輸水隧洞混凝土襯砌施工重點(diǎn)及難點(diǎn)淺析

游玲峰

（福建路港（集團(tuán)）有限公司，福建 泉州 36200）

混凝土襯砌是隧洞施工中的重要施工環(huán)節(jié)，必須綜合考慮各種情況，掌握施工中可能出現(xiàn)的難點(diǎn)和重點(diǎn)，以保證襯砌混凝土具有足夠的強(qiáng)度、耐久性和安全性能[1]。輸水隧洞混凝土襯砌施工，可采用沿線避開不利地質(zhì)條件和地形，由于施工時(shí)受環(huán)境、氣候條件的影響不大，采用的路線也較短，沒有占用耕地，沒有污染，能夠保障水質(zhì)和安全運(yùn)行。為了保證隧洞混凝土襯砌施工的質(zhì)量，保證輸水隧洞的安全，必須采取先進(jìn)合理、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的輸水隧洞混凝土襯砌施工技術(shù)。承德輸水隧洞工程長5320 m，斷面開挖寬3 m，高3.3 m，地層巖性以礫巖、凝灰?guī)r為主，隧道工程更加復(fù)雜，對(duì)混凝土襯砌施工要求更高，施工中應(yīng)熟練掌握混凝土襯砌的重難點(diǎn)，從而達(dá)到良好的襯砌效果。

1 工程概況

承德輸水隧洞工程長5320 m，無壓隧洞，坡度1/2000，為城門洞型，開挖斷面寬3 m，高3.3 m。地層巖性以礫巖、凝灰?guī)r為主。圍巖類別為Ⅱ類～Ⅴ類，Ⅳ類Ⅴ類圍巖采用鋼筋混凝土襯砌，詳見圖1、圖2。1#支洞位于K1+645位置，長486 m。2#支洞位于K3+946位置，長206 m。由于隧洞施工面狹小，無法做到襯砌與開挖同步進(jìn)行，只能采用隧洞開挖完成后進(jìn)行襯砌。

圖1 Ⅴ類圍巖襯砌剖面圖

圖2 Ⅳ類圍巖襯砌剖面圖

2 混凝土襯砌施工重點(diǎn)和難點(diǎn)分析

2.1 模板選擇

輸水隧洞模板的選擇決定了混凝土外觀及施工進(jìn)度。本項(xiàng)目底板及腋角采用木模板，邊墻及拱頂模板在小型模板臺(tái)車、木模、現(xiàn)場組裝小型組合鋼模三種方案中比選。

木模移動(dòng)速度快，但是組裝速度較慢，影響施工進(jìn)度，且混凝土外觀較差，所以不予考慮。小型模板臺(tái)車速度快、混凝土外觀較好，但是本工程需要混凝土襯砌的Ⅳ類Ⅴ類圍巖不集中，總共有26段，由于隧洞狹小，每次移動(dòng)模板前需先移動(dòng)混凝土輸送泵，整個(gè)過程耗費(fèi)時(shí)間長，所以小型模板臺(tái)車不適用本工地。

現(xiàn)場組裝小型組合鋼模，拼裝速度較快且移動(dòng)方便，混凝土外觀較好，兼具木模和小型模板臺(tái)車的優(yōu)點(diǎn)，項(xiàng)目最終選用現(xiàn)場組裝小型組合鋼模，每段端頭采用木模封堵。

小型組合鋼模中，每個(gè)襯砌段12 m，鋼模厚2 mm、寬1 m，每段弧頂36塊，邊墻24塊，塊與塊之間塞土工布防止漏漿，打孔穿螺絲連接用螺母鎖緊。采用格柵鋼架、50 cm鋼管、頂托、方木進(jìn)行支撐，鋼管間距原則上為50 cm。為了便于工人進(jìn)行拆挪泵管、混凝土振搗，對(duì)鋼管間距進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，見圖3。每個(gè)斷面配2套鋼模，采用跳倉澆筑。

圖3 模板支護(hù)示意圖

2.2 混凝土養(yǎng)護(hù)

輸水隧洞洞內(nèi)溫度較低，混凝土強(qiáng)度增長較慢，養(yǎng)護(hù)時(shí)間較難確定。根據(jù)現(xiàn)場混凝土回彈和同條件試塊抗壓試驗(yàn)結(jié)果來看，大約需45 d左右混凝土才能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，現(xiàn)場實(shí)際養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)不少于30 d。

3 應(yīng)對(duì)措施

3.1 觀察拱頂混凝土密實(shí)性

輸水隧洞混凝土襯砌模板采用全封閉施工，無法直接觀察頂拱混凝土密實(shí)情況[2]，因此確保頂拱混凝土密實(shí)，是施工過程中的一大難點(diǎn)。

本項(xiàng)目采用混凝土觀察孔來檢查混凝土密實(shí)情況，觀察孔的布置原則為：在頂拱開挖最高位置預(yù)埋2根～3根PVC管，PVC管直徑5 cm，采用鐵絲將PVC管與鋼筋綁扎固定，PVC管頂端距離巖石約5 cm，待觀察孔混凝土溢流后，方可停止?jié)仓?/p>

3.2 隧洞設(shè)置錯(cuò)車洞

工程輸水隧洞開挖斷面較小，見表1，整個(gè)隧洞最寬處僅3 m，混凝土攪拌車無法在隧道避車，只能依靠隧道內(nèi)設(shè)置錯(cuò)車洞。

表1 承德輸水隧洞工程開挖斷面

考慮到工程投資，錯(cuò)車洞不能無限設(shè)置。根據(jù)《水電水利工程地下工程施工組織設(shè)計(jì)導(dǎo)則》（DL/T 5201-2017）第11.3.3條款，采用自卸汽車運(yùn)輸時(shí)，單向行駛自卸汽車的調(diào)頭，可設(shè)置錯(cuò)車洞，錯(cuò)車洞的距離一般為150 m～300 m。

根據(jù)現(xiàn)場情況，采用每200 m左右在巖層較好位置設(shè)置一個(gè)錯(cuò)車洞，錯(cuò)車洞支護(hù)采用打錨桿、支鋼筋網(wǎng)片、噴射混凝土組合支護(hù)方式。Ⅳ類Ⅴ類巖層由于巖層較差，原則上不設(shè)置錯(cuò)車洞。由于錯(cuò)車洞個(gè)數(shù)有限，在襯砌混凝土施工時(shí)，每個(gè)工作面大部分時(shí)間是2輛～3輛混凝土攪拌車在洞內(nèi)行駛，對(duì)交通通行造成影響，最佳解決方案是在每個(gè)工作面設(shè)置1名專職交通指揮人員，利用對(duì)講機(jī)對(duì)司機(jī)進(jìn)行指揮調(diào)度，避免隧道內(nèi)交通堵塞甚至碰撞，影響工程施工。

3.3 及時(shí)處理滲水

工程隧洞底板高程低于附近村莊河道及居民水井高程，見表2，再加上隧洞巖石裂隙較為發(fā)育，見圖4。隧洞開挖后，附近村民水井干枯、河道水位下降，水流向隧道內(nèi)，洞內(nèi)滲水涌水量大，可達(dá)到504 m3/h，見表3。如果對(duì)滲漏、涌水和流水沒有進(jìn)行及時(shí)處理，就不能保證混凝土的澆筑質(zhì)量。洞內(nèi)處理措施主要為：設(shè)計(jì)采用每6 m拱頂設(shè)置一個(gè)10 cm的排水孔，排水孔入巖2.5 m。

表2 承德輸水隧洞工程高程統(tǒng)計(jì)

表3 承德輸水隧洞工程滲水量統(tǒng)計(jì)

圖4 承德水水隧洞巖石裂隙發(fā)育

根據(jù)本工程滲水量大的特點(diǎn)，項(xiàng)目部對(duì)拱頂排水孔進(jìn)行適當(dāng)加密。在邊墻位置出現(xiàn)局部滲水的地方，采用打入引流管引流，在管周圍進(jìn)行注漿，待注漿強(qiáng)度達(dá)到要求后，關(guān)閉引流管的閥門。對(duì)邊墻出現(xiàn)大面積滲水的，處理滲水較為困難的部位，可以借鑒交通洞排水的方法，采用鋪軟式排水管加防水卷材，將水引流至預(yù)埋的橫向排水管中。由于采用防水卷材，造價(jià)較大、施工較慢，在小型水利輸水隧洞中，一般使用較少，本項(xiàng)目只使用了一次。洞外處理措施主要是對(duì)附近村莊的水井進(jìn)行重新鑿打，加大水井深度，保證水井底高程低于隧道底高程2 m以上，確保水井有一定存水量，減少隧洞滲水量。

3.4 定制小型混凝土攪拌車

由于隧洞面狹小，最寬處僅3 m，無法采用市場上的攪拌車運(yùn)輸混凝土，采用小型拖拉機(jī)運(yùn)輸混凝土，運(yùn)輸過程無法進(jìn)行攪拌會(huì)導(dǎo)致混凝土初凝。在洞口設(shè)置混凝土輸送泵，存在長度太長容易堵管的問題。在洞外進(jìn)行混凝土干拌，將干拌料運(yùn)至洞內(nèi)，在洞內(nèi)設(shè)置小型攪拌機(jī)進(jìn)行濕拌，存在施工速度慢，配合比不均勻，洞內(nèi)空間有限操作困難。

針對(duì)以上情況，項(xiàng)目部聯(lián)系專業(yè)機(jī)械廠家，根據(jù)隧洞的尺寸，定制小型混凝土攪拌車，寬2 m、高2.4 m、容量約為1 m3，每個(gè)斷面配置4輛，進(jìn)度和質(zhì)量得到顯著提高，快速解決了混凝土運(yùn)輸?shù)膯栴}。

因混凝土攪拌車出料口低于混凝土輸送泵進(jìn)料口約20 cm，本項(xiàng)目采用砼攪拌車的出料口出料至電動(dòng)小型輸送帶上，由輸送帶運(yùn)輸至輸送泵的進(jìn)料口。同時(shí)為減少堵管概率，混凝土輸送泵距離澆筑倉現(xiàn)場控制在50 m以內(nèi)。

4 結(jié)語

隧洞混凝土襯砌施工一定要根據(jù)不同的施工環(huán)境和技術(shù)要求，對(duì)混凝土施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行全面分析，提出切實(shí)可行的措施建議，以滿足混凝土襯砌施工的質(zhì)量、進(jìn)度和投資要求。

承德輸水隧洞混凝土襯砌工程結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，對(duì)襯砌中存在的頂拱混凝土密實(shí)性差、開挖斷面小、滲水處理不及時(shí)、混凝土運(yùn)輸速度慢等問題，提出了較為合理有效的措施建議，為隧洞工程的施工安全提供保障。