淺談?shì)斔矶匆r砌施工技術(shù)

【摘要】介紹白楊鎮(zhèn)水庫輸水隧洞混凝土襯砌施工工藝和技術(shù)要點(diǎn)，通過合理設(shè)計(jì)混凝土配合比，解決了高海拔地區(qū)小斷面長隧洞混凝土襯砌質(zhì)量控制問題，并提供了相關(guān)技術(shù)手段和參數(shù)，可供類似工程參考。

【關(guān)鍵詞】輸水隧洞；襯砌；施工

1、工程概況

白楊鎮(zhèn)水庫位于白楊河大橋上游2km處，距和布克賽爾蒙古自治縣城90km，距托里縣鐵廠溝鎮(zhèn)60km，壩址區(qū)地理坐標(biāo)為東經(jīng)84°53′14″，北緯46°30′14″。白楊鎮(zhèn)水庫總庫容為4463×104m3，根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》SL252-2000，該水庫工程等別為Ⅲ等。白楊鎮(zhèn)水庫大壩為混凝土面板為混凝土面板防滲砂礫石壩，輸水隧洞布置在大壩左岸，由上游進(jìn)口段、上游洞身段、閘井段、下游洞身段、出口段組成，隧洞全長1200m，進(jìn)口高程925.00m。其中樁號(hào)0+052～0+631.04段，長579.04m，洞身橫斷面型為直徑為3.0m圓形，襯砌厚度0.4 m。樁號(hào)0+631.04～0+639.04為叉管段，叉管軸線與隧洞軸線夾角為45°。樁號(hào)0+639.04～1+220段，長588.96m，洞身橫斷面型為直徑為1.8m圓形，襯砌厚度0.3m，襯砌混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度C25F200W8。

2、地質(zhì)概況

隧洞巖性以含輝石英安巖為主，巖層產(chǎn)狀：315°NE∠50°，為巨厚層、塊狀，洞線與巖層走向夾角為15°，巖體較完整，巖石屬堅(jiān)硬巖，隧洞處于地下水位以上，上覆巖體厚度在20～80m，處于微風(fēng)化～新鮮巖體內(nèi)，圍巖類別為Ⅱ～Ⅲ類，巖石堅(jiān)固系數(shù)（fk）4～5，巖體抗力系數(shù)（k0）4000～5000N/cm3，圍巖整體穩(wěn)定，屬堅(jiān)硬巖石。

3、施工難點(diǎn)分析

隧洞洞身混凝土施工均采用全圓針梁式鋼模臺(tái)車，跟倉法施工，臺(tái)車長8.1m，堵頭模板采用鋼、木模板組合拼裝封堵，混凝土采用泵送工藝。由于隧洞斷面小，工作面狹窄，而且洞身段鋼筋均為雙排鋼筋，內(nèi)層鋼筋密集，施工人員無法進(jìn)入倉內(nèi)振搗，混凝土振搗只能依靠附著式振搗器完成，在振搗過程中易發(fā)生臺(tái)車偏移、堵頭處漏漿等問題，尤其是頂拱部位振搗難度更大，如果發(fā)生漏振，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)不密實(shí)，將嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)物的強(qiáng)度、耐久性。

因此，除通過改進(jìn)施工工藝，加強(qiáng)混凝土振搗外，還應(yīng)從符合施工要求的混凝土配合比設(shè)計(jì)入手，做好從原材料到混凝土的攪拌、運(yùn)輸、澆筑、養(yǎng)護(hù)等整個(gè)施工過程的質(zhì)量控制，提高混凝土拌和物性能，降低施工難度，以提高襯砌結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

4、混凝土配合比設(shè)計(jì)

因本工程采用泵送施工工藝，隨著澆筑工作的進(jìn)行，混凝土泵送的距離逐漸增加，且振搗難度較大，要求的坍落度（經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)以150～170mm為宜）和水泥用量均較大，必須用摻加外加劑的方法來達(dá)到既減水又不使混凝土坍落度損失過大的目的，以及添加超細(xì)活性摻和料來達(dá)到降低水化熱、提高混凝土的密實(shí)性和抗?jié)B能力及節(jié)約水泥的目的。為提高混凝土的可泵性，混凝土拌和物除應(yīng)具有一定的流動(dòng)性能，同時(shí)應(yīng)具有較小的泌水率，不離析，本工程選用一級(jí)配泵送混凝土，砂率為46%。

5、襯砌混凝土施工要點(diǎn)

5.1 拌和?；炷涟韬筒捎脧?qiáng)制式攪拌機(jī)，自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)。采用混凝土分段投料攪拌方法，即先加入50%的拌和用水及全部干材料，攪拌60s，然后再加入其余拌和用水?dāng)嚢?0s。分段投料法使集料和漿液間的界面得到改善，在防止集料離析和沉降的同時(shí)，也增大了集料和漿液間的粘著力，有利于提高混凝土的可泵性，減小堵泵機(jī)率，同時(shí)能在一定程度上提高強(qiáng)度和耐久性。

5.2 輸送?；炷吝\(yùn)輸采用混凝土攪拌輸送車，為避免運(yùn)送途中發(fā)生離析，途中攪拌轉(zhuǎn)速控制在2～4r/min。為保證混凝土連續(xù)泵送澆筑，應(yīng)配備2臺(tái)混凝土攪拌輸送車，混凝土輸送泵輸送管為<125mm鋼管，垂直段使用軟管以利于混凝土入倉。泵送施工前先用同水灰比砂漿潤管，進(jìn)料斗上應(yīng)安置網(wǎng)篩并設(shè)專人監(jiān)視喂料，以防止大粒徑集料混入料斗，坍落度過小或離析的混凝土拌和物不得用入泵。

必須保證混凝土泵連續(xù)工作，盡可能避免泵送時(shí)中途停歇，如出現(xiàn)停料情況，迫使混凝土泵停車，則混凝土泵必須每隔5min進(jìn)行約1個(gè)行程的作業(yè)。如果停歇時(shí)間超過45min或混凝土出現(xiàn)離析，應(yīng)立即排除管內(nèi)混凝土，認(rèn)真清洗并重新潤管后再繼續(xù)壓送。每次泵送完畢后，用水洗及氣洗結(jié)合的方法將混凝土泵和輸送管清洗干凈。

5.3 澆筑?；炷翝仓捎冕樍菏揭簤赫w鋼模襯砌臺(tái)車作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了混凝土澆筑的施工機(jī)械化，減輕了作業(yè)強(qiáng)度，能保證24h連續(xù)高速施工。與鋼模襯砌相比，不僅節(jié)省了鋼材和木材，而且混凝土質(zhì)量有保證，成型尺寸精度高、整體性好。

混凝土振搗是保證混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵工序，需按規(guī)定程序作業(yè)，杜絕漏振，以免產(chǎn)生蜂窩狀孔隙和麻面。由于混凝土襯砌厚度較小，且隧洞配筋為雙層鋼筋，人員無法進(jìn)入倉內(nèi)振搗，使用附著式振搗器振搗，附著式振搗器布置在臺(tái)車內(nèi)側(cè)，間距不得大于1.5米，混凝土入倉厚度達(dá)到40㎝時(shí)開啟振搗器振搗，振搗器要分層開啟，防止振搗器開啟過多造成臺(tái)車偏移。

5.4 混凝土養(yǎng)護(hù)。經(jīng)過試驗(yàn)，采用全圓形針梁臺(tái)車澆筑的混凝土在≥24小時(shí)后，可進(jìn)行模板拆除。先拆除堵頭模板，啟動(dòng)液壓裝置使模板脫離混凝土表面，操作時(shí)避免碰傷結(jié)構(gòu)棱角。脫模時(shí)不能一次性強(qiáng)行脫模，須分幾次脫模，逐漸使模板整體完全脫離混凝土表面。

在澆筑后24h左右，使用臺(tái)車液壓裝置將臺(tái)車拆除，采用人工灑水及利用壓漿機(jī)噴霧養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14d。

6、混凝土質(zhì)量控制措施

6.1 原材料檢測(cè)。嚴(yán)把原材料進(jìn)場(chǎng)質(zhì)量關(guān)，試驗(yàn)室對(duì)進(jìn)場(chǎng)的每一批原材料均按規(guī)范要求頻率進(jìn)行檢測(cè)，不合格品不允許進(jìn)場(chǎng)，另外與原材料不符及時(shí)匯報(bào)，采取相應(yīng)措施，以保證混凝土質(zhì)量。施工中對(duì)原材料質(zhì)量參數(shù)實(shí)行動(dòng)態(tài)管理，監(jiān)測(cè)原材料的質(zhì)量波動(dòng)，如水泥、粉煤灰的細(xì)度、含水率，砂石骨料的級(jí)配、含水率、含泥量等。發(fā)現(xiàn)異常波動(dòng)，及時(shí)采取相應(yīng)措施。加強(qiáng)原材料儲(chǔ)存管理，防止水泥、粉煤灰、外加劑受潮。下雨、高溫等特殊天氣時(shí)，應(yīng)對(duì)砂石料進(jìn)行覆蓋。

6.1.1 水泥檢測(cè)。施工中水泥采用和豐縣雪山水泥廠生產(chǎn)的42.5普通硅酸鹽水泥，根據(jù)每批次進(jìn)場(chǎng)數(shù)量進(jìn)行抽檢。施工中共使用水泥2302噸，共抽檢水泥34組。水泥檢測(cè)結(jié)果為合格。

6.1.2 粉煤灰檢測(cè)。粉煤灰為瑪納斯電廠生產(chǎn)的粉煤灰，根據(jù)進(jìn)場(chǎng)批次數(shù)量按規(guī)范要求抽檢，施工中共使用粉煤灰974噸，共抽檢10組，檢測(cè)結(jié)果符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》Ⅰ級(jí)粉煤灰技術(shù)要求。

6.1.3 鋼筋檢測(cè)。鋼筋采用新疆八一鋼鐵廠生產(chǎn)的鋼筋，共使用465噸，施工單位根據(jù)進(jìn)場(chǎng)批次數(shù)量按規(guī)范要求抽檢，抽檢各種類型鋼筋25組，檢測(cè)結(jié)果各項(xiàng)指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

6.1.4 外加劑及其他材料檢測(cè)。引氣劑選用新疆五家渠格輝化工廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的CH-AE型引氣劑，共使用0.498噸，抽檢4組﹔高效減水劑選用新疆五家渠格輝化工廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的FDN型高效減水劑，共使用38噸，抽檢4組，取樣檢測(cè)結(jié)果各項(xiàng)指標(biāo)符合《混凝土外加劑》（GB8076-2008）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

6.1.5 砂、石骨料檢測(cè)。施工中檢測(cè)砂23組，檢測(cè)結(jié)果全部合格；檢測(cè)粗骨料小石5-20mm23組，檢測(cè)結(jié)果除部分骨料超遜徑超出規(guī)范規(guī)定外，其余檢測(cè)項(xiàng)目全部合格。

6.1.6 抗壓試塊檢測(cè)

6.2 混凝土配合比控制。根據(jù)本工程特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了高性能的混凝土配合比，在保證膠凝材料用量最少，即水泥和粉煤灰用量最小的同時(shí)，既保證了足夠的和易性，又滿足了設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度、耐久性、抗?jié)B性及抗裂等各項(xiàng)指標(biāo)。施工中應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)配合比施工，以保證混凝土的內(nèi)在質(zhì)量。施工前，首先要及時(shí)測(cè)定砂、石含水率，將設(shè)計(jì)配合比換算為施工配合比。原材料稱量允許偏差規(guī)定：水泥、粉煤灰、外加劑稱量允許偏差為±1%；砂、石允許稱量偏差為±2%；水±1%，要求對(duì)稱量設(shè)備每星期校驗(yàn)1次，從而有效地防止了系統(tǒng)誤差的發(fā)生，保證混凝土的整體質(zhì)量。

6.3 施工過程控制。模板的設(shè)計(jì)、安裝質(zhì)量控制是確保結(jié)構(gòu)物外觀質(zhì)量的關(guān)鍵。施工中著重放在模板安裝方法的改進(jìn)上，保證臺(tái)車支撐系統(tǒng)的穩(wěn)定性、牢固性。模板安裝除用尺量、拴線外，還用水準(zhǔn)儀進(jìn)行校測(cè)與調(diào)整。對(duì)有特殊要求的部位（如變形縫止水帶部分）制作專用的鋼模板和鋼支架，以適應(yīng)特殊需要。認(rèn)真做好自檢、互檢及交接檢工作。

7、結(jié)論

通過實(shí)踐證明，采用全圓形針梁臺(tái)車進(jìn)行襯砌，應(yīng)作為較大洞徑的圓形引水隧洞襯砌施工的首選方案，它能達(dá)到提高施工質(zhì)量，加快施工進(jìn)度之目的。同時(shí)也為同類工程施工提供了施工經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]冀生貴.全斷面針梁式鋼模板在隧洞混凝土襯砌中的應(yīng)用[J].水力發(fā)電，

2001（2）：35-37.

[2]《水工混凝土施工規(guī)范》SL677-2014.

[3]《水工混凝土施工規(guī)范》DL/T5144-2015.