圓形壓力隧洞針梁臺(tái)車分區(qū)襯砌施工技術(shù)研究

王宇寧

（遼寧省水資源管理集團(tuán)有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110003）

1 工程概況

二次襯砌作為隧洞成型后的永久結(jié)構(gòu)，是隧洞工程施工中的重要建設(shè)內(nèi)容。襯砌施工過程中主要面臨施工作業(yè)面窄、洞內(nèi)運(yùn)輸材料不便、交叉作業(yè)施工、后限工期緊張、成洞質(zhì)量要求高等問題。以遼寧省重點(diǎn)輸供水工程三段隧洞施工一標(biāo)1 號(hào)壓力洞二次襯砌為例。隧洞全長(zhǎng)3 350 m，斷面型式為圓形，圍巖類別為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類，其二次襯砌厚度分別為50，60，70 cm，開挖斷面尺寸分別為φ7.15 m、φ7.25 m、φ7.35 m，襯砌完成后成洞洞徑為φ5.8 m?；炷烈r砌標(biāo)號(hào)為C30W10F200、三級(jí)配。隧洞襯砌施工采用針梁模板臺(tái)車一次成型，進(jìn)場(chǎng)2 臺(tái)襯砌臺(tái)車，分別從進(jìn)出口完成組裝，然后步進(jìn)至隧道中點(diǎn)，背靠背向相反位置開展襯砌施工。全圓針梁模板襯砌臺(tái)車主要由針梁、模板、抗浮、移動(dòng)、懸掛、液壓、電控等系統(tǒng)組成。

2 分區(qū)混凝土襯砌

分區(qū)布設(shè)混凝土襯砌是根據(jù)針梁模板襯砌臺(tái)車自身結(jié)構(gòu)及混凝土拌合物的特點(diǎn)來考慮的。從澆筑部位上來說，底部與頂部是澆筑振搗難點(diǎn)，但中部澆筑振搗施工同樣非常重要，因此，襯砌臺(tái)車窗口布設(shè)就顯得尤為重要。進(jìn)場(chǎng)針梁臺(tái)車由8 環(huán)組成（7×1.5 m+1×1.6 m），全長(zhǎng)12.1 m。縱向模板之間采用螺栓緊固、定位稍定位的安裝方式，使其成為整體。橫斷面模板由4 塊圓弧拼接組成，分別為底部 1 模、邊部 2 模、邊部 3 模、頂部 4 模。為方便模板安裝和拆卸，邊、頂、底各模板之間連接方式為銷軸鉸接。腰線以上部位左右兩側(cè)各設(shè)置1 排工作窗口，腰線以下部位左右兩側(cè)各設(shè)置2 排窗口，共計(jì)26個(gè)工作窗口。各窗口中心間距設(shè)置為3.0 m，針梁模板正上方部位設(shè)置2個(gè)窗口，其中心距離設(shè)置為6.0 m。因此，為保證襯砌混凝土施工質(zhì)量，將其設(shè)置為3個(gè)澆筑區(qū)域，混凝土分區(qū)分層澆筑示意見圖1。

2.1 底部區(qū)域

該區(qū)域?yàn)閳A心角120°的反弧段，澆筑時(shí)常有氣泡不易排除且易粘附于模板表面，如不能在施工過程中將其排除，會(huì)造成混凝土表面出現(xiàn)蜂窩、麻面甚至影響混凝土強(qiáng)度等問題，極大地影響混凝土質(zhì)量。針對(duì)此種情況，采用腰線以下設(shè)置2排窗口解決此問題，同時(shí)引入插入式振搗器與附著式振搗器并用的方式進(jìn)行邊澆筑、邊振搗，達(dá)到排除氣泡的目的，但應(yīng)注意不宜過振。

2.2 中部區(qū)域

該區(qū)域介于頂拱、仰拱之間，分為左右兩側(cè)，其澆筑方量最大，澆筑細(xì)節(jié)要遵守相應(yīng)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

2.3 頂部區(qū)域

該區(qū)域澆筑特點(diǎn)是入倉(cāng)窗口少，且須一次連續(xù)性澆筑，不宜中斷，內(nèi)部已澆筑部位不易分清層次，只能通過預(yù)埋排氣管、下一個(gè)進(jìn)料口變化情況、泵送數(shù)量、施工經(jīng)驗(yàn)來判斷，若澆筑量不夠頂部留有空腔，即使有回填灌漿工序，也易給后期運(yùn)行帶來隱患，若澆筑量超限，對(duì)模板的剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性都不利。

3 分區(qū)澆筑措施

3.1 底部區(qū)域

1）該區(qū)域共分兩層澆筑控制，第一層澆筑至40 cm 左右，各窗口均勻供料，開啟振搗器振搗，直至氣泡浮于混凝土澆筑物表面；第二層澆筑至120°線所處水平位置，使得澆筑深度控制在30 cm 范圍內(nèi)，同樣，開啟振搗器振搗，使得氣泡浮于表面。

2）底部區(qū)域振搗方式主要采用插入式振搗器振搗，如若兩側(cè)距離較大，則可同時(shí)開啟高頻附著式振搗器輔助振搗，充分排除氣泡，以保證混凝土工程質(zhì)量。但應(yīng)注意不宜過振，以免造成混凝土骨料下沉、表面出現(xiàn)魚鱗狀等不利情況。

3）經(jīng)過多倉(cāng)澆筑，底部區(qū)域混凝土拌合物塌落度宜控制在 120 ～140 mm 為宜[1-3]。

3.2 中部區(qū)域

1）平澆法澆筑混凝土中間區(qū)域，各窗口均勻供料，保證澆筑面均勻上升，以防止針梁模板偏壓移動(dòng)，影響混凝土質(zhì)量。

2）振搗采用插入式振搗器與附著式振搗器聯(lián)合應(yīng)用的振搗方式，分層澆筑，每層澆筑厚度不宜超過50 cm，振搗時(shí)間不宜小于20 s，應(yīng)將氣泡排除至浮于表面，但應(yīng)注意不宜過振。

3）中部區(qū)域拱腰以上部位澆筑其塌落度宜控制在140 ～180 cm，同時(shí)控制澆筑速度，避免速度過快造成封頭板損壞，以保證澆筑質(zhì)量。

3.3 頂部區(qū)域

1）當(dāng)澆筑至頂部區(qū)域時(shí)，通過頂部專用窗口供料澆筑，在壓力狀態(tài)下完成封拱并完成澆筑任務(wù)。

2）封拱方式采用退管法，為保證施工安全和封拱質(zhì)量，若觀察管有水泥漿液溢出，應(yīng)立刻停止泵送，拍門迅速關(guān)閉，按順序?qū)⑤斔捅霉芤浦吝M(jìn)料口。

3）在一倉(cāng)澆筑最后階段準(zhǔn)備封孔時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制泵送速度，調(diào)制低速擋，并實(shí)時(shí)注意灌注口的壓力變化，防止超量澆筑，造成壓力過大，模板變形。

3.4 分區(qū)振搗

混凝土振搗工序是保障襯砌混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，全圓針梁模板襯砌臺(tái)車施工采用插入式振搗器與高頻附著式振搗器相結(jié)合的振搗方式開展振搗工作，各澆筑部位根據(jù)區(qū)域不同，其澆筑方式也略有不同。襯砌臺(tái)車窗口與振搗器布置均采用梅花形方式，以便更好覆蓋振搗范圍。

大量的圓形隧道襯砌施工表明，底部區(qū)域澆筑是最容易產(chǎn)生氣泡的地方，為減少氣泡，底部布設(shè)1 排排氣孔，由一側(cè)向設(shè)有排氣孔的一次澆筑，用插入式振搗器振搗，直至氣泡全部排出。

臺(tái)車底部區(qū)域的振搗工作由第一排窗口來完成，當(dāng)澆筑至第一排窗口所在高程時(shí)，窗口可關(guān)閉，施工作業(yè)人員從端模兩側(cè)進(jìn)入倉(cāng)面開啟振搗工作，當(dāng)澆筑高度達(dá)到第二排窗口高程時(shí)，施工作業(yè)人員從端模兩側(cè)離開倉(cāng)面，第二排窗口關(guān)閉。后續(xù)澆筑供料從兩側(cè)工肩部位進(jìn)行，振搗工作同時(shí)進(jìn)行，待澆筑至拱肩窗口高程時(shí)，關(guān)閉窗口，最后頂部區(qū)域由專用澆筑窗口來完成，直至封口。

共設(shè)置3 排附著式振搗器，拱肩窗口與頂部之間，底部第一排窗口與第二排窗口之間各布置一排4個(gè)，振搗器間距3.0 m，均為單開關(guān)控制。

當(dāng)?shù)啄Ｍ瓿蓾仓?，第一排窗口關(guān)閉，此時(shí)開啟底模一排振搗器；當(dāng)澆筑高程至第二排窗口關(guān)閉，開啟第二排振搗器；當(dāng)拱肩部位窗口關(guān)閉，且完成頂拱澆筑，封拱完成，此時(shí)開啟最上一排振搗器；各排振搗時(shí)間均控制在10～20 s。

4 建議

1）在建基面或已成型混凝土面上新澆混凝土?xí)r，應(yīng)在鑿毛處理基礎(chǔ)上，澆筑一層厚度為2～3 cm的同強(qiáng)度等級(jí)砂漿墊層，利于保證混凝土底部強(qiáng)度。

2）針梁模板兩側(cè)常采用木模板拼接封堵，封堵過程中應(yīng)注意拼接質(zhì)量，防止?jié)仓^程中從拼接縫跑漿，影響澆筑質(zhì)量。

3）嚴(yán)控混凝土拌和物最大骨料粒徑，防止粒徑過大，造成混凝土泵管路堵塞；嚴(yán)控混凝土澆筑各層塌落度，混凝土在拌合樓拌合時(shí)可加適當(dāng)泵送劑，保證其順利入倉(cāng)，減小管內(nèi)摩阻力，增大入倉(cāng)能力；嚴(yán)控混凝土拌和物入倉(cāng)高度，應(yīng)防止高差過大，造成骨料分離。

4）兩倉(cāng)之間橡膠止水帶安裝時(shí)，應(yīng)在模板兩側(cè)擋頭板上鉆孔，鋼筋卡從孔內(nèi)穿出，方向?yàn)榇嗷炷羵?cè)向另一側(cè)穿出，卡緊止水帶的同時(shí)，另一側(cè)緊靠擋頭板，待針梁臺(tái)車模板拆除，擋頭板拆除時(shí)，另一半止水帶用鋼筋卡調(diào)平整，確保止水帶的平面位置。

5）待襯砌混凝土拆除模板后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)，一般養(yǎng)護(hù)時(shí)間不應(yīng)小于21 d，應(yīng)保持仰拱混凝土表面持續(xù)有清水。

5 結(jié)語

通過對(duì)全圓針梁模板襯砌臺(tái)車窗口的合理布置及分區(qū)澆筑，實(shí)現(xiàn)了一次澆筑成型、快速襯砌施工的目的。全圓針梁襯砌模板臺(tái)車整裝機(jī)械化程度高，不僅節(jié)省了勞動(dòng)力成本，更極大地提高了施工效率，模板拆除后，混凝土外觀質(zhì)量好，7，14 及28 d 混凝土性能指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求，可為同類工程提供一定的參考。