雙氣囊封端施工工藝在輸水隧洞襯砌施工中的運用探析

陳文夫 （安徽水利開發(fā)有限公司，安徽 蚌埠 233000）

0 引言

近年來我國水工隧洞建設事業(yè)取得突破性進展，但在后續(xù)運營過程中部分水工隧洞仍在施工縫處暴露出滲水的弊病，為隧洞運營埋下質(zhì)量隱患。雙氣囊封端襯砌施工工藝具有成型質(zhì)量好、操作便捷度高、成本低廉等性能優(yōu)勢，在此類工程項目中具有良好應用價值。

1 工程概況

以某輸水隧洞襯砌施工項目為例，該項目中泄洪洞設計全長為505m，縱坡為0.0159。隧洞起點與進水口放水塔連接，中心標高為867.4m；至樁號泄0+031.695m段為明渠段，中心標高為864.068m；樁號泄 0+031.695m～0+065.448m段為龍?zhí)ь^段，中心標高為853.003m；樁號泄0+163.986m處轉(zhuǎn)彎至泄0+300.121m段為平曲線段，半徑為150m；至樁號泄0+處出口，中心標高為 845.400m。該隧洞采用C35F6200W6混凝土襯砌，襯后直徑長6.8m，鋼筋混凝土襯砌厚度為0.8m，工程量統(tǒng)計結(jié)果如右表所示。

2 雙氣囊封端施工工藝在隧洞襯砌施工中的具體應用

2.1 工藝原理

以往在水工隧洞襯砌施工環(huán)節(jié)，主要采用安裝環(huán)向中埋式橡膠止水帶的施工工法，用于在相鄰兩模襯砌的施工縫處進行封閉處理，防范出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。但該工藝在實際應用環(huán)節(jié)易留下較多板縫，增加施工縫滲水與混凝土漏漿概率，并且需將止水帶進行90°彎折，易引發(fā)止水帶變形、位移甚至破損問題。對此施工方采用雙氣囊封堵襯砌施工技術取代原有工藝，引入一種隧洞二次襯砌施工雙氣囊堵頭裝置（裝置立面如下圖所示）。該裝置主體部分由橡膠氣囊這一彈性材料組成密閉體，在氣囊內(nèi)部存有一定量的壓縮空氣用于抵抗混凝土壓力，便于與接觸體的不規(guī)則表面實現(xiàn)有效契合，防范出現(xiàn)混凝土漏漿問題。在鄰近內(nèi)側(cè)氣囊處設有擋板起到固定作用，待向氣囊內(nèi)部充氣后實現(xiàn)對襯砌端頭的封閉處理，隨后澆筑混凝土，待混凝土凝結(jié)后將氣囊內(nèi)部氣體放出，實現(xiàn)二者脫離，完成襯砌施工。

主要工程量統(tǒng)計

橡膠氣囊封端立面圖

2.2 施工準備

在施工前做好材料與設備的管理工作，運用新工藝所需使用的原材料包含厚12mm的651B型橡膠止水帶，在中心變形型止水帶的各翼板上分別設有至少2個帶肋，封端在靠近臺車、貼圍巖兩處分別使用方形、圓形橡膠氣囊，搭配夾具式槽鋼擋板，完成一體矩形鋼管夾具套的焊接，并插入8#槽鋼、安裝緊固螺母及螺釘，完成夾具整體組裝。在施工設備配置上，包含1臺HBT-80混凝土輸送泵、3輛9m3混凝土罐車、1套9m全圓液壓針梁式鋼模臺車、8臺GPZW-150附著式振搗器、3套Φ70插入式振搗棒以及1臺ZW0.08/7空壓機。在正式施工前，結(jié)合泄洪洞的洞身斷面特征、洞內(nèi)平曲線段半徑尺寸等參數(shù)，由施工方預先完成一套一模9m長的全圓針梁式組合鋼模臺車的加工制作，在洞開挖完成前將臺車進場進行組拼與試運行，為后續(xù)施工的順利實施提供保障。

2.3 施工技術要點

2.3.1 臺車進場就位

將施工前期制作安裝的臺車運送至施工現(xiàn)場，借助行走系統(tǒng)將臺車移動至襯砌施工處，分別利用水平、豎直兩個方向上的支撐腳進行針梁、套梁的固定處理，將臺車兩端底座支撐起來，調(diào)整兩側(cè)邊模與頂模位置，并利用全站儀進行泄洪洞軸線的測定，選用水準儀進行高程的測設，完成模板斷面的逐步調(diào)整，借助千斤頂將針梁頂緊，保證獲得良好的支撐效果。隨后利用行走機械進行臺車位置的調(diào)整，采用千斤頂調(diào)整臺車兩側(cè)3cm以內(nèi)部分，針對其余部分可適當調(diào)整軌道位置，通過調(diào)節(jié)垂直油缸實現(xiàn)對模板高度的調(diào)平，待觀察到模板就位后及時架設支撐絲杠，利用銷子和螺栓進行邊模、底模的定位與緊固處理，防止結(jié)構(gòu)產(chǎn)生位移。待完成臺車位置的調(diào)整后，需根據(jù)預先測放的控制點進行臺車整體結(jié)構(gòu)與位置的檢查，確保中心、高程、襯砌坡度等指標均符合設計要求，且鋼筋定位精度、保護層厚度等指標均達標。

2.3.2 止水帶固定安裝

待臺車進場就位后，由現(xiàn)場施工人員選用φ8鋼筋制成彎曲鋼筋卡，鋼筋卡兩端呈U型、全長為600mm，用于將止水帶進行固定。在止水帶安裝環(huán)節(jié)，先以襯砌鋼筋骨架為基準，將鋼筋卡的一端與鋼筋骨架進行固定連接，隨后將橡膠止水帶插入鋼筋卡的中部位置，使鋼筋卡的另一端恰好位于兩氣囊之間，完成止水帶的安裝。在安裝過程中，施工人員應確保嚴格遵循《水工建筑物止水帶技術規(guī)范》（DL/T5215-2005）文件要求，控制好輪廓線的順直度，將止水帶搭接寬度至少設為10cm，選用熱壓硫化膠進行接頭部位的連接處理，確保其抗拉強度至少為母材的90%，并且注意檢查止水帶的外觀質(zhì)量，做好劃傷、破損部位的修補。

2.3.3 橡膠氣囊安裝

依據(jù)“先內(nèi)后外”的順序進行橡膠氣囊的安裝，選取臺車鋼模端的環(huán)向支架進行內(nèi)側(cè)氣囊的安裝，將氣囊平放在指定位置，向氣囊內(nèi)充入適量的壓縮氣體，選取混凝土強度等級一致的墊塊與襯砌鋼筋進行牢固綁扎，起到防護氣囊、避免刺穿作用。待內(nèi)側(cè)氣囊安裝就位后，及時調(diào)整止水帶，確保其環(huán)向輪廓的圓滑順直，使止水帶平整固定在內(nèi)側(cè)橡膠氣囊上。在外側(cè)氣囊安裝環(huán)節(jié)，選取中埋式橡膠止水帶、圍巖間隔部位進行外側(cè)氣囊的安裝，在安放氣囊的過程中，選取8#槽鋼擋板插入位于臺車頂部的矩形鋼管夾具套中，使擋板外觀與圍巖面實現(xiàn)緊密貼合，并選用螺釘進行連接緊固處理，完成外側(cè)橡膠氣囊的安裝。待完成內(nèi)外兩側(cè)氣囊的安裝后，開啟進氣閥門，借助空壓機向氣囊內(nèi)部充入壓縮空氣，在充氣過程中注意及時觀測壓力表的氣壓值數(shù)據(jù)變化情況，待氣壓值達到使用壓力條件后，將進氣閥門關閉，完成充氣作業(yè)。

2.3.4 混凝土澆筑與養(yǎng)護

在澆筑作業(yè)前，借助混凝土罐車將混凝土運送至施工現(xiàn)場，采用泵送模式保證混凝土的連續(xù)足量供應。以臺車上預留的各工作窗口為基準，將混凝土入模，依照30m3/h的速度沿輸水隧洞兩側(cè)同時進行混凝土澆筑作業(yè)，在澆筑過程中注意隨時觀察混凝土液面的上升速度，并且依據(jù)40cm的厚度進行混凝土的分層振搗，控制好振搗棒的插入速度與深度，將振搗時間控制在30s左右，堅持快插慢拔原則，防止出現(xiàn)漏振問題。待觀察到混凝土液面靠近拱腰處時，應適當減緩澆筑速度，避免引發(fā)臺車模板上浮錯位問題，將混凝土灌注高度差控制在0.5m以內(nèi)。在拆模環(huán)節(jié)，施工人員需明確允許拆模強度指標，依據(jù)5.0MPa的強度標準進行拆模作業(yè)，先將橡膠氣囊內(nèi)的氣體釋放出，取下?lián)醢?、使氣囊分離；再將螺旋支撐千斤頂松開，啟動液壓系統(tǒng)，使頂模有效脫離；接下來將側(cè)向千斤頂、收縮側(cè)向液壓油缸分別拆除，使側(cè)模脫離，與此同時將垂直油缸降下，促使模板完全脫離襯砌混凝土。待完成混凝土澆筑與拆模作業(yè)后，要求施工人員在混凝土初凝前進行養(yǎng)護工作，選用半自動噴淋系統(tǒng)將混凝土表面灑水潤濕，確保養(yǎng)護時長至少為28d。

2.4 質(zhì)量控制措施

在該項目中使用到雙氣囊封堵襯砌施工技術，需重點做好氣囊質(zhì)量的控制工作，在使用氣囊時將其伸開平放，在鋼筋綁扎、焊接環(huán)節(jié)注意做好周圍氣囊的保護工作，防止因氣囊被劃傷造成后續(xù)澆筑作業(yè)環(huán)節(jié)的混凝土泄漏問題。

3 結(jié)語

總體來看，通過將雙氣囊封堵襯砌施工工藝應用于輸水隧洞襯砌施工中，能夠有效改善傳統(tǒng)工藝弊病，拆模后可觀察到封端部位的混凝土表面平整、施工縫部位的混凝土均勻密實，并且有效規(guī)避滲漏水問題的發(fā)生，為同類型隧洞工程襯砌施工作業(yè)提供寶貴借鑒經(jīng)驗。