小直徑承壓隧洞混凝土襯砌設(shè)計(jì)與施工方法

高　山

(葫蘆島平山供水有限責(zé)任公司，遼寧 葫蘆島 125000)

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小直徑承壓隧洞混凝土襯砌設(shè)計(jì)與施工方法

高山

(葫蘆島平山供水有限責(zé)任公司，遼寧 葫蘆島 125000)

摘要：平山供水工程設(shè)計(jì)日供水能力10 萬 t，是遼寧省葫蘆島市的重要基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目，擔(dān)負(fù)著向市區(qū)大型企業(yè)和城市居民供水的重要任務(wù)。工程建設(shè)中遇到許多施工問題，其中項(xiàng)目建設(shè)中小直徑承壓隧洞襯砌施工難度較大，因襯砌設(shè)計(jì)內(nèi)徑2 m，大型襯砌施工設(shè)備無法進(jìn)入，而且地質(zhì)條件較差，屬強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖，地下水豐富。通過西砬山引水隧洞襯砌施工的親身經(jīng)驗(yàn)，對(duì)小直徑承壓隧洞混凝土襯砌設(shè)計(jì)與施工方法進(jìn)行總結(jié)和分析。

關(guān)鍵詞：隧洞；鋼筋混凝土；拱架；預(yù)制墩；木支撐

0引言

水工隧洞是在山體中開鑿的一種水流通道，小直徑承壓隧洞在水利引調(diào)水工程中經(jīng)常遇到，為了保證圍巖穩(wěn)定，防止洞身滲漏、減小隧洞表面糙率，需要對(duì)洞身進(jìn)行襯砌，但由于每個(gè)工程所處地形和施工條件不同，襯砌的施工方法也有所不同。特別是小直徑承壓隧洞施工場(chǎng)地狹窄，物料運(yùn)輸困難；施工工序較多，作業(yè)干擾較大；大型施工設(shè)備無法進(jìn)入；施工難度大，質(zhì)量不易控制。所以改善隧洞施工條件、選擇合理的施工方案和工序、提高施工質(zhì)量和工程進(jìn)度是水工隧洞建設(shè)中的重要課題[1-3]。

1工程概況

葫蘆島平山供水工程為葫蘆島市引水工程，引水管線在經(jīng)西砬山時(shí)，設(shè)計(jì)為隧洞引水，屬于淺埋隧洞。所處地層為強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖，全長818 m，隧洞形成后斷面為圓形，凈空直徑2.0 m，二次襯砌結(jié)構(gòu)分別是甲段：長度自進(jìn)出口分別向內(nèi)100 m，混凝土厚度50 cm，雙層配筋；其余618 m為乙段，混凝土厚度30 cm，單層配筋。此洞過水壓力為0.1MPa，采用C20P6鋼筋混凝土襯砌，為保證襯砌結(jié)構(gòu)安全，防止洞體滲漏，施工過程中對(duì)混凝土澆筑質(zhì)量要求高，整圈混凝土要一次性澆筑完成，并且連續(xù)澆筑，不能有冷縫。該工程技術(shù)人員參照類似工程施工經(jīng)驗(yàn)和水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范，制定適合西砬山引水隧洞工程設(shè)計(jì)施工方案和施工工藝。

2拱架設(shè)計(jì)

由于該工程洞徑小，襯砌自重不大又呈圓形，受力狀況好，所以拱架采用格柵型式。拱架受力計(jì)算依據(jù)水工建筑物中拱架設(shè)計(jì)，每榀拱架分兩半，下接頭處用連接板連接，上連接板中間加5 cm厚木墊塊，以便拆模。兩片連接板用螺栓栓緊，拱架與拱架之間用連接筋定位，此種小直徑圓形拱架不能用輕軌或工字鋼加工，因?yàn)榍侍螅瑹o法保證曲度，其腹部會(huì)扭曲變形[4-6]。

3混凝土襯砌施工

3.1施工方案

施工方案、方法的選擇依據(jù)水工隧洞施工與質(zhì)量控制，并根據(jù)此隧洞地質(zhì)、地形情況確定合理的施工方案。此處地層風(fēng)化嚴(yán)重，地下水又極豐富，有壓隧洞對(duì)混凝土施工技術(shù)要求又十分嚴(yán)格，特別是底板與邊墻頂拱要一次澆筑成型，否則易出現(xiàn)冷縫，造成漏水[7-8]。經(jīng)多次研究采用如下方案：

1)首先鋪15 cm厚混凝土底板(一側(cè)留倒流溝)，并一次性澆筑完成。

2)設(shè)置預(yù)制混凝土墩。

3)綁扎鋼筋。

4)架立拱架，安裝模板。

5)澆筑混凝土。

3.2施工工序

第一步：先鋪設(shè)整個(gè)洞內(nèi)底板，從中間向兩頭鋪，右側(cè)留深15 cm寬20 cm的導(dǎo)流溝，把洞內(nèi)滲水排出。

第二步預(yù)制混凝土墩設(shè)置，在進(jìn)行第一步的同時(shí)，在洞外預(yù)制架立墩，尺寸為15 cm×15 cm×20 cm，此墩強(qiáng)度達(dá)到15MPa以上方可使用。

第三步分倉澆筑混凝土，在第一步完成至少7天后在洞中間位置向兩洞口分段澆筑混凝土，每倉長6 m，每倉澆筑混凝土順序如下：

1)綁扎鋼筋。

2)測(cè)量中線，每隔1 m在中線上設(shè)一個(gè)預(yù)制墩，嚴(yán)格控制標(biāo)高，使之正確無誤。

3)在預(yù)制墩上放一塊模板，模板的兩頭搭在兩預(yù)制墩上。

4)在底模板搭接處架立拱架，嚴(yán)格控制中線；

5)拱架定位后，澆筑此倉面混凝土，兩邊同時(shí)連續(xù)澆筑，直至封頂[9-11]。

3.3施工工藝

此襯砌混凝土澆筑要求一次澆筑完成，成一整體，必須底面與頂面混凝土連續(xù)澆筑，不能分體澆筑，故在立架時(shí)底模下要有一空間澆筑混凝土，故立拱架時(shí)有一定難度，6 m3拱架時(shí)，采取如下工藝：

1)首先進(jìn)行高程測(cè)量，高程無誤的情況下在兩預(yù)制墩上放一塊模板，在拱架與毛洞洞壁之間用木支撐讓拱架初步定位。

2)然后再進(jìn)行中線測(cè)量，在已成型的隧洞中心綁扎一個(gè)與隧洞垂直的鋼筋，畫出中線位置作第一點(diǎn)，在離已成型洞口8 cm處放一預(yù)先設(shè)置的中線座，在中線座上標(biāo)出中線位置作第二點(diǎn)，兩點(diǎn)用細(xì)線連接拉緊此線即為隧洞中線。

3)分別調(diào)整每榀拱架，使之定位并支撐牢固，因隧洞是圓形，調(diào)整拱架時(shí)用鋼尺拉緊，在任意一方向測(cè)量?jī)蛇叺染嚯x即可讓拱架定位，并用木支撐撐住，仔細(xì)調(diào)整，直到符合規(guī)范要求為止[12]。

4主要優(yōu)缺點(diǎn)

4.1優(yōu)點(diǎn)

主要有以下5個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

1)隧洞襯砌整體性好，整個(gè)拱形斷面可連續(xù)澆筑。

2)襯砌混凝土圓順度好，與水流流態(tài)相適應(yīng)，外觀質(zhì)量?jī)?yōu)秀。

3)整個(gè)隧洞襯砌無蜂窩、麻面及露筋情況發(fā)生。

4)拱架制作造價(jià)低，節(jié)約成本。

5)施工工序安排合理，加快了施工進(jìn)度。

4.2缺點(diǎn)

主要有以下2個(gè)缺點(diǎn)

1)底板15 cm厚混凝土與隧洞整體有施工縫。

2)混凝土預(yù)制墩標(biāo)高控制較難，鋪設(shè)占用時(shí)間較長。

5結(jié)論

葫蘆島平山供水西砬山段小直徑承壓隧洞工程，經(jīng)歷幾年的運(yùn)行考驗(yàn)，隧洞無滲漏和裂縫現(xiàn)象，水流運(yùn)行平穩(wěn)，其施工方法和施工工藝是理論和實(shí)踐的結(jié)合，在水工隧洞工程施工中是值得推廣和借鑒的。

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中圖分類號(hào)：TV554

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

[作者簡(jiǎn)介]高山(1972-)，男，遼寧葫蘆島人，工程師。

[收稿日期]2016-01-12

文章編號(hào)：1007-7596(2016)03-0095-02