核電廠中排水隧道的二次襯砌施工技術(shù)

上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司 上海 200002

1 工程背景

秦山核電廠擴(kuò)建項(xiàng)目（方家山核電工程）排水隧道全長(zhǎng)約1 087.33 m，采用1 臺(tái)Φ8 280 mm土壓平衡盾構(gòu)機(jī)施工，隧道外徑為8 100 mm、內(nèi)徑為7 300 mm，隧道最小平面轉(zhuǎn)彎半徑350 m；最小豎曲線半徑5 000 m，最大縱坡2.42%。盾構(gòu)法隧道施工完成并進(jìn)行頭部封堵后在隧道端部垂直頂升10 根排放管（底部托架侵入二次襯砌范圍內(nèi)），排放管外徑為2 460 mm。

為滿足隧道的抗震及防沖刷要求，需在上述工程背景下進(jìn)行二次襯砌的施工。二次襯砌為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑為6 800 mm，厚度為250 mm。本工程使用2 部臺(tái)車同時(shí)施工，于2013年7月完成，工程質(zhì)量及進(jìn)度均獲得各方好評(píng)（圖1、圖2）。

圖1 二次襯砌斷面

圖2 隧道線形

2 工程難點(diǎn)及針對(duì)性措施

2.1 非常規(guī)二次襯砌澆筑設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造

本工程工期緊，而且唯一的施工通道工作面狹小，常規(guī)設(shè)備無(wú)法工作，而二次襯砌又存在特殊斷面及小半徑轉(zhuǎn)彎段，現(xiàn)有的澆筑設(shè)備無(wú)法滿足上述復(fù)雜的施工要求，所以需對(duì)澆筑設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)與制造。因此，由于無(wú)任何成功經(jīng)驗(yàn)可供借鑒，如何選擇施工設(shè)備使其能夠滿足上述復(fù)雜的施工要求是本工程的難點(diǎn)，也是工程能否順利實(shí)施的關(guān)鍵。

在仔細(xì)分析了各種不利工況后，對(duì)澆筑設(shè)備進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)（圖3），使其具備無(wú)需借助外力能夠自行行走、適應(yīng)狹小空間的拆、立模，全斷面定位，可根據(jù)隧道線形調(diào)整模板有效長(zhǎng)度及適應(yīng)復(fù)雜斷面施工的功能。

圖3 6 m臺(tái)車平面示意

（a）無(wú)需借助外力能夠自行行走：本臺(tái)車主要以支點(diǎn)的相互轉(zhuǎn)換配合滾輪及卷?yè)P(yáng)機(jī)達(dá)到自行走的目的。首先將模板放下，以其作為支點(diǎn)，通過(guò)支座上設(shè)置的伸縮千斤頂將針梁架設(shè)于下部滑輪上，通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引針梁達(dá)到讓針梁前行的目的，當(dāng)針梁滑移到位后，啟動(dòng)伸縮千斤頂，以針梁作為支點(diǎn)，將模板騰空，使模板架設(shè)于針梁上部滑輪上，同樣通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引模板，使其向前滑移。

（b）適應(yīng)狹小空間的拆、立模系統(tǒng)：本模板臺(tái)車的模板斷面上共分為4 塊，分別為底模、2 塊邊模和頂模，拆、立模完全通過(guò)液壓伸縮千斤頂完成，無(wú)需外力輔助，能夠適應(yīng)狹小空間的施工。

（c）全斷面定位功能：本臺(tái)車的支座經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)，通過(guò)其上的液壓平移系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)針梁的橫向移動(dòng)，配合伸縮千斤頂?shù)纳舷乱苿?dòng)實(shí)現(xiàn)全斷面的定位，精度可以精確到毫米。通過(guò)調(diào)節(jié)支座上伸縮千斤頂?shù)拈L(zhǎng)度，可以使臺(tái)車在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，從而滿足異型斷面處的微量偏心使用要求。

（d）可調(diào)整模板的有效長(zhǎng)度：針對(duì)本工程具有小半徑曲線段的特點(diǎn)，模板采用可自由調(diào)整長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)方案，整塊模板由4 環(huán)1.5 m的鋼模組成。當(dāng)施工小半徑曲線段時(shí)，可根據(jù)曲線的半徑情況，組合成1.5 m、3 m、4.5 m以及6 m共4 種有效長(zhǎng)度，保證曲線段施工的壁厚偏差滿足要求。

（e）適應(yīng)復(fù)雜斷面施工：為適應(yīng)擴(kuò)散段的施工，本臺(tái)車的頂部模板設(shè)計(jì)成可更換的形式并配備一套定位系統(tǒng)，滿足復(fù)雜斷面的施工要求。

2.2 混凝土的運(yùn)輸與澆筑[1-8]

本工程在一端封堵的盾構(gòu)隧道內(nèi)進(jìn)行二次襯砌施工，施工通道具有唯一性，混凝土無(wú)法通過(guò)橄欖車直接輸送至混凝土澆筑面，只能通過(guò)電機(jī)車多次輸送。且排水隧道全長(zhǎng)1 087 m，單次輸送時(shí)間長(zhǎng)、方量小，這將造成澆筑施工不連續(xù)，極易產(chǎn)生施工冷縫，嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。而且，現(xiàn)有混凝土的入模以及澆搗施工工藝基本上是針對(duì)開(kāi)放空間的混凝土澆筑開(kāi)發(fā)的，本次二次襯砌混凝土的澆筑空間是由隧道原有襯砌與模具封閉而成的完全封閉空間，二次襯砌在這種封閉空間進(jìn)行混凝土澆筑，因振搗工藝的制約、澆搗后期空間縮小造成混凝土入模困難以及混凝土無(wú)排氣通道等因素的影響，二次襯砌的混凝土的密實(shí)度難以保證，往往造成二次襯砌出現(xiàn)蜂窩麻面甚至空洞等質(zhì)量缺陷。

針對(duì)這些難點(diǎn)，采取了以下措施：

（a）采用特制的6 m3罐車結(jié)合電機(jī)車作為水平運(yùn)輸?shù)墓ぞ?，運(yùn)輸過(guò)程中罐車勻速轉(zhuǎn)動(dòng)防止混凝土凝固。

（b）按最大運(yùn)輸距離多次測(cè)定隧道內(nèi)水平運(yùn)輸所需時(shí)間及2 次混凝土澆筑的時(shí)間間隔，對(duì)混凝土的配合比進(jìn)行多次試驗(yàn)，從而確保混凝土強(qiáng)度及初凝時(shí)間滿足澆筑要求。

（c）從臺(tái)車最下部澆筑窗口進(jìn)行澆筑，使模板內(nèi)兩側(cè)混凝土面均勻上升，并逐漸向上更換澆筑窗口，防止混凝土自由跌落距離過(guò)大，造成混凝土離析。在澆筑頂部混凝土過(guò)程中，采用單側(cè)順序澆筑的方法，確保模板內(nèi)空氣有效排出。

（d）由于二次襯砌厚度僅為25 cm，常規(guī)的振搗棒無(wú)法進(jìn)行全斷面振搗，為防止局部區(qū)域振搗不充分而產(chǎn)生蜂窩、麻面等質(zhì)量缺陷，使用附壁式振搗器配合振搗棒，確?；炷琳駬v充分。

2.3 小半徑曲線段模板的定位及滑移

本工程隧道存在長(zhǎng)200 m的R=350 m小平面轉(zhuǎn)彎半徑段，而臺(tái)車模板為不可彎曲的直線剛性體，隨著模具長(zhǎng)度的延伸，模具中心軸線與隧道中心軸線之間的偏差將越來(lái)越大，因此將造成澆筑后二次襯砌軸線偏離原隧道軸線、曲線段二次襯砌線形與設(shè)計(jì)不一致、分段澆筑的二次襯砌接縫不順直、局部二次襯砌左右厚度不一致等質(zhì)量缺陷。

因此，采用了針對(duì)性措施：施工小半徑曲線段時(shí)調(diào)整模板的有效長(zhǎng)度，經(jīng)過(guò)計(jì)算當(dāng)模板長(zhǎng)度為3 m時(shí)，壁厚偏差為3 mm，能夠同時(shí)滿足質(zhì)量及工期的要求。在模板滑移過(guò)程中，每滑移1.5 m模板的前后邊界將碰觸上一模已施工完的內(nèi)襯及下一模已綁扎完成的鋼筋，所以每滑移1.5 m后需采用平移系統(tǒng)調(diào)整整個(gè)臺(tái)車的位置，使其位于隧道中間位置后再進(jìn)行模板滑移操作，如此往復(fù)，滑移到下一模指定位置。

2.4 多工作面同步施工

按使用一部模板臺(tái)車進(jìn)行全隧道的二次襯砌施工計(jì)算，每一模二次襯砌混凝土的施工將耗費(fèi)大量時(shí)間，且由于必要的養(yǎng)護(hù)時(shí)間限制，閑置時(shí)間長(zhǎng)、施工效率低，無(wú)法滿足施工進(jìn)度的要求。本工程使用2 部臺(tái)車交叉施工，這就涉及到多工序之間同步施工，如何協(xié)調(diào)好各工序之間的搭接，將空間與時(shí)間的利用率最大化，給工程的順利實(shí)施帶來(lái)了很大的困難。

在工程中，計(jì)算出鑿毛、鋼筋綁扎、臺(tái)車移位、混凝土澆筑等各工序使用的時(shí)間及對(duì)工作面的要求，合理安排施工流程，在保證工程質(zhì)量的前提下確保時(shí)間及空間的利用最大化（圖4）。

圖4 施工流程

3 工程實(shí)施的效果

通過(guò)上述有針對(duì)性的施工措施及合理的工序安排，最終在業(yè)主要求的時(shí)間節(jié)點(diǎn)前順利完成了二次襯砌的施工，施工完成的二次襯砌表面光滑、接縫順直、無(wú)明顯滲漏水，得到了設(shè)計(jì)方及業(yè)主的好評(píng)。

4 結(jié)語(yǔ)

二次襯砌施工結(jié)構(gòu)可靠，隧道的使用壽命長(zhǎng)，從一個(gè)側(cè)面提高了經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)對(duì)其不斷的研究、實(shí)踐，深入掌握了其施工工藝并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)出了其更多的用途，應(yīng)用在更多的隧道建設(shè)中。本工程的順利實(shí)施對(duì)二次襯砌施工方法的進(jìn)一步發(fā)展具有一定的參考價(jià)值。