龍灘尾水洞、小灣導流洞、溪洛渡導流洞、糯扎渡導流洞等這些大型、特大型斷面隧洞中都是采用的整體式邊頂拱鋼模臺車方案。圖1021是小灣導流洞整體式鋼模臺車示意圖。 圖10-2-1 小灣導流洞鋼模臺車1.頂模 2.側模 3.操作平臺 4.側向油缸 5.螺旋撐桿 6.臺車架 7.頂模油缸 8.模板調節支撐 9.托梁 10.液壓泵站 11.主動輪機構 12.臺車調節支撐 13.被動輪機構 14.軌道 15.堵頭模板 16.樓梯 17.下邊模隧洞為城門洞型，1619m, 臺車每澆筑段長度15m。液壓系統中，頂模油缸4只，側向油缸每排3只（模板長度小于12m時可考慮只用2只），橫向調節機構2套，各用油缸1只。液壓系統可能發生的泄漏和其他故障將會嚴重影響到模板立模工作狀態，特別是設計大型鋼模臺車時有必要對此進行特別關注和研究，該型臺車是在頂模油缸上加設螺旋裝置，實現液壓和機械共同鎖緊，確保頂模油缸在澆筑時可靠受力。由于邊墻是一次性同時襯砌到地面，故邊墻模板分為兩部分，都由液壓缸控制操作，立模時，下邊墻下面增加了高度為200mm的木模（或小鋼模），這樣才能保證澆完混凝土后下邊模能自由轉動完成脫模動作。頂模托梁和臺車下方均設置了多點可調節式螺旋支撐機構，立模后，變簡支梁為連續梁多點支撐受力，改善頂模和臺車整體受力狀態。圖10-2-2是龍灘電站尾水洞邊頂拱鋼模臺車，該隧洞襯后成洞直徑21m，先用成形小鋼模澆120范圍內底拱，同時預埋彎鉤螺栓，為安裝邊頂拱鋼模臺車行走軌道作準備。鋼模臺車襯砌長度10m。圖10-2-3是軌道裝置，包括支座、錐形螺母、軌道梁和軌道。這種設計，不影響臺車下部空間通行。貴州構皮灘電站尾水洞成洞直徑14.2m，邊頂拱鋼模臺車由5m長的兩節組成，圖10-2-4，這種整體拆分式鋼模臺車，主要考慮兼顧直線和轉彎段的應用，直線段時連成一體，轉彎時分開，拼接轉彎段模板。當然其操控系統、行走機構都有所增加，造價也相應有所提高。由于隧洞有較大坡度，故臺車行走不設驅動機構，而由兩臺卷揚機牽引，同時，模板還加設了導向裝置，防止模板傾斜。圖10-2-2 龍灘電站尾水洞鋼模臺車1.頂模 2.側模 3.垂直油缸 4.橫向調節機構 5.螺旋撐桿 6.樓梯 7.側向油缸 8.臺車架 9.軌道裝置 10.搭接環 11.操作平臺 12.托梁 13.驅動機構 14.被動輪機構 15.夾軌器 16.液壓控制圖10-2-4 構皮灘電站尾水洞鋼模臺車1.模板組 2.托架 3.頂模油缸裝置 4.橫向調節機構 5.臺車架 6.爬梯 7.螺旋撐桿 8.側向油缸 9.軌道裝置10.夾軌器 11.行走輪 12.輔助支撐 13.液壓控制臺 14.頂模支撐 15.導向機構 16.搭接環 2.1.2分離式邊頂拱鋼模臺車其特點與應用在表10-2-1中有較全面敘述。優點是臺車和單組模板較短，較容易通過轉彎段，臺車重量較輕，但立模、脫模需分幾次進行，操作相對繁瑣，速度比不上整體式，立模精度也受到不利影響，所以對立模安裝調整就位操作要求較高。立模時，模板沒有臺車支撐，依靠自 圖10-2-3 軌道裝置身強度，受力不如整體式臺車。 圖10-2-3 軌道裝置2.2平洞滑模平洞混凝土采用滑模施工，也已有實踐嘗試。確實，滑模裝置有許多優點，首先它沒有脫模、立模的重復操作，能實現混凝土澆筑的連續作業，其次模板結構為整體，使澆筑成形的混凝土建筑體形規整、統一，而且模板結構重量輕。平洞混凝土采用滑模施工，其難點在于模板倉面的處理，由于混凝土的流動性，一般情況下，混凝土入倉后，經平倉振搗，混凝土自然流淌，幾乎形成水平狀，由于沒有堵頭模板，頂拱很難灌滿；若加封堵頭模、滑模不便進行連續澆筑；如果連續澆筑，混凝土沒有分縫，如何防止開裂，如何解決分縫要求；如果頂拱模板太長，存在混凝土被拉裂的問題，頂拱模板太短，混凝土出模時尚未完全初凝，強度較低，頂拱會塌落。怎樣解決這些矛盾，是研究的關鍵。圖10-2-5是一種已經應用于工程施工的平洞滑模裝置。施工中，頂拱改設混凝土預制塊，以避免混凝土因強度不夠而塌落。最快曾達到6m/d的速度。圖10-2-5 平洞滑模1.模板 2.液壓千斤頂 3.車架 4.行走輪 5.軌道隧洞不大，城門洞型，斷面尺寸為3.23.2m，隧洞先澆了平面底板，鋪軌道供滑模行走導向；滑動動力裝置采用6臺普通用于豎井滑模的QYD-6型液壓千斤頂，橫向放置，沿洞壁安裝于車架前方；施工時，混凝土泵布置在滑模前面，并與滑模有機連接，同步前行，混凝土導管連接到頂拱，混凝土從頂拱入倉向兩邊分淌。邊墻模板與底板之間的小空間用小模板支護對接，局部用木板封堵。由于這種水平滑模存在諸多矛盾和困難，因此，得到廣泛推廣尚有難度。2.3邊墻鋼模臺車大型隧洞，不論城門洞形或者馬蹄形，都有較高的邊墻，有時候，由于總體方案和施工措施的要求，需要對邊墻和頂拱分開、分期澆筑，或者只澆邊墻，不澆頂拱，于是，邊墻鋼模臺車應運而生。邊墻鋼模臺車也有多種型式，圖10-2-6和10-2-7是有代表性的兩種。圖10-2-6所示意的邊墻鋼模臺車在云南漫灣電站導流洞、泄洪洞及其他多項工程中使用。在漫灣工程中先開挖了隧洞的上半部，并隨之進行了上半部的邊頂拱混凝土襯砌，然后開挖下半部，邊墻鋼模臺車就由上半部鋼模臺車加高、加寬改造而成。使用時，兩邊墻模板張開，猶如一只巨大的蝴蝶，故也叫“蝴蝶鋼模臺車”。模板分上下兩部分，均由液壓油缸操控，脫模時，上部油缸收回，使上部分模板轉動脫模，然后收回下部油缸，使全部模板完成脫模，操控方便。每節模板長6m，一部臺車配多節模板，此種型式屬分離式邊墻鋼模臺車，立模時，模板需要與巖石上的錨桿焊牢拉緊，而后臺車脫離，自由穿行。11.56m的一對模板重約12000kg，臺車托運模板時，巨大的模板懸于空中，非常平穩，因為鋼模、油缸、可調撐桿及臺車構成了幾何穩定結構，保證了臺車運送模板安全、高效。實際施工時，4節模板24m長為一個澆筑段，一部臺車配2套（48m）模板，實現了混凝土快速施工，確保截流工期要求。該隧洞有部分頂拱不襯，此部分邊墻蝴蝶鋼模高達15.1m，因此只要對上部模板重新組合加高，即可達到要求。圖10-2-7是另一種結構形式的邊墻鋼模臺車，在重慶彭水水電站導流洞等工程中有實際應用。隧洞為城門洞形，下部有倒角，澆注段長度12m，模板也分上下兩部分，中間有轉動支鉸相連，脫模時，下部油缸收回，下邊模轉動離開混凝土面，然后上部油缸收縮，帶動所有模板移動，完成脫模動作。此類整體式邊墻鋼模臺車結構更為穩定，橫向調節和操控更方便，可靠，脫模距離更大，而且臺車整體受力，不需要大量的拉筋焊接，速度更快。如果已先澆完頂拱混凝土，再澆邊墻，則特別要注意縱向接縫處的模板技術處理，多開小料口，使混凝土能均勻地灌滿，確保接縫質量。 圖10-2-6 蝴蝶鋼模臺車 圖10-2-7 邊墻鋼模臺車1.上部模板 2.下部模板 3.上部油缸 4.螺旋撐桿 1.臺車架 2.橫移油缸 3.橫送裝置 4.上部模板 5.下部模板5.下部油缸 6.臺車架 7.行走機構 8.軌道 9.拉筋 6.螺旋撐桿 7.側向油缸 8.操作平臺 9.行走輪 10.爬梯2.4全斷面襯砌模板九十年代初，日本大成公司在魯布革電站引水隧洞工程引進了全斷面針梁鋼模，此后，隧洞全斷面襯砌模板技術在水利水電工程等建筑領域全面推廣實施，并不斷改進、創新，使這一經典的有代表性的模板技術又有長足進步和發展。而且隧洞全斷面襯砌模板，除針梁鋼模外，又涌現出伸縮式鋼模，多功能模板和行進式隧洞滑模等多種型式。2.4.1 針梁鋼模 圖10-2-8是典型結構原理圖。模板的動作采用手動螺旋絲桿支撐調節，橫向調節機構設置在針梁兩端的支腿上，也采用絲桿調節，因此，橫向調節時，是由針梁通過門架帶動全部模板整體移動。而針梁的升降（也是模板的升降）采用4臺液壓油缸，油缸布置在支腿上。驅動裝置采用雙向卷筒電動機械卷揚機構，牽引針梁或模板運動，針梁采用實腹板結構，呈箱形結構型式，以滿足巨大的荷載要求。正是由于其運動原理是針梁在模板內穿行，或者模板在針梁上移動，針梁和模板互為依托，產生相對運動，達到模板移位立模澆筑的目的，運動形式有“穿針引線”之寓意，故形象地稱之為“針梁鋼模”。這樣配置的操作機構和驅動裝置，在一段時期內應用較多，后又發展到模板操作和橫向調節也用液壓控制，使立模、脫模和調節更方便、快捷、省力；驅動裝置也有采用液壓馬達方式，長鏈條傳動，真正實現了全液壓操作，占用的有限空間更少。圖10-2-8 典型針梁鋼模結構圖1.前后支腿 2.針梁 3.支腿油缸 4.支撐小車 5.堵頭模板 6.爬梯 7.驅動裝置 8.側向支撐9.橫向調節機構 10.頂模 11.左側模 12.右側模 13.底模 14.門架 15.螺旋支撐上述這種針梁鋼模又被稱作為下置式針梁鋼模，即針梁靠隧洞中心以下設置，與底模接觸。隨著針梁鋼模結構型式的變化與發展，又衍生出上置式針梁鋼模，其結構形式如圖10-2-9，10-2-10和10-2-11所示。這幾種形式的主要區別在支腿和模板分塊方面。前兩種多用于中、小斷面隧洞，后者多用于較大斷面隧洞中。圖10-2-9是4m直徑，長度9m的上置式針梁鋼模，整圈模板分為4部分，分別為頂模、左右側模和底模。針梁為桁架結構，模板動作全液壓操控，支腿油缸上加裝機械鎖定機構，立模后，針梁中部用可調輔助支腿加撐，使跨度減小，較小截面的針梁也能滿足強度要求，模板移動放棄卷揚機構，而用2臺5t手拉鏈條葫蘆，使整套鋼模重量不到30t。圖10-2-9 上置式針梁鋼模（1）1.前后支腿 2.5t手拉葫蘆 3.針梁 4.輔助支腿 5.行走輪 6.底模支撐 7.液壓泵站 8.頂模 9.左側模 10.右側模 11.底模 12.側模油缸 13.底模油缸 14.5t螺旋千斤頂 15.可調連接支撐圖10-2-10所表示的是另一種結構形式的針梁鋼模，模板分塊和動作與前面不一樣，側模和底模之間不用轉動支鉸連接，脫模時，先收左右側模，再向上提底模，針梁兩端的支腿設計也是又一種形式。圖10-2-11是小浪底排砂洞針梁鋼模結構示意圖，襯后直徑6.5m，長度12.05m，該套模板除立模、脫模液壓操作外，針梁和模板行走也是液壓馬達驅動，模板分為5部分，模板兩端的腹板為箱形截面，強度特別大，立模后，模板兩端的支撐分別頂住巖石面和已澆混凝土面，依靠模板自身的強度已可以完成混凝土澆筑，針梁主要用于模板的行走，這些是這套針梁鋼模的突出特點圖10-2-10 上置式針梁鋼模 （2）1.橫向調節油缸 2.支腿 3.頂模 4.左側模 5.右側模 6.針梁 7.側向油缸 8.螺旋支撐 9.底模油缸 10.底模圖10-2-11 小浪底排砂洞針梁鋼模1.頂模 2.掛架 3.針梁 4.底模油缸 5.側模油缸 6.左側模 7.右側模 8.左底模 9.右底模上置式針梁鋼模的模板自身強度較大，對針梁的依賴較小，因此模板與針梁之間的支撐較少，整套模板顯得緊湊、簡明，由于針梁上置，而且取消了成排密集的門架，僅以23架掛架代替，使模板內部寶貴的空間比較集中，針梁下面便于施工人員活動、通行，對施工操作帶來極大好處，這是上置式針梁鋼模重要特點之一。針梁可設計為桁架式結構，重量減輕，還可以取消復雜的卷揚驅動裝置，代之以手動葫蘆或電動鏈條葫蘆，進一步增大活動空間，降低造價，這在小洞徑應用中尤為重要。上置式針梁鋼模的成功實踐，是隧洞全斷面襯砌模板技術的重大進步，它極大程度取代了傳統的針梁鋼模結構型式。目前，小到直徑3m以下，大到直徑8.5m的上置式針梁鋼模都有成功應用實踐。圖10-2-12是在廣東惠州抽水蓄能電站引水平洞和尾水平洞所使用的上置式針梁鋼模，成洞直徑8.5m，澆筑段長9m，桁架式針梁，驅動設備選用兩臺10t電動鏈條葫蘆，橫向調節用手動螺旋絲桿，其余為液壓系統油缸控制，值得一提的是底模部分構造的變化：通常情況下，圓形隧洞腰線以下部位澆筑時，混凝土表面會產生許多水氣泡，影響表面質量，這是由于混凝土內部的水、氣不能很好地排出所致，即使采取在模板面鉆小孔通氣、使用土工布吸水等等其他措施，都不能有效改善這種狀況，因此，在此結構中，取消了底部模板，即在弦長3m原本是底模的范圍不要模板，設計了一個懸空的框架，以維持模板體系穩定和強度要求，底部用人工抹面的方式成形，使這部分混凝土表面完全沒有水、氣泡缺陷，達到理想狀態。圖10-2-12 廣東惠州抽水蓄能電站針梁鋼模1.頂模 2.左側模 3.右側模 4.螺旋支撐 5.針梁 6.掛架 7.左側模油缸 8.底框油缸 9.右側模油缸10.底框 11.支腿 12.橫向調節機構 13.10t電動鏈條葫蘆 14.液壓泵站施工中，混凝土從兩側向底部中央涌入，要等待混凝土初凝才能控制和抹面，很影響澆筑速度，于是，在底部增加定型小模板，利用懸空框架支撐固定，這樣，澆筑速度不受影響，視底部混凝土初凝情況適時取出小模板進行人工抹面，同樣達到混凝土表面質量要求，而裝、拆小模板并不影響循環周期時間。針梁鋼模實現了隧洞混凝土的全斷面襯砌，而且不架設軌道，自成體系完成混凝土澆筑，這是其優勢和特點，而正是由于不用軌道，長距離轉移較麻煩，需要針梁和模板互相依靠，交替移動，每次都要升降支腿，而且模板下面需用方木或木板墊牢，所以轉移速度較慢，這也是針梁鋼模的使用特點之一。2.4.2穿行式針梁鋼模針梁鋼模和普通邊頂拱鋼模臺車都屬于移置式鋼模臺車，即立模一次，澆筑一段，然后拆模，移位，再立模，再澆筑。一套針梁鋼模，812m左右的規格，完成一次圖10-2-13 穿行式針梁鋼模1.針梁 2.支撐小車 3.支腿 4.外軌 5.輔助立撐 6.模板跑車 7.底模油缸 8.液壓泵站9.行走驅動輪 10.內軌 11.頂模 12.上側模 13.下側模 14.底模 15.側模油缸澆筑循環的時間34天左右，這樣的速度為絕大多數工程所接受，但在某些工期特別緊的工程中，對混凝土施工有更高的要求，要求進一步提高澆筑速度，穿行式針梁鋼模就是為應對這種要求而設計的。圖10-2-13是一種穿行式針梁鋼模方案示意圖。從模板配置截面圖看：模板分頂模、左右上側模、左右下側模和底模6部分，而模板縱向總長分為A、B兩大段，各長9m，脫模和立模都是以每段模板為獨立單元分別進行。對A段模板進行脫模操作時，先脫下側模，用手動葫蘆提，接著用油缸脫底模（向上提起），隨即向前運行，穿過立模狀態的B段模板，立模，然后脫左右上側模，最后脫頂模（同前面所提到的針梁鋼模一樣，頂、側模的升降也是由針梁帶動實現），頂模和側模一起穿行通過B段模板，接著立模，這就是穿行式針梁鋼模的原理和主要工作過程。模板跑車相當于臺車，而針梁是模板運行的軌道，同其他針梁鋼模不同的是，針梁運行時并不以模板為依托，而是在前后支腿下鋪設外軌和內軌，穿行式針梁鋼模之所以能快速施工，是因為A、B兩段模板相繼交替作業，極大地減少了模板等待混凝土凝固的時間，但混凝土實際保養時間足夠。其作業進度、循環時間分析表述如下:循環時間工作區段B段A段工作內容初凝拆堵頭模立模澆混凝土初凝拆堵頭模時間（h）714671每循環時間18h 混凝土實際保養時間(26h)其中，針梁的運行操作不占用循環時間，包括脫模準備工作均在現澆混凝土初凝這段時間內完成。每段混凝土保養時間達到了26小時，而每段循環時間僅18小時，每月可完成40次循環，如每段模板長9m,則每月可澆混凝土360m。2.4.2伸縮式模板伸縮式鋼模臺車（也叫穿行式鋼模）是一種頗具特色的全斷面平洞襯砌模板，如圖10-2-14所示。圖10-2-14 伸縮式鋼模1.頂模 2.左側模 3.右側模 4.橫向調節機構 5.液壓泵站 6.垂直油缸 7.操作平臺 8.側向油缸9.臺車架 10.支腿 11.底模 12.底模油缸 13.吊運小車 14.小車行走梁 15.吊桿 16.驅動機構整套模板自成體系，包括立模、脫模、行走轉移，不需要另外鋪設軌道，底模由支腿支撐在地面，承受全部荷載，模板由多節組成，每節模板4.5m，一部臺車配多節模板，每節模板就是一個立模、脫模的操作單元，臺車長度不能超過單節模板長度，臺車上方布置一對縱向軌道梁，其長度超過3節模板長度，工作時，臺車站立在一節模板上，從臺車后面提升底模，沿軌道運送到前端立模，新立好的底模又形成了一段臺車行走軌道，臺車可以在這段底模上立好邊頂模。由于單節模板和臺車均較短，通過轉彎段不會有多少障礙，但是需要另外考慮三角體變化部位軌道的設計與安裝，甚至需要同時考慮整個轉彎段模板方案。模板脫模后立模，需要穿行通過立模模板中間，故設計時模板腹板高度不宜太大，必須兼顧強度與結構諸方面的要求，模板制作時也要求有較高的配合精度，達到每節模板的互換搭配。伸縮式模板是模板分節操作，每澆筑段即使由3節模板組成，也要脫模、立模3次才能完成，與整體式鋼模臺車相比較，操作速度相對較慢。如想提高速度，可采用多配模板的方法，比如，一部臺車配6節模板，象前面提到的穿行式針梁鋼模一樣，分兩個澆筑段循環，一段保養，一段立模，可以極大地提高澆筑速度。2.4.3多功能模板多功能模板，顧名思義，其作用是多方面的，設計意圖希望能綜合運用于平洞段，斜井直線段和豎向轉彎段，實際施工中在廣州抽水蓄能電站引水隧洞和天荒坪抽水蓄能電站尾水斜井中均有所應用。作為多功能模板，在單一工況下，它可能不是最好的方案，但是能兼顧其他工況條件，就此點來說，是其獨有的特點。圖10-2-15是結構示意圖，圓形截面隧洞，模板由頂模、左右側模和底模4部分組成，模板中間段長4m，主要用于轉彎段，前后可各加長1.75m，使在平洞段和斜井直線段時長度達到7.5m。模板用液壓控制操作，底模、頂模、側模各4只油缸，液壓泵站可以調整角度。結構受力中心是支撐方梁，方梁分為兩段，兩段之間以轉動鉸和調節絲桿連接，調節絲桿長度可以改變方梁中心線的傾角，以適應進出轉彎段時角度變化的要求。模板和方梁支間有導向機構，以防止在斜井中使用時模板下墜。多功能模板的行走由外部卷揚機牽引。 圖10-2-15 多功能模板1.頂模 2.側模 3.底模 4.底模油缸 5.側模油缸 6.橫向支撐 7.液壓泵站 8.內軌裝置 9.外軌裝置10.上部導向 11.下部導向 12.方梁上段 13.底模油缸 14.前輪支架及千斤頂 15.外軌行走輪組16.調節絲桿 17.方梁下段 18.調節支腿及千斤頂 19.內軌行走輪組2.4.4行進式隧洞滑膜主要結構原理見圖10-2-16，底拱和頂拱均有固定的模板，通過絲桿調節實現脫模和立模，而左右兩邊采用滑模的方式進行滑升澆筑，混凝土入倉布置方便，也方便施工觀察。但由于環向滑升，達到混凝土初凝強度需較多時間，故澆筑速度較慢，實際應用極少，作為隧洞模板的一種類型，其思路或許能有給人啟迪之處隧洞混凝土原來還可以這樣澆筑。2.5底拱模板隧洞底拱，這里指圓弧底拱，根據前面提到的優先原則，平地面底板澆筑一般是不需要模板的。底拱混凝土襯砌，相對邊頂拱而言，要容易得多，模板高度低，空間大，混凝土泵管的布置，混凝土入倉，模板操作，施工觀察，運輸安裝等有利條件很多。一般底拱范圍在90120之間。用于底拱的成套模板，有針梁式、軌道式、也有伸縮模板式的，其操作方式可以是有較高機械化程度的液壓系統控制，也可以機械配合手動調節，應視具體工程要求而定。底拱襯砌，不論是在沒澆邊頂拱的情況下，還是在已澆邊頂拱的情況下均能應用。當然，底拱混凝土采用拖模的方案澆筑也是有的，不過這是多年以前的應用了，其特點是可以連續快速施工，但軌道安裝加固投入較大，對洞內其他施工干擾極大，很難平行作業，而且混凝土沒有分縫，滿足不了結構設計要求，一般情況下不推薦使用。近幾年來，很多施工單位在底拱混凝土施工時往往不選擇成套、成形的整體底模臺車，有施工措施、施工技術方面的考慮，也有減少資金投入，節約造價方面的原因，而返回到采用定型小鋼模的方式，與傳統做法不同的是：在底拱中間一帶，連小鋼模也不要，直接人工抹面，待混凝土初凝后又脫開其余小鋼模，進行抹面，完全消除了混凝土表面水氣泡，目前這種施工技術應用也較多，從中小隧洞到大型隧洞均有應用，龍灘電站尾水洞成洞直徑21m，應用效果也很好。2.5.1針梁式底模圖10-2-17，是一種較簡易的針梁式底模裝置，提升、前進均采用螺旋千斤頂或手動葫蘆，可以節省重量，降低造價，其工作原理與前面所提到的全斷面針梁鋼模相同，即針梁和模板互為依托，相對運動，實現模板轉移的目的，而且同樣不需要另外架設軌道，結構上的主要區別是沒有邊頂拱模板。在底模中間可以留出一大塊面積不設模板，用人工抹面的方法輔助成形，而其余部分可以提前脫模，在混凝土沒有終凝前抹面，使整個底拱范圍完全消除表面水氣泡。由于整套模板只有底拱部分有模板，混凝土的作用力以浮托力為主，針梁荷載小，可以考慮設計為輕型桁架式結構，畢竟是整體式成形模板，故混凝土成形效果很好，便于在襯砌時預埋彎鉤螺栓，為下一步邊頂拱鋼模臺車的軌道安裝作準備。2.5.2軌道式底模臺車顧名思義，此種模板當然是有軌道的了，在先澆邊頂拱再澆底拱的情況下應用較多，因為軌道安裝可以比較方便，在已襯好的邊墻上有預埋螺桿，安裝支座和軌道，軌道裝置不必太長，因為可以反復拆裝循環使用。 圖10-2-17 針梁式底模1.模板 2.桁架式針梁 3.滑動滾輪機構 4.前支腿 5.后支腿 6.32t螺旋千斤頂 7.爬梯圖10-2-18是一種先襯邊頂拱再澆底拱的底模臺車示意圖。 圖10-2-18 軌道式底模臺車 1.模板 2.提升油缸 3.橫梁 4.行走輪機構 5.軌道 6.軌道支座綜合應用實例；魯布革電站長引水隧洞施工中，使用了底模臺車、邊頂拱鋼模臺車和全斷面針梁鋼模，是一次多種成形鋼模聯合應用的典型實例。該隧洞襯后直徑8m，缺少足夠的施工支洞，其中一段長約9000m，是單頭開挖、掘進，而且同一端進洞澆混凝土，其開挖和混凝土施工這樣布置：A.鉆爆法開挖不停地向里推進，鉆孔用液壓多臂鉆機，除渣用載重卡車。汽車在洞內掉頭采用液壓汽車轉向盤。B.開挖進一段距離后開始混凝土襯砌，采用邊頂拱鋼模臺車跟進澆筑，臺車下部空間可供除渣車輛和其他施工車輛通行。C.開挖結束后在隧洞最里端安裝全斷面針梁鋼模，由里向外澆筑，邊頂拱鋼模臺車繼續向里澆。D.針梁鋼模和邊頂鋼模臺車會合后均全部拆除，安裝軌道式底模臺車，由里向外澆筑，完成邊頂拱臺車襯砌后剩下的底拱空白，至此，完成隧洞全部混凝土施工。第三節 鋼模臺車彎道技術地下隧洞常有水平轉彎段，而彎道混凝土澆筑是隧洞混凝土施工的難點之一，有時將鋼模臺車自由通過彎段，丟下混凝土不管，另由其他方法立模澆筑，比如拱架、小鋼模、木模、膠合板等等，對這些傳統全人工操作方法不在此處深入探討，此處希望充分利用鋼模臺車的技術優勢和作用，盡量減少其他投入，減少勞動強度，提高轉彎段襯砌速度。總體來說，轉彎段模板技術是以直線代替曲線，但誤差必須控制在相關規范允許的范圍內。根據單項工程的不同情況和特點，可以有不同的解決辦法。1.轉彎段的分塊為了準確地進行轉彎段的混凝土襯砌，必須預先進行設計作圖分塊，一般來說，用于轉彎段的鋼模臺車，其模板中心應分別在轉彎段兩端直線與圓弧間連接處的切點上，然后在轉彎段彎道范圍內進行均分，直線與曲線外切，圖10-3-1，這樣分塊的好處是分塊均勻，嚴格按樁號長度立模，誤差小。每兩塊標準塊之間的三角體（俗稱“西瓜皮”，實際投影為梯形）部位尺寸相同，便于設計制作專用的轉彎段模板，分塊時，最好使西瓜皮的小頭尺寸盡可能小，減少拼模面積，對西瓜皮模板的強度也較容易保證。圖10-3-1 轉彎段分塊2.彎段拼接法這是常用的轉彎段立模方法。事實上，為了轉彎段的襯砌，在策劃確定總體模板方案時，就應該將此狀況考慮進去，比如，制作兩部較短的鋼模臺車使用，直線段時并在一起同時使用，作為一個澆筑段；轉彎段時分開，同時用兩臺（或者只用一臺）配合三角體模板立模，三角體模板可以是定制異形小鋼模，也可以用鋼木混合結構，或者膠合板，現場立模。此種方法常用于中小斷面隧洞，轉彎半徑較小，彎道長度也較短的情況。3.分散組合法模板設計制作時，經常是以1.52m為單塊模數進行組合，這也是運輸、安裝所需要，在轉彎段時可充分利用這一特點，拆分模板進行轉彎段組合，圖10-3-2就是一種分散組合方法，為俯視布置圖，模板長9m，轉彎時分為三段，中間加進兩段西瓜皮模板，共同組成轉彎澆筑段，此類鋼模臺車設計時有兩根較大、較長的托梁，頂模就放在托梁上，此時，拆開單元模板間的連接，拉開彼此之間的距離，中間加入制作好的三角體轉彎模板，從而分散了原來直線整體模板，重新組合為轉彎段模板。由于拆分后每一段直線模板都較短，比如圖示為3m，所以精度高，誤差小，混凝土成形質量很好。要注意的是，模板重新組合后，頂模和邊側模的連接轉動支鉸中心不再在同一條直線上，有時會影響邊模脫模、立模的整體動作，解決辦法是邊模的脫模、立模動作分段進行，用手動葫蘆和螺旋調節絲桿等進行輔助，可以較好地達到目的。此方案在轉彎半徑太小的場合不適用，因為半徑太小，模板變化太急，在托梁上將無法擺放。同時，要注意讓兩端頭模板邊通過半徑方向，以便于立模時澆筑段之間銜接。圖10-3-2 彎道模板分散組合4.加裝模板法在直線段模板上直接加裝專門設計制作的轉彎段三角體模板，如果直線段模板太長，與理論曲線的誤差超出混凝土施工規范要求，則縮短直線段模板，（待澆完轉彎段再裝上，繼續直線段襯砌）。這種轉彎段模板布置方法的特點是：彎段模隨主模板一起動作，進行脫模、立模操作，并沒有更多的其他輔助工作，較為簡便、快捷，只是需要考慮立模后增加對三角體模板強度支撐的問題。轉彎三角體的尺寸不宜過大，此方法用在轉彎半徑較大的場合，這樣三角體的大頭尺寸才不致過大，小灣電站導流洞轉彎道的襯砌就是這樣做的，如圖10-3-3所示 圖10-3-3 小灣導流洞轉彎段模板布置圖5.澆筑段之間的銜接鋼模臺車立模時，模板與已襯砌段的銜接，是模板技術不可忽略的一環，采用搭接環技術，是應用比較成功的一種方法。眾所周知，成形鋼模澆完混凝土并脫模后，要想再將模板套進剛澆的混凝土內非常困難，這是因為混凝土的收縮，模板制造精度等原因引起的。這使得新老混凝土之間銜接效果差，錯臺現象嚴重，于是鋼模臺車開始采用搭接環技術，早期的搭接環如圖10-3-4所示，在鋼模的尾部加裝一圈鋼環，（也叫重疊段），寬度150mm左右，有錐度，可以插入已澆筑段內，也解決了一些銜接的問題 后來，實際施工希望銜接能有更好的效果，于是在前面重疊段技術的基礎上又進行一些改進，如圖10-3-5：搭接環用螺栓連接在模板端部，面板長200300mm，根據隧洞斷面大小而定，斷面大取較大值。立模時，搭接環插入已襯混凝土段50100mm，再用木楔打緊，使面板與混凝土緊密貼合。設計搭接環時，面板厚度不宜超過6mm，由于面板較薄，而且懸臂伸出，有一定柔性，可以變形緩沖適應模板與混凝土之間尺寸的偏差，使模板與混凝土之間平滑過渡，此時，搭接環已成為模板的一部份。這種柔性搭接技術，較有效地減少了混凝土錯臺缺陷，降低人工修磨工作量。第四節 豎井模板一般而言，豎井是指在山體巖石中開挖而成的豎直隧洞，在水利水電工程中，有些工程，比如有的閘門井并不是開挖形成，而是由混凝土澆筑形成，進水塔總體結構也往往不是開挖形成，這些工程所應用的豎直上升澆筑模板在此也歸納入豎井一類，統稱豎井模板。豎井包括出線井、電梯井、調壓井、閘門井、通風井，引水豎井等等，這些豎井，絕大多數要進行混凝土襯砌，其模板技術方案和模板形式也是多種多樣，應該根據工程具體情況進行合理的模板配置。1.豎井模板的主要種類和特點 （表10-4-1）豎井模板主要種類和特點 表10-4-1類型名稱使用特點自升式模板滑模連續式施工，適用于豎井結構規則的場合，特別適用于深豎井，澆筑滑升時，模板與混凝土之間產生相對運動，有滑框翻模連續式施工，模板拆下后又下向上翻裝，模板與混凝土之間無相對運動自升式爬模間歇式施工，分層澆筑，屬移置式模板的一種，提升式模板筒形模分層澆筑，需提升設備，用于較小斷面尺寸豎井2.滑模在有條件的情況下，豎井混凝土已廣泛使用滑模澆筑，特別是在深豎井中，優勢十分明顯：滑模結構簡單，總體重量輕，施工速度快是其最大特點。而且技術較為成熟，應用廣泛。2.1典型豎井滑模典型的豎井滑模，有結構簡單的園形、矩形內壁滑模，如調壓井、引水豎井、閘門井等，有結構稍復雜，中間增加了隔墻或其他構造的電梯井，出線井滑模，也有包括了內外模的進水塔滑模等。其典型的結構與系統布置如圖10-4-1，系統布置中，應充分考慮鋼筋吊運、混凝土輸送、人員通道、升降吊籠、平臺、井架等配套設施的設計及安全技術措施要求。圖示為直徑9m的井筒滑模，僅襯內壁，結構較為簡單，圓周均布18臺QYD-60型液壓千斤頂，在一般中小型井筒滑模中，與提升架相連接的桁架梁大都采用從中心沿半徑向外輻射狀布置，稱為輻射梁。較大斷面的井筒滑模，主平臺布置除輻射式桁架外，還有井字式布置、平行式布置、挑架式布置等多種形式。圖10-4-1 典型井筒滑模2.2懸吊式液壓滑模如前所述，普通滑模千斤頂爬升桿是埋在混凝土里，隨著滑模上升而逐根連接，爬桿受壓，而懸吊式滑模不是這樣，圖10-4-2是云南小灣電站尾閘室滑模示意圖，矩形滑模3.612m，在井口布置18臺QYD-60液壓千斤頂，以48鋼管作爬桿提升模板本體上升，從常規的壓桿式滑模轉變為拉桿式滑模施工。沒有爬桿和提升架的干擾，鋼筋一次綁扎完成，實現單一工序作業，便于施工管理和質量控制，爬桿可以回收。2.3傾斜滑模緬甸邦朗電站引水豎井，襯后直徑7.7m，有5傾角，由于設計選用豎井常用的QYD-60型液壓爬升千斤頂為爬升動力裝置，故也將其歸于豎井滑模一類，其結構布置如圖10-4-3，從圖中看出，主要結構設計與典型滑模基本相同，各層平臺仍然水平布置，為了保證沿傾斜洞軸線滑升的準確，設置了三條導向軌道，根據重心偏移的特點導向輪高度錯開，有效防止模板結構體系傾斜。 圖10-4-2 懸吊式液壓滑模1.千斤頂 2.液壓泵站 3.護欄 4.井口平臺 5.限位器 6.吊桿 7.分料平臺 8.溜槽 9.模板 10.抹面平臺 11.主框架 12.緩降器 13.溜筒圖10-4-3 緬甸邦朗電站滑模1.導軌 2.混凝土溜管 3.旋轉分料器 4.導向輪 5.上平臺 6.溜槽 7.主平臺 8.爬桿9.千斤頂 10.抹面平臺 11.提升架 12.輻射梁3.滑框翻模滑框翻模（也叫“滑框倒模”）與滑模工作原理的最大區別在于模板與混凝土之間的運動形式。滑模滑升時，模板和主體結構同時向上運動，因此，模板與混凝土之間產生相對運動；而滑框翻模，總體結構上頗似滑模，但模板與主體結構分離，所以結構本體向上滑升時模板并不動，即模板與混凝土之間無相對運動。模板設計為小塊組合式，豎直方向多塊組合，一般模板單塊高300mm，總高度為18002400mm, 人工逐塊脫模，翻到上面安裝立模，故也可實現混凝土澆筑的連續作業。相對滑模而言，施工操作時，勞動強度稍大，模板投入稍多。圖10-4-4。圖10-4-4 滑框翻模工作原理 滑框翻模對現場施工管理的要求更高，施工時，與滑模一樣要對混凝土輸送、入倉振搗，鋼筋輸送、綁扎，混凝土修補、養護，結構滑升、測量糾偏等進行綜合性動態管理外，還要加上脫模、翻模工作。滑框翻模是自升式豎井模板的一種，使用時自成體系，不需要外部其他起升設備，針對這一特點，一些工程在使用時又進行了靈活運用，變化設計，比如，不追求連續施工，采用分層澆筑方法，使用大面積模板，分上下兩組，向上翻升立模，也不靠結構體系自身抵抗混凝土壓力，模板用拉筋固定，以液壓千斤頂為動力組成的框架結構體系主要提供施工人員操作的平臺，此種方案在一些特別高的橋梁墩柱施工中應用較多。4. 混合式滑模滑模，一般只適用于混凝土結構較規則的場合，滑模模板要能順利無阻礙地向上滑升，要求混凝土結構的內外壁面豎向壁直，但有的水工工程結構不是這樣，比如湖北水布埡電站和重慶彭水水電站的母線井，井壁兩側每相距3m有牛腿外伸，左右交錯布置，如圖10-4-5，顯然，很難用普通滑模進行澆筑，混合式滑模綜合利用豎井滑模和滑框翻模技術于一體，成為豎井混凝土襯砌的又一種模板形式，僅牛腿部分翻模立模，減小了全部翻模的工作量和勞動強度。結構示意圖10-4-6。圖10-4-5 混凝土結構圖 圖10-4-6 混合式滑模1.千斤頂 2.提升架 3.液壓泵站 4.滑模模板 5.翻模模板 6.抹面平臺 7.主平臺 8.分料平臺 9.溜槽5.自升式爬模自升式爬模采用液壓油缸配以液壓泵站組成的液壓系統為爬升動力裝置，混凝土分層澆筑，層高可到34m，在井架中共布置三層平臺，上平臺是主要操作平臺，下兩層平臺是結構底盤，兩架底盤上均設置伸縮式支腿，就位時，支腿伸進混凝土預留小空腔，承受全部結構重量和活動荷載，爬升時，下層底盤支腿受力，油缸推動模板井架向上移動，到達上部混凝土預留空腔時，中部底盤支腿伸進就位、受力，從而完成一次爬升，油缸收回，下部底盤上升到位，支腿放好，準備下次爬升。澆筑層較高時（3m以上）可分兩次爬升到位。井架放好后，模板的脫模、立模均用井架四周布置的絲桿推動模板水平移動調節，這是一種豎井內壁模板，在體積較大的混凝土結構或鋼筋密集、復雜，不便于滑模連續澆筑的場合均適用。圖10-4-7是三峽永久船閘輸水系統閥門井布置圖，每個閥門井由工作閥門井、水泵井及上游檢修井各一個組成，采用自升式爬模施工，各井模板自成一體，可單獨爬升，兩個小井各用2只油缸，共用一套泵站，大井4只油缸，一套泵站，自成體系。圖10-4-8是自升式爬模工作原理圖圖10-4-7 爬模組合布置A.檢修井 B.水泵井 C.工作閥門井 D.油缸位置 1.角模 2.平面模板 3.井架 4.螺旋撐桿圖10-4-8 自升式爬模工作原理圖1.模板 2.井架 3.預留孔模板 4.撐桿 5.中層平臺 6.油缸 7.支腿 8.下層平臺6.筒形模筒形模（也叫“筒子模”）結構簡單，也用于豎井混凝土成形襯砌，模板幾部分之間以轉動鉸相連，轉角處為轉動鉸模，通過模板內部的兩組撐桿調節，實現脫模和立模，可以組裝完成后再運到現場就位立模。此類模板僅適用于斷面較小的豎井，模板高度在3m內較為適宜，模板下部底盤4個支腿，支撐模板就位，由于是整體式鋼模板，面板清掃方便，混凝土成形表面平整、光潔。模板提升須由外部起重設備。第五節 斜井模板斜井混凝土襯砌，是隧洞混凝土施工的難點之一，其難點在于模板技術，特別是對大直徑、長斜井，模板問題曾一度制約著工程進度和質量要求。斜井襯砌模板，以全斷面滑模為最佳，從九十年代初期開始，較為全面、值得信賴的斜井滑模技術開始應用于工程施工，經過十幾年來的不斷探索與創新，斜井滑模技術逐步成熟，結構方案趨于定型，配套