水利水电地下工程模板技术Word文档格式.docx

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在混凝土浇筑过程中沿混凝土表面滑动的模板

滑框倒模

主体构架整体滑升，但模板不滑，模板不与混凝土产生相对运动

混合式滑模

部分为滑模，部分为滑框倒模

自升式爬模

分层浇筑，自行爬升移位

斜井

全断面滑模

全断面浇筑滑升一次成形

分部式滑模

隧洞断面分二次滑升浇筑成形

多功能模板

全断面分段浇筑，既能用于斜井，也能用于平洞

3.模板方案选择

3.1模板方案选型因素

（1）工作状况。

比如隧洞长度、断面尺寸大小、有无转弯段、转弯半径大小、施工支洞和通道的布置情况。

（2）工期进度要求。

（3）在进行施工组织设计时确定的浇筑方案、方法、程序和其他设计及施工的特殊要求。

（4）现场安装、拆除条件和其他施工程序的干扰、影响。

（5）对专用模板操作方式（手动、机械、液压及行走方式）的要求。

（6）对钢模台车重量和造价的要求。

实际施工中，上述多种因素对模板的选型方案都会产生影响，需要进行综合分析、研究，以求找到最适合工程的技术路线，从而确定隧洞模板的方案选型。

3.2优先原则

隧道断面有多种型式，比如城门洞型、马蹄型、圆型及这些洞型的修正型，一般情况下，只要底板是平面的，像城门洞型和马蹄型，就应该毫不犹豫地先浇底板。

其好处较多：

一来先浇底板可以稳定基础，减少底部清理次数；

二是方便施工车辆通行；

三是便于布置、安装边顶钢模台车的行走轨道；

四是边、底部混凝土接缝好。

浇底板，除两边角处有圆弧或倒角，要有局部模板外，一般是不需要模板的，因此，对此类隧洞，基本不考虑全断面衬砌方案，先浇底板，重点研究边顶拱衬砌方案和模板技术。

第二节平洞钢模台车

水工地下平洞设计断面多为规则断面，这就为混凝土施工使用成套钢模技术，选用适当的钢模台车提供了很好的条件，有利于地解决工程质量、工期进度及交叉作业等一系列施工问题。

1.平洞钢模台车的主要种类和特点

表10—2—1平洞钢模台车主要种类和特点

类型

名称

结构和使用特点

整体式钢模台车

多为边顶拱衬砌，模板和台车不分离，分段长度适应混凝土性质要求，一般9~15m为宜，操作简便，速度快，立模精度好。

分离式钢模台车

与整体式钢模台车功能基本相同，不同的是台车较短，一部台车配多套模板组成一个浇筑段，一般每套模板长4~4.5m，要求模板自身具有较高强度，能独立承受混凝土荷载。

此类模板有穿行式和非穿行式两种。

穿行式是台车载运模板时可以同时穿行通过立模段；

非穿行式仅台车可穿行立模段，立模时第一节模板需从远处开始就位。

底模台车

用于隧洞底拱衬砌，有针梁式，也有整体轨道行走式。

边墙钢模台车

大型隧洞有较高边墙，单独浇筑边墙时有多种类型的钢模台车，模板可采用拼装为大面积的整体模，并一起脱模，模板随台车行走转移。

表10—2—1平洞钢模台车主要种类和特点（续）

针梁钢模

模板和针梁互为依托、交替运行，达到移位目的。

特别适宜在中小、长直隧洞中使用。

目前针梁钢模已发展有针梁上置式、针梁下置式及穿行式针梁钢模等多种型式。

由于针梁长度是模板的2倍多，通过转弯段有一定困难。

伸缩式钢模台车

（穿行式钢模）

整套模板自成体系，底模由支腿支承在地面，台车载运模板行走于底模上，模板每节3~4.5m，一部台车配多节模板，能较容易通过转弯段。

由于分节立模、脱模，操作速度较慢。

是又一种全断面衬砌模板，需铺设轨道，既可使用于平洞，又可使用于斜井，由卷扬机牵引移动。

行进式隧洞滑模

底板和顶拱有固定的模板，通过丝杆调节完成立模和脱模动作，而左右两侧采用滑模的方式进行滑升浇筑，施工时操作和观测方便，由于浇筑速度较慢，施工应用极少。

2.几种典型的平洞成形模板

2.1边顶拱钢模台车

2.1.1整体式边顶拱钢模台车

边顶拱钢模台车是平洞混凝土衬砌模板中应用最广泛的一种，而其中又以整体式钢模台车为主，整体式钢模台车除台车部分重量稍重外，有很多分离式钢模台车所不具备的优势：

立模、脱模速度快，操作相对简单，立模精度容易控制，整体强度好，故成为边顶拱衬砌模板的首选，即使在大朝山导流洞、尾水洞、龙滩尾水洞、小湾导流洞、溪洛渡导流洞、糯扎渡导流洞等这些大型、特大型断面隧洞中都是采用的整体式边顶拱钢模台车方案。

图10—2—1是小湾导流洞整体式钢模台车示意图。

图10-2-1小湾导流洞钢模台车

1.顶模2.侧模3.操作平台4.侧向油缸5.螺旋撑杆6.台车架7.顶模油缸8.模板调节支撑9.托梁10.液压泵站

11.主动轮机构12.台车调节支撑13.被动轮机构14.轨道15.堵头模板16.楼梯17.下边模

隧洞为城门洞型，16×

19m,台车每浇筑段长度15m。

液压系统中，顶模油缸4只，侧向油缸每排3只（模板长度小于12m时可考虑只用2只），横向调节机构2套，各用油缸1只。

液压系统可能发生的泄漏和其他故障将会严重影响到模板立模工作状态，特别是设计大型钢模台车时有必要对此进行特别关注和研究，该型台车是在顶模油缸上加设螺旋装置，实现液压和机械共同锁紧，确保顶模油缸在浇筑时可靠受力。

由于边墙是一次性同时衬砌到地面，故边墙模板分为两部分，都由液压缸控制操作，立模时，下边墙下面增加了高度为200mm的木模（或小钢模），这样才能保证浇完混凝土后下边模能自由转动完成脱模动作。

顶模托梁和台车下方均设置了多点可调节式螺旋支撑机构，立模后，变简支梁为连续梁多点支撑受力，改善顶模和台车整体受力状态。

图10-2-2是龙滩电站尾水洞边顶拱钢模台车，该隧洞衬后成洞直径φ21m，先用成形小钢模浇120°

范围内底拱，同时预埋弯钩螺栓，为安装边顶拱钢模台车行走轨道作准备。

钢模台车衬砌长度10m。

图10-2-3是轨道装置，包括支座、锥形螺母、轨道梁和轨道。

这种设计，不影响台车下部空间通行。

贵州构皮滩电站尾水洞成洞直径φ14.2m，边顶拱钢模台车由5m长的两节组成，图10-2-4，这种整体拆分式钢模台车，主要考虑兼顾直线和转弯段的应用，直线段时连成一体，转弯时分开，拼接转弯段模板。

当然其操控系统、行走机构都有所增加，造价也相应有所提高。

由于隧洞有较大坡度，故台车行走不设驱动机构，而由两台卷扬机牵引，同时，模板还加设了导向装置，防止模板倾斜。

图10-2-2龙滩电站尾水洞钢模台车

1.顶模2.侧模3.垂直油缸4.横向调节机构5.螺旋撑杆6.楼梯7.侧向油缸8.台车架9.轨道装置

10.搭接环11.操作平台12.托梁13.驱动机构14.被动轮机构15.夹轨器16.液压控制

图10-2-4构皮滩电站尾水洞钢模台车

1.模板组2.托架3.顶模油缸装置4.横向调节机构5.台车架6.爬梯7.螺旋撑杆8.侧向油缸9.轨道装置

10.夹轨器11.行走轮12.辅助支撑13.液压控制台14.顶模支撑15.导向机构16.搭接环

2.1.2分离式边顶拱钢模台车

其特点与应用在表10-2-1中有较全面叙述。

优点是台车和单组模板较短，较容易通过转弯段，台车重量较轻，但立模、脱模需分几次进行，操作相对繁琐，速度比不上整体式，立模精度也受到不利影响，所以对立模安装调整就位操作要求较高。

立模时，模板没有台车支撑，依靠自图10-2-3轨道装置

身强度，受力不如整体式台车。

图10-2-3轨道装置

2.2平洞滑模

平洞混凝土采用滑模施工，也已有实践尝试。

确实，滑模装置有许多优点，首先它没有脱模、立模的重复操作，能实现混凝土浇筑的连续作业，其次模板结构为整体，使浇筑成形的混凝土建筑体形规整、统一，而且模板结构重量轻。

平洞混凝土采用滑模施工，其难点在于模板仓面的处理，由于混凝土的流动性，一般情况下，混凝土入仓后，经平仓振捣，混凝土自然流淌，几乎形成水平状，由于没有堵头模板，顶拱很难灌满；

若加封堵头模、滑模不便进行连续浇筑；

如果连续浇筑，混凝土没有分缝，如何防止开裂，如何解决分缝要求；

如果顶拱模板太长，存在混凝土被拉裂的问题，顶拱模板太短，混凝土出模时尚未完全初凝，强度较低，顶拱会塌落。

怎样解决这些矛盾，是研究的关键。

图10-2-5是一种已经应用于工程施工的平洞滑模装置。

施工中，顶拱改设混凝土预制块，以避免混凝土因强度不够而塌落。

最快曾达到6m/d的速度。

图10-2-5平洞滑模

1.模板2.液压千斤顶3.车架4.行走轮5.轨道

隧洞不大，城门洞型，断面尺寸为3.2×

3.2m，隧洞先浇了平面底板，铺轨道供滑模行走导向；

滑动动力装置采用6台普通用于竖井滑模的QYD-6型液压千斤顶，横向放置，沿洞壁安装于车架前方；

施工时，混凝土泵布置在滑模前面，并与滑模有机连接，同步前行，混凝土导管连接到顶拱，混凝土从顶拱入仓向两边分淌。

边墙模板与底板之间的小空间用小模板支护对接，局部用木板封堵。

由于这种水平滑模存在诸多矛盾和困难，因此，得到广泛推广尚有难度。

2.3边墙钢模台车

大型隧洞，不论城门洞形或者马蹄形，都有较高的边墙，有时候，由于总体方案和施工措施的要求，需要对边墙和顶拱分开、分期浇筑，或者只浇边墙，不浇顶拱，于是，边墙钢模台车应运而生。

边墙钢模台车也有多种型式，图10-2-6和10-2-7是有代表性的两种。

图10-2-6所示意的边墙钢模台车在云南漫湾电站导流洞、泄洪洞及其他多项工程中使用。

在漫湾工程中先开挖了隧洞的上半部，并随之进行了上半部的边顶拱混凝土衬砌，然后开挖下半部，边墙钢模台车就由上半部钢模台车加高、加宽改造而成。

使用时，两边墙模板张开，犹如一只巨大的蝴蝶，故也叫“蝴蝶钢模台车”。

模板分上下两部分，均由液压油缸操控，脱模时，上部油缸收回，使上部分模板转动脱模，然后收回下部油缸，使全部模板完成脱模，操控方便。

每节模板长6m，一部台车配多节模板，此种型式属分离式边墙钢模台车，立模时，模板需要与岩石上的锚杆焊牢拉紧，而后台车脱离，自由穿行。

11.5×

6m的一对模板重约12000kg，台车托运模板时，巨大的模板悬于空中，非常平稳，因为钢模、油缸、可调撑杆及台车构成了几何稳定结构，保证了台车运送模板安全、高效。

实际施工时，4节模板24m长为一个浇筑段，一部台车配2套（48m）模板，实现了混凝土快速施工，确保截流工期要求。

该隧洞有部分顶拱不衬，此部分边墙蝴蝶钢模高达15.1m，因此只要对上部模板重新组合加高，即可达到要求。

图10-2-7是另一种结构形式的边墙钢模台车，在重庆彭水水电站导流洞等工程中有实际应用。

隧洞为城门洞形，下部有倒角，浇注段长度12m，模板也分上下两部分，中间有转动支铰相连，脱模时，下部油缸收回，下边模转动离开混凝土面，然后上部油缸收缩，带动所有模板移动，完成脱模动作。

此类整体式边墙钢模台车结构更为稳定，横向调节和操控更方便，可靠，脱模距离更大，而且台车整体受力，不需要大量的拉筋焊接，速度更快。

如果已先浇完顶拱混凝土，再浇边墙，则特别要注意纵向接缝处的模板技术处理，多开小料口，使混凝土能均匀地灌满，确保接缝质量。

图10-2-6蝴蝶钢模台车图10-2-7边墙钢模台车

1.上部模板2.下部模板3.上部油缸4.螺旋撑杆1.台车架2.横移油缸3.横送装置4.上部模板5.下部模板

5.下部油缸6.台车架7.行走机构8.轨道9.拉筋6.螺旋撑杆7.侧向油缸8.操作平台9.行走轮10.爬梯

2.4全断面衬砌模板

九十年代初，日本大成公司在鲁布革电站引水隧洞工程引进了全断面针梁钢模，此后，隧洞全断面衬砌模板技术在水利水电工程等建筑领域全面推广实施，并不断改进、创新，使这一经典的有代表性的模板技术又有长足进步和发展。

而且隧洞全断面衬砌模板，除针梁钢模外，又涌现出伸缩式钢模，多功能模板和行进式隧洞滑模等多种型式。

2.4.1针梁钢模

图10-2-8是典型结构原理图。

模板的动作采用手动螺旋丝杆支撑调节，横向调节机构设置在针梁两端的支腿上，也采用丝杆调节，因此，横向调节时，是由针梁通过门架带动全部模板整体移动。

而针梁的升降（也是模板的升降）采用4台液压油缸，油缸布置在支腿上。

驱动装置采用双向卷筒电动机械卷扬机构，牵引针梁或模板运动，针梁采用实腹板结构，呈箱形结构型式，以满足巨大的荷载要求。

正是由于其运动原理是针梁在模板内穿行，或者模板在针梁上移动，针梁和模板互为依托，产生相对运动，达到模板移位立模浇筑的目的，运动形式有“穿针引线”之寓意，故形象地称之为“针梁钢模”。

这样配置的操作机构和驱动装置，在一段时期内应用较多，后又发展到模板操作和横向调节也用液压控制，使立模、脱模和调节更方便、快捷、省力；

驱动装置也有采用液压马达方式，长链条传动，真正实现了全液压操作，占用的有限空间更少。

图10-2-8典型针梁钢模结构图

1.前后支腿2.针梁3.支腿油缸4.支撑小车5.堵头模板6.爬梯7.驱动装置8.侧向支撑

9.横向调节机构10.顶模11.左侧模12.右侧模13.底模14.门架15.螺旋支撑

上述这种针梁钢模又被称作为下置式针梁钢模，即针梁靠隧洞中心以下设置，与底模接触。

随着针梁钢模结构型式的变化与发展，又衍生出上置式针梁钢模，其结构形式如图10-2-9，10-2-10和10-2-11所示。

这几种形式的主要区别在支腿和模板分块方面。

前两种多用于中、小断面隧洞，后者多用于较大断面隧洞中。

图10-2-9是4m直径，长度9m的上置式针梁钢模，整圈模板分为4部分，分别为顶模、左右侧模和底模。

针梁为桁架结构，模板动作全液压操控，支腿油缸上加装机械锁定机构，立模后，针梁中部用可调辅助支腿加撑，使跨度减小，较小截面的针梁也能满足强度要求，模板移动放弃卷扬机构，而用2台5t手拉链条葫芦，使整套钢模重量不到30t。

图10-2-9上置式针梁钢模

（1）

1.前后支腿2.5t手拉葫芦3.针梁4.辅助支腿5.行走轮6.底模支撑7.液压泵站8.顶模

9.左侧模10.右侧模11.底模12.侧模油缸13.底模油缸14.5t螺旋千斤顶15.可调连接支撑

图10-2-10所表示的是另一种结构形式的针梁钢模，模板分块和动作与前面不一样，侧模和底模之间不用转动支铰连接，脱模时，先收左右侧模，再向上提底模，针梁两端的支腿设计也是又一种形式。

图10-2-11是小浪底排砂洞针梁钢模结构示意图，衬后直径6.5m，长度12.05m，该套模板除立模、脱模液压操作外，针梁和模板行走也是液压马达驱动，模板分为5部分，模板两端的腹板为箱形截面，强度特别大，立模后，模板两端的支撑分别顶住岩石面和已浇混凝土面，依靠模板自身的强度已可以完成混凝土浇筑，针梁主要用于模板的行走，这些是这套针梁钢模的突出特点

图10-2-10上置式针梁钢模

（2）

1.横向调节油缸2.支腿3.顶模4.左侧模5.右侧模6.针梁7.侧向油缸8.螺旋支撑9.底模油缸10.底模

图10-2-11小浪底排砂洞针梁钢模

1.顶模2.挂架3.针梁4.底模油缸5.侧模油缸6.左侧模7.右侧模8.左底模9.右底模

上置式针梁钢模的模板自身强度较大，对针梁的依赖较小，因此模板与针梁之间的

支撑较少，整套模板显得紧凑、简明，由于针梁上置，而且取消了成排密集的门架，仅以2~3架挂架代替，使模板内部宝贵的空间比较集中，针梁下面便于施工人员活动、通行，对施工操作带来极大好处，这是上置式针梁钢模重要特点之一。

针梁可设计为桁架式结构，重量减轻，还可以取消复杂的卷扬驱动装置，代之以手动葫芦或电动链条葫芦，进一步增大活动空间，降低造价，这在小洞径应用中尤为重要。

上置式针梁钢模的成功实践，是隧洞全断面衬砌模板技术的重大进步，它极大程度取代了传统的针梁钢模结构型式。

目前，小到直径3m以下，大到直径8.5m的上置式针梁钢模都有成功应用实践。

图10-2-12是在广东惠州抽水蓄能电站引水平洞和尾水平洞所使用的上置式针梁钢模，成洞直径φ8.5m，浇筑段长9m，桁架式针梁，驱动设备选用两台10t电动链条葫芦，横向调节用手动螺旋丝杆，其余为液压系统油缸控制，值得一提的是底模部分构造的变化：

通常情况下，圆形隧洞腰线以下部位浇筑时，混凝土表面会产生许多水气泡，影响表面质量，这是由于混凝土内部的水、气不能很好地排出所致，即使采取在模板面钻小孔通气、使用土工布吸水等等其他措施，都不能有效改善这种状况，因此，在此结构中，取消了底部模板，即在弦长3m原本是底模的范围不要模板，设计了一个悬空的框架，以维持模板体系稳定和强度要求，底部用人工抹面的方式成形，使这部分混凝土表面完全没有水、气泡缺陷，达到理想状态。

图10-2-12广东惠州抽水蓄能电站针梁钢模

1.顶模2.左侧模3.右侧模4.螺旋支撑5.针梁6.挂架7.左侧模油缸8.底框油缸9.右侧模油缸

10.底框11.支腿12.横向调节机构13.10t电动链条葫芦14.液压泵站

施工中，混凝土从两侧向底部中央涌入，要等待混凝土初凝才能控制和抹面，很影响浇筑速度，于是，在底部增加定型小模板，利用悬空框架支撑固定，这样，浇筑速度不受影响，视底部混凝土初凝情况适时取出小模板进行人工抹面，同样达到混凝土表面质量要求，而装、拆小模板并不影响循环周期时间。

针梁钢模实现了隧洞混凝土的全断面衬砌，而且不架设轨道，自成体系完成混凝土浇筑，这是其优势和特点，而正是由于不用轨道，长距离转移较麻烦，需要针梁和模板互相依靠，交替移动，每次都要升降支腿，而且模板下面需用方木或木板垫牢，所以转移速度较慢，这也是针梁钢模的使用特点之一。

2.4.2穿行式针梁钢模

针梁钢模和普通边顶拱钢模台车都属于移置式钢模台车，即立模一次，浇筑一段，然后拆模，移位，再立模，再浇筑。

一套针梁钢模，φ8×

12m左右的规格，完成一次

图10-2-13穿行式针梁钢模

1.针梁2.支撑小车3.支腿4.外轨5.辅助立撑6.模板跑车7.底模油缸8.液压泵站

9.行走驱动轮10.内轨11.顶模12.上侧模13.下侧模14.底模15.侧模油缸

浇筑循环的时间3~4天左右，这样的速度为绝大多数工程所接受，但在某些工期特别紧

的工程中，对混凝土施工有更高的要求，要求进一步提高浇筑速度，穿行式针梁钢模就是为应对这种要求而设计的。

图10-2-13是一种穿行式针梁钢模方案示意图。

从模板配置截面图看：

模板分顶模、左右上侧模、左右下侧模和底模6部分，而模板纵向总长分为A、B两大段，各长9m，脱模和立模都是以每段模板为独立单元分别进行。

对A段模板进行脱模操作时，先脱下侧模，用手动葫芦提，接着用油缸脱底模（向上提起），随即向前运行，穿过立模状态的B段模板，立模，然后脱左右上侧模，最后脱顶模（同前面所提到的针梁钢模一样，顶、侧模的升降也是由针梁带动实现），顶模和侧模一起穿行通过B段模板，接着立模，这就是穿行式针梁钢模的原理和主要工作过程。

模板跑车相当于台车，而针梁是模板运行的轨道，同其他针梁钢模不同的是，针梁运行时并不以模板为依托，而是在前后支腿下铺设外轨和内轨，穿行式针梁钢模之所以能快速施工，是因为A、B两段模板相继交替作业，极大地减少了模板等待混凝土凝固的时间，但混凝土实际保养时间足够。

其作业进度、循环时间分析表述如下:

循环时间

工作区段

B段

A段

工作内容

初凝

拆堵头模

立模

浇混凝土

时间（h）

7

1

4

6

每循环时间18h混凝土实际保养时间（26h）

其中，针梁的运行操作不占用循环时间，包括脱模准备工作均在现浇混凝土初凝这段时间内完成。

每段混凝土保养时间达到了26小时，而每段循环时间仅18小时，每月可完成40次循环，如每段模板长9m,则每月可浇混凝土360m。

2.4.2伸缩式模板

伸缩式钢模台车（也叫穿行式钢模）是一种颇具特色的全断面平洞衬砌模板，如图10-2-14所示。

图10-2-14伸缩式钢模

1.顶模2.左侧模3.右侧模4.横向调节机构5.液压泵站6.垂直油缸7.操作平台8.侧向油缸

9.台车架10.支腿11.底模12.底模油缸13.吊运小车14.小车行走梁15.吊杆16.驱动机构

整套模板自成体系，包括立模、脱模、行走转移，不需要另外铺设轨道，底模由支腿支撑在地面，承受全部荷载，模板由多节组成，每节模板4.5m，一部台车配多节模板，每节模板就是一个立模、脱模的操作单元，台车长度不能超过单节模板长度，台车上方布置一对纵向轨道梁，其长度超过3节模板长度，工作时，台车站立在一节模板上，从台车后面提升底模，沿轨道运送到前端立模，新立好的底模又形成了一段台车行走轨道，台车可以在这段底模上立好边顶模。

由于单节模板和台车均较短，通过转弯段不会有多少障碍，但是需要另外考虑三角体变化部位轨道的设计与安装，甚至需要同时考虑整个转弯段模板方案。

模板脱模后立模，需要穿行通过立模模板中间，故设计时模板腹板高度不宜太大，必须兼顾强度与结构诸方面的要求，模板制作时也要求有较高的配合精度，达到每节模板的互换搭配。

伸缩式模板是模板分节操作，每浇筑段即使由3节模板组成，也要脱模、立模3次才能完成，与整体式钢模台车相比较，操作速度相对较慢。

如想提高速度，可采用多配模板的方法，比如，一部台车配6节模板，象前面提到的穿行式针梁钢模一样，分两个浇筑段循环，一段保养，一段立模，可以极大地提高浇筑速度。

2.4.3多功能模板

多功能模板，顾名思义，其作用是多方面的，设计意图希望能综合运用于平洞段，斜井直线段和竖向转弯段，实际施工中在广州抽水蓄能电站引水隧洞和天荒坪抽水蓄能电站尾水斜井中均有所应用。

作为多功能模板，在单一工况下，它可能不是最好的方案，但是能兼顾其他工况条件，就此点来说，是其独有的特点。

图10-2-15是结构示意图，圆形截面隧洞，模板由顶模、左右侧模和底模4部分组成，模板中间段长4m，主要用于转弯段，前后可各加长1.75m，使在平洞段和斜井直线段时长度达到7.5m。

模板用液压控制操作，底模、顶模、侧模各4只油缸，液压泵站可以调整角度。

结构受力中心是支撑方梁，方梁分为两段，