引水工程隧洞二次襯砌施工質(zhì)量控制探析

賴慧科，楊東光

（深圳市水務(wù)工程建設(shè)管理中心，深圳 518040）

1 工程概況

深圳市北線引水工程是深圳市重要的引水水源工程，位于深圳市龍崗區(qū)、寶安區(qū)及東莞市的鳳崗鎮(zhèn)，為大（2）型水利水電工程。該工程從新建的位于東莞市東深引水工程雁田隧洞進(jìn)口上游的上埔泵站取水，途經(jīng)龍崗區(qū)、寶安區(qū)、茜坑水庫(kù)、鵝頸水庫(kù)，輸水至石巖水庫(kù)。干線主要采用DN3400、DN3000、DN2800、DN2600輸水管道及穿越水庫(kù)的水工引水隧洞，線路全長(zhǎng)約29 km，設(shè)計(jì)引水流量為14 m3/s（120萬(wàn) m3/d）。工程項(xiàng)目總概算8.1917億元，總工期3年。工程分8個(gè)土建及設(shè)備安裝標(biāo)段，其中七標(biāo)段隧洞全長(zhǎng)4 710 m，為鵝頸至石巖水庫(kù)隧洞，隧洞設(shè)2個(gè)施工支洞，其中1號(hào)支洞125 m，2號(hào)支洞168 m，1號(hào)支洞施工完畢后進(jìn)行封堵，2號(hào)支洞需二次襯砌，隧洞支護(hù)結(jié)構(gòu)型式采用由初期支護(hù)和二次襯砌組成的復(fù)合式襯砌。初期支護(hù)包括噴混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼拱架等；二次襯砌為模注鋼筋混凝土，主要承擔(dān)運(yùn)行期間的荷載。隧洞為城門洞型，凈空尺寸2.5 m×2.7 m。II、III類圍巖段二次襯砌為模注300 mm厚C25W8鋼筋混凝土；IV、V類圍巖段二次襯砌為模注400 mm厚C25W8鋼筋混凝土。二襯后均進(jìn)行拱部模注襯砌背后回填注漿。

2 問(wèn)題

隧洞混凝土澆筑前期，出現(xiàn)諸多質(zhì)量缺陷，主要有：1）多處存在欠挖現(xiàn)象，二次襯砌厚度不夠；2）涂脫模劑采用噴射方法；3）模板沖洗不干凈，有殘留混凝土等粘附；4）縱縫有錯(cuò)臺(tái)凸起；5）存在施工冷縫；6）預(yù)埋注漿管被拉斷等。

為避免以上質(zhì)量缺陷，在隧洞后期施工過(guò)程中采取了4個(gè)質(zhì)量控制措施，即二次襯砌控制、臺(tái)車模板控制、施工縫和冷縫控制、注漿孔控制，施工質(zhì)量有了很大的提高，取得了良好效果。

3 二次襯砌質(zhì)量控制

3.1 鉆爆施工質(zhì)量控制

要想做好隧洞二次襯砌施工，首先要做好隧洞的開挖。隧洞的開挖很大程度上在于鉆爆質(zhì)量，只要做好了鉆爆施工，嚴(yán)格控制輪廓線，避免超欠挖現(xiàn)象，二次襯砌質(zhì)量控制就有了保證。鉆爆施工方案一般分成2種：預(yù)裂爆破和光面爆破。光面爆破是指通過(guò)正確選擇爆破參數(shù)和合理的施工方法，分區(qū)分段微差爆破，達(dá)到爆破后輪廓線符合設(shè)計(jì)要求，臨空面平整規(guī)則的一種控制爆破技術(shù)。與普通爆破法相比，光面爆破能減少超挖，爆破后成形規(guī)整，能夠比較好的控制輪廓線。光面爆破后，圍巖不產(chǎn)生或很少產(chǎn)生爆破裂縫，支護(hù)工作量小，加快了掘進(jìn)的速度，而且支護(hù)的材料損耗少，降低了施工成本。鑒于光面爆破具有以上的優(yōu)點(diǎn)，確定鉆爆的方案時(shí)應(yīng)盡量采用光面爆破技術(shù)。

進(jìn)行石方開挖時(shí)，在主爆區(qū)爆破之前沿設(shè)計(jì)輪廓線先爆出一條具有一定寬度的貫穿裂縫，以緩沖、反射開挖爆破的振動(dòng)波，控制其對(duì)保留巖體的破壞影響，使之獲得較平整的開挖輪廓，此種爆破技術(shù)為預(yù)裂爆破。如果開挖巖體松散、裂隙較發(fā)育的圍巖，無(wú)法采用光面爆破，這個(gè)時(shí)候就要采用預(yù)裂爆破，嚴(yán)格控制開挖輪廓線。

3.2 超欠挖控制

隧洞超欠挖指開挖處至設(shè)計(jì)開挖輪廓線的垂直距離，及該點(diǎn)到設(shè)計(jì)圓心的距離與設(shè)計(jì)半徑之差。開挖輪廓線的下限半徑為：設(shè)計(jì)半徑＋預(yù)留量（立拱架前的突變和拱架安設(shè)后的變形，一般按3 cm考慮）＋二次襯砌模板變形加大量5 cm。開挖輪廓線的上限半徑為：開挖下限半徑＋監(jiān)控量測(cè)動(dòng)態(tài)管理的預(yù)留沉降量。超挖是指以設(shè)計(jì)開挖輪廓線為基準(zhǔn)，實(shí)際開挖的斷面在基準(zhǔn)線以外；欠挖是指以設(shè)計(jì)開挖輪廓線為基準(zhǔn)，實(shí)際開挖的斷面在基準(zhǔn)線以內(nèi)。綁扎鋼筋前要預(yù)先進(jìn)行超欠挖檢測(cè)，提前解決特別是欠挖問(wèn)題。因?yàn)榍吠趩?wèn)題的存在會(huì)導(dǎo)致局部鋼筋綁扎位置不夠，無(wú)法按原設(shè)計(jì)進(jìn)行綁扎，這樣二次襯砌厚度及鋼筋保護(hù)層都無(wú)法保證。

3.3 外輪廓線控制

鋼筋混凝土保護(hù)層厚度控制直接影響二襯結(jié)構(gòu)的外觀效果、抗裂性和耐久性。為了保證襯砌混凝土厚度，施工時(shí)二襯外輪廓線半徑定為：隧洞設(shè)計(jì)初期支護(hù)外輪廓線半徑＋二次襯砌模板臺(tái)車預(yù)留變形，根據(jù)該工程其他隧道對(duì)基本穩(wěn)定的初期支護(hù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，V類圍巖拱頂下沉和收斂一般在6～12 cm，局部達(dá)到16 cm，IV類圍巖拱頂下沉和收斂一般在2～7 cm，局部達(dá)到12 cm。

4 臺(tái)車模板控制

4.1 臺(tái)車要求

模板臺(tái)車支撐系統(tǒng)剛度及強(qiáng)度要滿足泵壓和振搗要求，板面厚度宜大于6 mm，臺(tái)車斷面尺寸須可調(diào)，長(zhǎng)度應(yīng)考慮最小曲線半徑對(duì)二襯凈空的影響，頂模板與側(cè)模板結(jié)合部最大縫隙不大于4 mm。為利于混凝土分層澆筑和振搗，該工程模板臺(tái)車每側(cè)邊模設(shè)2排澆筑口,每排3個(gè)；拱頂澆筑口設(shè)1排共3個(gè)，均位于臺(tái)車頂模的中線上，這樣可以避免泵送澆筑時(shí)，兩側(cè)混凝土流動(dòng)不均，造成臺(tái)車跑位?；炷翝仓r(shí)應(yīng)按照從下往上順序從澆筑口進(jìn)行澆筑，不可貪圖方便從拱頂澆筑口開始澆筑，輸送管也應(yīng)始終保持在澆筑面以上1 m左右，不可超過(guò)2 m。否則混凝土從拱頂高處掉落下來(lái)，容易產(chǎn)生泌水現(xiàn)象，從而影響混凝土的致密性以及混凝土與鋼筋間的握裹力。

4.2 模板控制

臺(tái)車脫模移位涂刷脫模劑時(shí)，禁止采用噴射方式，防止鋼筋沾附油污后與混凝土結(jié)合不緊密。脫模劑可以采取用PVC管或軟管刺孔外纏透油布的方法進(jìn)行涂刷。模板和輸送泵管每次都必須沖洗干凈后才能再次使用，禁止殘留混凝土等粘附在上面。否則模板不能緊貼在底板上，無(wú)法封堵嚴(yán)實(shí)，在施工時(shí)容易造成跑漿、縱縫凸起倒坡、隧洞凈空尺寸不夠等問(wèn)題。

5 施工縫和冷縫的控制

5.1 施工縫控制

施工縫應(yīng)清除垃圾、表面松動(dòng)砂石和軟弱混凝土層，同時(shí)應(yīng)加以鑿毛，用水沖洗干凈并充分濕潤(rùn)，殘留在混凝土表面的積水應(yīng)予清除。由于現(xiàn)場(chǎng)條件限制還存在一定問(wèn)題，比如邊、頂拱混凝土開倉(cāng)前沖倉(cāng)后會(huì)有少量的積水和一些細(xì)小的渣子難以徹底清除，再加上混凝土入倉(cāng)前的砂漿攤鋪往往也難以全部覆蓋老混凝土面，以及結(jié)合面振搗不密實(shí)等因素的存在，施工縫是一個(gè)較為薄弱的地方。邊、頂拱澆筑完成后不能立即達(dá)到一定的強(qiáng)度，在一段時(shí)間內(nèi)，在外水壓力作用下，施工縫部位必然會(huì)滲水。被有壓地下水擊穿未凝固的混凝土是引起混凝土漏水的一個(gè)普遍原因。解決好此問(wèn)題，主要做好兩個(gè)工作：一是在未進(jìn)行二次混凝土澆筑時(shí)，預(yù)先設(shè)置導(dǎo)水孔，創(chuàng)造導(dǎo)排外水減壓的條件；第二是在澆筑混凝土后，使用引導(dǎo)水管將無(wú)規(guī)則的滲漏水變?yōu)橛幸?guī)則的卸壓排水導(dǎo)流，使混凝土有足夠的強(qiáng)度增長(zhǎng)時(shí)間，確?；炷恋馁|(zhì)量。具體做法是：

1）對(duì)于邊、頂拱巖壁有滲水的洞段，在施工縫面上預(yù)留一個(gè)縱向槽，位置設(shè)在外層鋼筋與巖壁之間，在縱向槽的底部與模板之間埋設(shè)1根PVC管作為導(dǎo)排水管，縱向槽內(nèi)填充碎石，混凝土拆模后，通開該P(yáng)VC管，以保證排水的暢通。

2）對(duì)于裂隙滲水或集中滲水的地方，則采用打排水管孔，孔內(nèi)插管排水的方案。排水孔沿著裂隙的走向打，其插入孔內(nèi)的部分用釘子開一些小孔，孔口用棉紗或砂漿堵塞。排水管順著巖壁接到縱向槽內(nèi)，或者穿過(guò)堵頭模板將水排到外面。

3）模板臺(tái)車和上一倉(cāng)混凝土搭接處,采用密封條,防止混凝土澆筑振搗時(shí)跑漿、離析,影響施工縫的防滲效果。

4）混凝土澆筑應(yīng)由上游向下游分段施工，以利于地下水順坡排出。

5.2 施工冷縫控制

施工冷縫并不是一種真實(shí)存在的“縫”，它是因后澆筑的混凝土超過(guò)初凝時(shí)間，與先澆筑的混凝土存在一個(gè)結(jié)合面，該結(jié)合面稱為施工冷縫。如果后澆混凝土速度過(guò)慢，或先澆混凝土的初凝時(shí)間過(guò)短，則會(huì)在混凝土內(nèi)部形成施工冷縫，從而影響混凝土的內(nèi)部質(zhì)量。因此混凝土澆筑時(shí)，要嚴(yán)格控制澆筑速度、初凝時(shí)間等，避免在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生冷縫。

混凝土泵送過(guò)程中，經(jīng)常發(fā)生輸送管堵塞故障。輸送管的泵送壓力，直徑等不宜過(guò)小，路線盡量選擇距離最短、轉(zhuǎn)彎部分最少的方案。泵管上用濕麻袋覆蓋保持濕潤(rùn)，還可以經(jīng)常淋水散熱?；炷林械纳笆辛己玫募?jí)配，碎石最大粒徑與輸送管徑之比宜在1∶3，水灰比宜在0.45～0.5之間，坍落度宜在18～20 cm之間。根據(jù)澆筑的具體情況，選擇初凝時(shí)間較長(zhǎng)的混凝土。

澆筑前，要完善各種準(zhǔn)備工作，協(xié)調(diào)好混凝土的供應(yīng)，保證澆筑人員及設(shè)備的數(shù)量。工作面和洞口下料的通訊要暢通,隨時(shí)溝通，確?；炷凉?yīng)連續(xù)、及時(shí)?；炷凉捃嚨却铝蠒r(shí)，應(yīng)保持混凝土不斷流動(dòng)。如等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，超過(guò)初凝時(shí)間，則此車混凝土料不可再使用。插入式振搗棒配合附著式振搗器振搗密實(shí)，不得出現(xiàn)水平和傾斜接縫，如果因故中斷澆筑，則在下次繼續(xù)澆筑混凝土前，必須鑿除已硬化的前層混凝土表層的浮漿，鑿毛之后用高壓水槍沖洗干凈。

6 注漿孔控制

采用模板臺(tái)車泵送混凝土澆筑拱墻,在拱頂一般都有空隙，要預(yù)留注漿孔在后期進(jìn)行注漿處理，充填二襯與防水層間的空隙，保證襯砌混凝土的整體性和密實(shí)性。根據(jù)預(yù)埋間距的要求，注漿管必須預(yù)埋到位，管口要頂在洞壁上防止注漿時(shí)堵塞管口。管口還要設(shè)置十字型缺口，方便注漿。在拆模移位時(shí)注意注漿管，避免拉斷，以保證注漿效果，且要做好埋管記錄。如注漿管在施工中被拉斷，則必須預(yù)留位置，并做好記錄。最后根據(jù)記錄的位置，在相應(yīng)注漿位鉆孔。鉆孔時(shí)要根據(jù)實(shí)測(cè)控制深度，防止將襯砌后面的防水板損壞。