導流洞出口導向墻混凝土施工技術(shù)研究

葛方勇

摘 要：新疆大石峽水利樞紐工程是國務院確定的172項節(jié)水供水重大水利工程之一，導流洞工程是前期工程的關(guān)鍵項目。導流洞全長1200m，開挖后斷面為22m×19.4m～16m×11.6m（高×寬）的城門洞型式，開挖斷面面積約400㎡，屬于特大斷面隧洞?？紤]到導流洞出口圍巖條件較差，為確保導流洞出口洞臉開挖施工安全、質(zhì)量，采取在洞臉處設(shè)導向墻，利用洞臉的導向墻進行管棚超前支護施工，對導流洞出口順利進洞開挖施工具有積極的促進意義。

關(guān)鍵詞：新疆大石峽;導流洞;導向墻;管棚

1 概況

大石峽水利樞紐工程位于新疆阿克蘇地區(qū)庫瑪拉克河中下游溫宿縣與烏什縣交界處，以庫瑪拉克河河道中心為界，左岸為溫宿縣，右岸是烏什縣。導流洞布置在左岸，為城門洞型式，全長1200m，縱坡i=6.667‰，進口底板高程1487m，出口底板高程1479m，導0+046.86～導0+95.386段設(shè)置彎道，彎道半徑60m，轉(zhuǎn)角為36.34°。導流洞出口上覆巖體厚度17～20m，圍巖弱風化為主。巖性為巨厚層西域組砂礫巖，巖層走向NE70～80°，傾向SE，傾角15～20°。斷裂構(gòu)造不甚發(fā)育，巖體完整性較好，圍巖極不穩(wěn)定，圍巖以Ⅴ類為主?？紤]導流洞出口段圍巖情況較差，設(shè)計采用管棚超前支護施工，為確保管棚施工質(zhì)量，在實施前先進行導向墻施工。

2 導流洞出口導向墻施工方案確定

導流洞出口分上下半洞施工。上半洞進洞開挖前先進行導向墻施工，導向墻施工過程中預埋導向管;導向墻施工完成后進行管棚施工。

管棚施工采用在洞口預留核心土法，使用CM351鉆機配Φ110鉆頭造孔，人工配合機械安裝管棚鋼管，鋼管長度4.5m，縱向間距3m，環(huán)向間距0.4m，仰角5度。管棚注漿壓力根據(jù)現(xiàn)場試驗確定，一般不超過1MPa。管棚超前支護完成后再進行導流洞出口上半洞洞挖施工。上半洞洞挖完成后，先對導向墻進行接腳施工，確保導向墻底部在導流洞底板基巖上，再進行下半洞施工。

3 施工工藝技術(shù)

3.1 施工準備

導流洞出口洞臉位置具備導向墻施工條件，施工道路和施工用電準備就緒，加工支撐導向墻混凝土的拱架和模板，混凝土拌和站準備好混凝土的拌制，相關(guān)原材料運輸?shù)轿弧?/p>

3.2 導向墻施工方法

導流洞出口導向墻位于導流洞出口D1+200至D1+202處，采用C25混凝土澆筑施工，截面尺寸為0.8m×2m。

3.2.1 底模施工方法

洞臉位置石方開挖采用預裂爆破法，將洞臉位置需要開挖的部分進行預裂爆破。利用反鏟挖掘機和20t雙橋自卸車先運出兩側(cè)拱架位置的石渣，再進行導向墻的施工，待導向墻施工完成后再清運核心土石渣。

各項準備工作完成后，先使用拓普康IS302全站儀放樣洞臉設(shè)計輪廓線，按設(shè)計輪廓線安裝導向墻底模支撐鋼拱架。支撐拱架采用4榀I18鋼拱架，每榀間距0.6m。鋼拱架分為5段，其中弧形段3段、豎直段2段。段與段之間采用連接鋼板和M20×6mm高強螺栓進行連接。鋼拱架在加工場采用工字鋼冷彎機加工成型后，利用3m³裝載機運至現(xiàn)場，現(xiàn)場作業(yè)人員利用預留下的核心土作為施工平臺，拼裝支撐拱架。支撐拱架全部拼裝完成后，采用2m長Φ20鋼筋、環(huán)向間距1m將連接支撐拱架連接成一個整體。

支撐拱架全部完成后，在拱架上部鋪設(shè)2m長、0.3m寬、5cm厚的木板，用鐵絲將木板與鋼拱架固定牢靠，形成導向墻底模。

3.2.2 導向管安裝方法

導向墻底模形成后，進行導向墻內(nèi)的鋼拱架與導向管安裝。導向墻內(nèi)設(shè)置3榀鋼拱架，鋼拱架間距0.8m，由I20a工字鋼制作而成。I20a工字鋼同樣分為5段，采用10mm連接鋼板和M20×6mm高強螺栓進行連接。鋼拱架件采用2m長Φ20鋼筋連接，環(huán)向間距1m。

根據(jù)設(shè)計圖紙要求，導向管共有41根，采用2m長的Φ127mm×4mm無縫鋼管環(huán)向間距0.4m布置。安裝時，先對導向管的位置進行精準放樣后，采用點焊連接的方式將導向管和I20a鋼拱架進行臨時固定，然后用Φ12定位鋼筋焊接進行固定，導向管安裝時應注意有1°的仰角。

導向管安裝完后進行側(cè)模和頂模安裝，模板采用1.5cm厚木板制作，分節(jié)長度不小于1m，現(xiàn)場拼裝。側(cè)模和頂模采用內(nèi)拉外撐，內(nèi)部使用Φ12的拉錨鋼筋與鋼拱架連接，外部采用Φ48鋼管縱橫圍囹加固，頂模在左右腰間和最頂部預留澆筑窗口。

安裝側(cè)模前，用土工布，線毯等物品將導向管進行封堵，防止混凝土澆筑作業(yè)時將混凝土灌入導向管中。

3.2.3 混凝土澆筑施工方法

導向管、模板驗收合格后，即可進行混凝土的澆筑?；炷猎诎韬驼景柚疲?m³混凝土罐車運輸，挖掘機配合人工入倉的模式進行澆筑作業(yè)，混凝土拌制時應根據(jù)當日氣溫適當延長拌制時間。澆筑時應從導向墻的兩側(cè)同時開始澆筑，兩側(cè)澆筑混凝土面高差不得大于1m。采用插入式振搗器振搗混凝土，振搗器與側(cè)模保持5～10cm的距離，插入下層混凝土5～10cm。密實的標志是混凝土停止下沉，不再冒出氣泡，表面呈現(xiàn)平坦、泛漿。振搗器振搗鋼筋附近部位混凝土時，不得觸及模板及導向管。振搗完畢，邊振搗邊徐徐拔出振搗器，杜絕在停振后把棒拔出的現(xiàn)象，以免造成混凝土空洞。澆灌混凝土時，同時派人檢查模板的變形情況，如有變形、移位或沉陷等現(xiàn)象立即停止?jié)仓?，待校正處理好后方可繼續(xù)澆筑。

3.2.4 混凝土養(yǎng)護、拆模

由于導流洞出口導向墻施工安排在冬季，該時段氣溫較低，為保證混凝土施工質(zhì)量，混凝土澆筑作業(yè)安排在白天氣溫較高時段進行，澆筑完成后及時用線毯、毛布等在頂模上方進行覆蓋，同時根據(jù)實際情況，搭設(shè)了暖棚，采用火爐或電暖器升溫的方式進行保溫。

導向墻混凝土強度達到設(shè)計值70%以上拆模，進行下一工序的施工作業(yè)。

混凝土冬季施工措施：

3.2.4.1 在設(shè)計配合比時考慮添加早強防凍劑;

3.2.4.2 混凝土拌合中采用熱水拌合延長攪拌時間，混凝土罐車采取保溫措施;

3.2.4.3 澆筑完成的混凝土及時采取保溫措施。

4 結(jié)語

新疆大石峽水利樞紐工程導流洞屬于特大斷面隧洞，施工難度大、工期緊，通過在導流洞出口采用導向墻進行管棚超前支護施工，不僅確保了導流洞出口洞臉的安全穩(wěn)定和順利進洞施工，而且對洞內(nèi)安全作業(yè)、質(zhì)量控制都起到積極的促進作用，也為類似工程起到借鑒的意義。

參考文獻：

[1]張敏，復雜地質(zhì)條件下大斷面隧道“零”進洞工法技術(shù)體系及應用研究，成都理工大學，2009

[2]王夢恕，中國隧道及地下工程修建技術(shù)[M]，北京：清華大學出版社，2010