大斷面引水隧洞混凝土襯砌施工技術

任 明 武

(貴州省水利投資(集團)有限責任公司，貴州 貴陽　550002)

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大斷面引水隧洞混凝土襯砌施工技術

任 明 武

(貴州省水利投資(集團)有限責任公司，貴州 貴陽550002)

結合某水利工程大斷面引水隧洞的工程實況，從施工準備、基礎處理與驗收、鋼筋制作安裝、模板安裝、混凝土養(yǎng)護等方面，介紹了大斷面引水隧洞混凝土襯砌施工技術，并提出了襯砌施工的質量保證措施，對類似工程施工具有一定的參考意義。

大斷面，引水隧洞，混凝土，襯砌施工

0　引言

隧洞具有可以避開沿線不利的地形、地質條件而采用較短的路線；工程施工受氣候條件影響很?。徊徽加没蚱茐母?；無污染，可以保證水質和運行安全可靠等諸多優(yōu)點，因而在水利工程中常采用隧洞來進行引水。而對引水隧洞進行混凝土襯砌往往是必不可少的施工環(huán)節(jié)，為了保證混凝土襯砌的施工質量，從而保證引水隧洞的運行安全，就必須采用經濟合理、先進適用和安全可靠的混凝土襯砌施工技術。以下就結合某水利工程大斷面引水隧洞混凝土襯砌施工實例來介紹引水隧洞混凝土襯砌的施工技術，為類似工程施工提供參考。

1　工程概況

某水利工程引水隧洞長3 905.5 m,圓形斷面，地層巖性主要為碳質千枚巖夾少量砂質千枚巖，洞段內巖體破碎，巖質軟，完整性極差，裂隙發(fā)育，呈碎裂結構。此外，順層擠壓錯動帶發(fā)育，帶內物質由糜棱巖、碎裂巖組成，洞段內巖性較弱，遇水易軟化。層理走向與洞軸線方向交角較小，風化卸荷相對強烈，加之地下水豐富，巖體完整性差，主要以Ⅴ類圍巖為主(Ⅳ類圍巖占13.2%，Ⅴ類圍巖占86.8%)。隧洞全線采用鋼筋混凝土襯砌，襯砌后過水斷面直徑為9.0 m?；炷烈r砌根據圍巖類別的不同，分別采取不同的襯砌厚度，Ⅳ類圍巖段的襯砌厚度為50 cm，采用單層鋼筋混凝土襯砌；而Ⅴ類圍巖地段，由于圍巖應力作用大，加之隧洞開挖時間較長，初期支護結構已經嚴重變形，因而設計單位對襯砌結構進行了調整，厚度在40 cm～80 cm范圍，同時將混凝土強度等級由C20調整為C30或C30聚丙烯纖維混凝土，鋼筋規(guī)格和布置形式也都進行了相應調整。Ⅳ，Ⅴ類圍巖段周邊進行固結灌漿，隧洞全線進行頂拱回填灌漿。

2　混凝土襯砌施工

2.1施工準備

隧洞混凝土襯砌施工前，必須按規(guī)范要求對砂石骨料、鋼筋、水泥、外加劑和止水材料等各種原材料進行取樣檢測檢驗，并通過試驗確定混凝土施工配合比，各種檢測試驗報告必須報監(jiān)理工程師審批同意后才可實施。

2.2基礎處理與驗收

1)基礎處理。

清基時，針對碳質千枚巖遇水易軟化的特點，盡可能的不用水沖洗，人工開挖底部保護層后，先清除松散巖塊，然后采用高壓風將表層浮碴清除即可。如果基礎里面有零散地下水，采用人工挖小排水溝，安設φ50 PVC塑料花管引排出倉外，然后由水泵抽排至洞外。

2)基礎驗收嚴格按三步進行。

a.初步驗收：施工單位“三檢”合格后，將基礎驗收資料交現場監(jiān)理工程師初驗。監(jiān)理工程師收到符合要求的驗收單后，再請測量監(jiān)理工程師對該洞段進行斷面復核，復核合格后監(jiān)理工程師方可確認開挖斷面是否初驗合格。b.正式驗收：當初驗合格后，施工單位提供合格的斷面驗收檢測資料，并徹底清除基面浮石、粉塵及底部積水、石渣和淤泥后，由監(jiān)理工程師通知四方到場驗收。如果以上工作全部完成且符合設計要求，才算驗收合格，可以進入下道工序。c.驗收復查：待鋼筋綁扎好(在關模之前)之后，施工單位必須再次通知監(jiān)理工程師組織“四方”現場復查。

2.3鋼筋制作安裝

鋼筋由現場技術人員開出下料單，在洞外加工場制作好，并及時運輸到安裝倉面附近，待基礎清理并經驗收合格后，進行鋼筋安裝。為了防止運輸時造成混亂和便于架立，每一型號的鋼筋必須捆綁牢固并掛牌明示。首先進行定位鋼筋布設，采用φ22，長1.5 m左右(視洞段超挖情況)的錨桿8根，縱向間距1.5 m一排，沿45°角布置。通過測量定位，在錨桿上面掛Φ22的定位鋼筋，然后進行外層環(huán)向主筋安裝。內層主筋安裝時，按設計要求預留出保護層后，布設定位鋼筋，并進行內層鋼筋安裝?？紤]到鋼筋應有足夠的強度和剛度，雙層之間還應設置架立鋼筋，確保安裝好的鋼筋不因外力作用而變形。

鋼筋采用單面搭接焊，焊接長度10d；并按照規(guī)范要求將主筋和分布筋接頭分散布置，不能在同一個截面上超過規(guī)范要求。段與段之間的分布鋼筋(伸縮縫除外)應預留滿足規(guī)范要求的長度。焊接操作嚴格按施工規(guī)范進行，必須保證焊接長度，不得損傷鋼筋，每一部位鋼筋焊接完后須清除焊渣。設計上要求的保護層是5 cm，施工時采用4 cm厚、5 cm見方的，并與襯砌混凝土同等強度的預制砂漿墊塊固定在鋼筋表面，以防止混凝土澆筑時保護層過大或過小。

2.4模板工程

引水隧洞襯砌后為內徑9.0 m的圓形斷面尺寸，襯砌厚度0.4 m～0.8 m。為保證混凝土外形尺寸及外觀質量，并結合混凝土施工工藝和進度安排，混凝土襯砌采用針梁式鋼模臺車全斷面襯砌。針梁式鋼模臺車由模板、行走門架、外部支撐及液壓系統、電氣系統組成。鋼模臺車全長12.2 m(鋼模臺車與已經襯砌段的搭接長度為20 cm，一次襯砌長度為12 m)，由8節(jié)1.5 m長的節(jié)段和一段20 cm長的搭接模板組成，相互之間以高強螺栓連接，為了加強模板之間的整體連接強度，還加設了模板連接梁，臺車總重約100 t。每段模板環(huán)向由4塊模板組成，模板間采用鉸接，以便于模板收縮。鋼模臺車伸展后直徑為9.0 m，在底模內側設有臺車行走軌道。針梁式鋼模臺車結構見圖1。

在鋼筋工序完成并經驗收合格后方可進行臺車移動就位工作。臺車移動就位前，應檢查模板是否有變形，液壓系統和行走機構等是否完好。在以上項目均檢查合格后，才能將臺車從已澆筑段行走到待澆筑段，同時由測量人員檢查臺車軸線和高程，必須與設計洞室軸線和高程相吻合才能進行臺車就位固定。模板與已澆混凝土的接觸面必須平整嚴密，以保證混凝土表面的平整度和混凝土的密實性，避免產生錯臺、掛簾等缺陷。脫模后，模板應及時進行清理，以免混凝土強度起來后不易清理。模板清理干凈后，在襯砌施工前必須涂刷符合規(guī)范要求的脫模劑。

2.5止水帶、擋頭板及預埋管安裝和伸縮縫設置

1)止水帶和擋頭板安裝。

臺車定位后，從底部開始進行擋頭板和止水帶安裝，擋頭板采用木模散板立模封堵。擋頭板安裝應支撐牢固，具有一定的強度和剛度，防止?jié)仓炷習r跑模。同時要求擋頭板安裝時，應有一定的密封性，防止?jié)仓炷習r漏漿而影響混凝土質量。設計的止水帶為651型(寬度400 mm，厚度10 mm)，安裝時距迎水面20 cm，且鋪設平順，前后兩端與混凝土各搭接20 cm，牢固的固定在擋頭板上。止水帶搭接時應符合規(guī)范要求，并粘貼牢固。澆筑混凝土時，為防止混凝土不均勻擠壓，應隨時從模板觀察口或進料口檢查止水帶是否卷折，如發(fā)生卷折，必須立即糾正，以確保止水帶能起到止水作用。

2)預埋管安裝。

臺車定位后，按照設計要求進行灌漿預埋管安裝。采用φ50 PVC塑料管，根據實際襯砌厚度現場下料，從臺車上預留出的灌漿孔安裝塑料管，并用19號鉛絲將塑料管牢固的綁扎在鋼筋上，并在澆筑混凝土時加強保護，防止塑料管移位。

3)根據設計文件，不同鋼筋混凝土襯砌斷面間設伸縮縫，同類圍巖段30 m～40 m范圍內設一道伸縮縫，縫寬2 cm?，F場實際施工時是同類圍巖段36 m設一道伸縮縫，伸縮縫混凝土表面應平整、潔凈，當有蜂窩麻面時，應按有關規(guī)定處理，外露鐵件應割除。

2.6混凝土拌制及運輸

設置兩套JDY1000型拌和系統，兩套系統的拌和能力達到120 m3/h以上。在兩個或兩個以上掌子面同時澆筑時，兩套同時啟用；只有一個掌子面澆筑時，啟用一套，另一套作為備用?；炷烈r砌施工時項目部實驗室實驗人員按規(guī)范要求對混凝土拌制質量進行相關檢測，不合格的混凝土嚴禁入倉澆筑。嚴格控制混凝土骨料的最大粒徑，防止混凝土在泵管內出現堵塞現象。為了保證混凝土泵的入倉能力，還應嚴格控制混凝土的坍落度，同時通過配合比試驗在混凝土中添加了適量的泵送劑，以減小混凝土在泵管內輸送時的摩擦力?；炷了竭\輸采用8臺6 m3混凝土罐車，垂直運輸采用4臺HB60混凝土泵泵送入倉?；炷猎谶\輸過程中，不能停留時間太長。

2.7混凝土澆筑及養(yǎng)護

混凝土一次澆筑長度為12 m，按Ⅴ類圍巖的襯砌斷面，每段澆筑混凝土設計工程量為295.4 m3。由于襯砌和下導坑開挖支護平行作業(yè)，干擾較大，每襯砌一段的循環(huán)時間為3 d～4 d左右，每個掌子面月平均澆筑混凝土84 m～96 m。具體襯砌循環(huán)作業(yè)時間安排見表1。

表1　襯砌循環(huán)作業(yè)時間安排表

襯砌施工前應再次復查模板的中線、水平是否符合要求；同時應檢查臺車及擋頭模板安裝是否牢靠，止水帶安裝是否符合設計及規(guī)范要求，模板接縫是否填塞緊密和脫模劑涂刷是否均勻。澆筑時混凝土入倉方法采用噴射法，管口盡量正對新澆的混凝土上，勿使噴出的混凝土直沖在模板或巖面上，管口噴距控制在1 m左右，以免混凝土離析。澆筑過程要連續(xù)，避免停歇造成“冷縫”，間歇時間一般不得超過2 h，否則按施工縫處理。當混凝土澆至作業(yè)窗下50 cm時，應刮凈窗口附近的臟物，涂刷脫模劑，窗口與面板接縫處涂膩子，保證緊密結合，不漏漿?；炷琳駬v根據不同襯砌厚度和不同部位(邊模、頂拱)選用φ100，φ50插入式振搗器振搗為主，臺車附著式振搗器振搗為輔，定人、定點、分區(qū)進行。振搗時均勻移動振搗器，移動間距不得大于振搗器影響半徑，振搗上一層混凝土時應將振搗棒插入下一層混凝土15 cm，以免漏振和過振。振搗標準為混凝土不下沉，不再冒氣泡，表面開始泛漿。既要防漏振，避免混凝土不密實，又要防過振，避免混凝土表面出現砂紋。特別是內模反弧部分要確保振搗密實，避免出現氣孔現象。各部位混凝土澆筑具體要求如下：

1)底?；炷翝仓?。

混凝土經底模工作窗入倉，進行澆筑，時間約4 h～5 h。 澆筑時為使混凝土表面光滑，減少氣泡、麻面等缺陷，在澆筑過程中必須采用插入式振搗器配合附著式振搗器振搗。

2)邊?；炷翝仓?/p>

混凝土經邊模工作窗入料，進行澆筑，時間約7 h～8 h。為保證臺車受力均勻，引水隧洞兩側混凝土應均衡上升，兩側混凝土高差不大于50 cm，以確保臺車不因偏壓而移位。混凝土入倉后采用振搗器輔以人工攤鋪，鋪料厚度不得大于振搗棒長度的1.25倍，且每灌注一層混凝土,必須用插入式振搗器振搗，必要時還應開啟附著式振搗器振搗。

3)頂拱混凝土澆筑。

混凝土由頂模進料口入料進行澆筑，時間約3 h～4 h。當混凝土澆到超過隧洞頂拱后，在頂拱部位的入料口間距控制在5 m以內。泵管出口段必須用做有標記的泵管，以便隨時觀察和調整出料口在頂拱混凝土中的埋置深度，確保混凝土能被泵送壓力壓入巖面的所有凹凸面內，從而填滿整個頂拱。在每一澆筑段中，在實際開挖高程最高處埋設檢查管，管口靠近并朝向巖面，當檢查管有漿液流出時即可證明頂拱已填滿混凝土。發(fā)現混凝土灌注滿時，應立即停止泵送混凝土，以免頂部模板局部壓力過大，造成模板變形?；炷凉嘧⑼旰?，必須用附著式振搗器振搗。當頂拱混凝土厚度超過設計厚度較大時，應提前預埋泵管，在混凝土澆筑至設計厚度后停止本倉澆筑，待混凝土強度達到要求后再通過預埋的泵管進行混凝土澆筑，以免拱頂混凝土過厚而造成模板變形或損壞。

4)混凝土養(yǎng)護。

混凝土脫模后，因隧洞內溫度較高，必須安排專人進行灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護標準為混凝土表面經常處于濕潤狀態(tài)，養(yǎng)護時間不少于14 d。

5)脫模時，要小心謹慎，以免缺棱掉角現象發(fā)生。脫模后，若發(fā)現缺陷，不得擅自修補，必須按報批的缺陷處理措施進行。

3　混凝土襯砌施工質量保證措施

1)建立健全“三檢制”并認真貫徹執(zhí)行，同時落實“三工序”制度(即檢查上工序，保證本工序，服務下工序；堅持上道工序不合格，下道工序不施工的原則)。2)施工之前，襯砌施工方案編制人員或項目部技術負責人必須向項目施工、技術、安全、質量管理人員和作業(yè)人員進行詳細的生產技術交底工作。3)項目部必須指定專職質量管理人員對襯砌施工情況進行現場監(jiān)督檢查，落實相關質量責任，并進行嚴格考核；對現場監(jiān)督過程中發(fā)現不按方案要求施工的，要求必須立即整改，整改合格后，才可進行下道工序施工。4)建立質量獎懲制度，獎優(yōu)罰劣，充分發(fā)揮獎勵機制的激勵作用。5)施工過程中要不斷總結和學習，不斷完善施工技術；同時做好質量責任的宣傳教育工作，提高全員的質量責任意識。

4　混凝土襯砌施工質量控制效果

在施工過程中項目部嚴格執(zhí)行各項質量管理制度，明確各級人員質量責任，嚴格“三檢制”和“三工序”制度，加強原材料的檢驗試驗，加強施工過程控制，加強規(guī)程規(guī)范和工序交底，從開工至完工沒有發(fā)生一起質量事故，混凝土外觀質量滿足設計和規(guī)范要求。同時業(yè)主方也對隧洞混凝土襯砌施工質量進行了鉆孔取芯檢測，檢測結果全部滿足設計和規(guī)范要求。另外，在引水隧洞運行一年后，參建四方對引水隧洞全線進行了一次大檢查，未發(fā)現大的質量缺陷。

5　結語

隨著國民經濟的迅速發(fā)展，隧洞工程建設也將越來越多，對其技術、質量要求也將越來越高。在隧洞混凝土襯砌施工過程中只要加強各工序的施工質量控制，尤其是加強配合比設計、鋼筋制安、模板(襯砌臺車)安裝、止水帶安裝和混凝土澆筑及養(yǎng)護等工序的質量控制，一定能保證隧洞混凝土的襯砌施工質量。隨著新材料、新技術、新工藝及新設備的不斷運用，隧洞混凝土襯砌施工技術也將得到更進一步的發(fā)展。

[1]DL/T 5144—2001，水工混凝土施工規(guī)范[S].

[2]DL/T 5150—2001，水工混凝土試驗規(guī)程[S].

[3]GB/T 50107—2010,混凝土強度檢驗評定標準[S].

lining construction technology of large section diversion tunnel concrete

Ren Mingwu

(GuizhouWaterConservancyInvestment(Group)LimitedCompany,Guiyang550002,China)

Combining with the engineering survey of large section water tunnel of a water conservancy engineering, from the construction preparation, foundation treatment and acceptance, steel production and installation, formwork installation, concrete curing and other aspects, this paper introduced the lining construction technology of large section diversion tunnel concrete, and put forward the quality assurance measures of lining construction, had certain reference value for similar engineering construction.

large section, diversion tunnel, concrete, lining construction

1009-6825(2016)19-0152-03

2016-04-21

任明武(1983- )，男，工程師

U455

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