長距離隧洞內(nèi)壓力鋼管安裝與回填混凝土施工中若干問題的解決方法

胡 凡, 周 敏

(中國三峽建設(shè)管理有限公司，四川 成都 610000)

1 概 述

南椰2水電站壓力鋼管采用地下埋管、一管三機(jī)布置方式，主管長1 202.879 m，分為四個平段和三個斜段。四個平段管軸線長度從上至下依次為164.414 m、129.672 m、185.439 m、221.746 m；三個斜井段管軸線長度從上至下依次為143.190 m、118.34 m、124.935 m(圖1、2和3)。整條隧洞需要開挖3條施工支洞以便于進(jìn)行主隧洞開挖。壓力鋼管需首先安裝位于轉(zhuǎn)彎處的定位節(jié)，定位節(jié)安裝完成后澆筑回填混凝土，然后再以定位節(jié)為基準(zhǔn)安裝斜井段和平段的鋼管，最后安裝位于施工支洞與主隧洞交叉處的湊合節(jié)。因壓力鋼管安裝過程涉及到土建回填混凝土澆筑，施工工作面交接轉(zhuǎn)換關(guān)系較為復(fù)雜，特別是回填混凝土澆筑與壓力鋼管安裝之間的相互制約關(guān)系，壓力鋼管平段上游部分的回填混凝土澆筑涉及到混凝土從下往上澆筑，存在一定的施工難度。因此，如何在確保澆筑密實性的前提下盡量降低對鋼管安裝進(jìn)度的干擾并降低施工安全風(fēng)險是一個需要統(tǒng)籌隧洞設(shè)計、壓力鋼管安裝順序和回填混凝土澆筑順序等問題的典型工程案例，且長隧洞內(nèi)壓力鋼管安裝是目前水電工程中比較常見的施工項目，筆者對此進(jìn)行了分析。

2 壓力鋼管的安裝

圖1 壓力鋼管平面布置圖

該電站的壓力鋼管需首先安裝位于2#、4#、6#彎管處的定位節(jié)，定位節(jié)安裝完成后澆筑回填混凝土以固定定位節(jié)，然后再以定位節(jié)為基準(zhǔn)安裝斜井段和平段的鋼管，湊合節(jié)位于施工支洞與主隧洞交叉處，湊合節(jié)最后安裝。因壓力鋼管安裝過程涉及到土建回填混凝土澆筑，施工工作面交接轉(zhuǎn)換關(guān)系較為復(fù)雜，特別是回填混凝土澆筑與壓力鋼管安裝之間的相互制約關(guān)系，壓力鋼管外壁與洞室之間的間距較小，只有約55 cm，而加勁環(huán)高度較高，達(dá)到15 cm，這些因素都給澆筑造成了較大難度。回填混凝土澆筑直接制約著壓力鋼管的安裝進(jìn)度，特別是2#、3#、4#三個平段的施工支洞以上部分(以下簡稱“平段上游段”)的回填混凝土澆筑，由于坡度的原因，混凝土需要從下向上澆筑，易形成空穴，存在一定的施工難度，平段上游段的回填混凝土澆筑方案與澆筑時機(jī)是需要協(xié)調(diào)解決的難點問題(圖4)。

圖2 壓力鋼管縱剖面圖

圖3 壓力鋼管與隧洞剖面圖(平段部分)

圖4 平段上游段示意圖

如何在保證澆筑質(zhì)量的前提下減少澆筑施工對壓力鋼管安裝工期的影響是筆者文中探討的重點。

3 回填混凝土的澆筑

該項目在施工過程中，首先對2#平段上游段的回填混凝土進(jìn)行了澆筑，因定位節(jié)處的混凝土在定位節(jié)安裝完成后已經(jīng)澆筑，故對2#平段上游段的回填混凝土澆筑采取從下往上泵送的方式分段澆筑，從上至下根據(jù)實際情況選取20 m為一倉，混凝土泵送管布置在鋼管外壁與隧洞壁之間的狹小空間，混凝土泵機(jī)布置在施工支洞與主洞交叉處，混凝土直接從下游泵送到倉內(nèi)。但該澆筑方式存在以下問題：①不易澆筑密實，易形成空穴，無法保證澆筑質(zhì)量；②泵送混凝土?xí)r如果發(fā)生堵管將無補(bǔ)救措施；③分段澆筑需要多次立模，每倉澆筑完后需進(jìn)行回填灌漿，耽誤工期。

為提高澆筑質(zhì)量，避免出現(xiàn)澆筑不密實等質(zhì)量缺陷，項目部對平段上游段的回填混凝土澆筑方式進(jìn)行了改進(jìn)，主要思路是避免混凝土從下往上澆筑，具體方案如下：平段上游段的混凝土澆筑采取整段澆筑，該方案需在定位節(jié)處混凝土澆筑時預(yù)留三分之一空缺(圖5)，以便施工人員和泵管通過。混凝土泵管經(jīng)過鋼管內(nèi)部延伸至定位節(jié)處時，轉(zhuǎn)彎180°后經(jīng)過定位節(jié)處混凝土空缺延伸

圖5 定位節(jié)處壓力鋼管與隧洞剖面圖

至倉內(nèi)進(jìn)行澆筑。該方案的優(yōu)點：①在澆筑時可以從下游往上連續(xù)澆筑，利用坡度確保澆筑的密實性，保證了施工質(zhì)量；②澆筑密實后可以不做回填灌漿，節(jié)省了部分工期；③避免混凝土泵送時出現(xiàn)堵管風(fēng)險。缺點：①混凝土泵送管布置在定位節(jié)處，定位節(jié)以上斜井段鋼管的安裝需在混凝土澆筑完且泵送管拆除后方可進(jìn)行，在一定程度上制約了鋼管的安裝進(jìn)度。

4 結(jié) 語

(1)設(shè)計方面。關(guān)于鋼管直徑與洞室直徑，在回填混凝土澆筑規(guī)程中，因為壓力鋼管外壁與隧洞壁之間的間距較小，施工人員在布置泵管和立模時較為困難，在混凝土澆筑時，需要根據(jù)澆筑進(jìn)度適時拆除部分泵管；因空間較小，以上操作都存在一定的困難，故筆者認(rèn)為：在設(shè)計長距離隧洞時，可以適當(dāng)考慮增加洞室尺寸(但不宜過大)，洞室尺寸過大將會增加開挖量和回填混凝土澆筑量，給工程增加過多的成本。

(2)關(guān)于施工支洞的布置位置。從本例可以看出，施工支洞的布置位置會影響施工難度，如果施工支洞距離定位節(jié)較近，將會減少平段上游段的長度，為平段上游段的混凝土澆筑創(chuàng)造便利條件，減小澆筑難度。