工作井內(nèi)襯混凝土模板工程施工技術(shù)研究

馬天彪

(中鐵十八局集團(tuán)第五工程有限公司，天津 300450)

1 工程概況

珠江三角洲水資源配置工程標(biāo)段總長約5.64km的雙線輸水隧洞，有2座工作井，分別為LG09號工作井、LG09號-1工作井(見表1)，有1條總長649m的檢修道路。本工程深工作井開挖主要為LG09號、LG09-1號兩座工作井的土方開挖施工，LG09號工作井：圓形豎井，內(nèi)徑為35.9m，井深為67.25m；LG09-01號工作井：圓形豎井，內(nèi)徑為35.9m，井深為61.55m。

本工程工作井圍護(hù)結(jié)構(gòu)均由1.2m厚C30地連墻+1.2m(1.5m)厚C30鋼筋混凝土內(nèi)襯組成，地下連續(xù)墻共由24幅成環(huán)，其中一序槽12幅(6.74m)，二序槽12幅(2.66m)，幅間接頭采用套銑工藝，深度為工作井底板以下4m，為保證工作井開挖安全，內(nèi)襯采用順挖逆作法施工，單次開挖深度4.5m。地連墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)平面布置見圖1。

圖1 地連墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)平面布置(單位：mm)

工作井東側(cè)為既有河涌，寬度15m，距開挖工作井50m，西側(cè)及南側(cè)均為寬闊空地，無構(gòu)筑物，北側(cè)40m為永豐工業(yè)大道，左側(cè)紅框區(qū)域?yàn)閮蓪訕欠浚叨燃s6m，距工作井70m，右側(cè)紅框區(qū)域?yàn)?層辦公樓，高度約15m，距工作井100m。綜上所述，工作井開挖主要對上述位置進(jìn)行監(jiān)測(見圖2)。

圖2 LG09號-1工作井鳥瞰圖

LG09號工作井范圍沖積層較厚，有46.2m厚的沖積層，主要為淤質(zhì)粉細(xì)砂、淤質(zhì)土、泥質(zhì)中細(xì)砂、含有機(jī)質(zhì)粉質(zhì)黏土以及含泥粉細(xì)砂，沖積層及強(qiáng)風(fēng)化部分圍巖自穩(wěn)能力差，砂層為含水層，滲透性強(qiáng)，井筒開挖時應(yīng)做好防滲處理，以免產(chǎn)生涌水、涌砂、井壁坍塌等滲透破壞，并注意井壁支護(hù)及排水措施，出發(fā)井底板位于弱風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖內(nèi)，承載力較高，其軟化系數(shù)低，為軟化巖，遇水易軟化，易風(fēng)化，易干裂，施工開挖后需及時進(jìn)行封閉處理。

LG09-1號工作井上部為34.4m厚的沖積層，為淤質(zhì)粉細(xì)砂層、淤質(zhì)土層、含泥細(xì)砂層、含有機(jī)質(zhì)黏土層以及中細(xì)砂層，其下為13.2m厚全風(fēng)化泥質(zhì)砂巖和5.4m厚強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，洞身底部為弱風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，沖積層、全風(fēng)化及強(qiáng)風(fēng)化部分圍巖自穩(wěn)能力差，砂層為含水層，滲透性強(qiáng)，強(qiáng)風(fēng)化巖破碎，透水性中等，工程地質(zhì)條件較差，井筒開挖時應(yīng)做好防滲處理，以免產(chǎn)生涌水、涌砂、井壁坍塌等滲透破壞，并注意加強(qiáng)井壁支護(hù)及排水措施。出發(fā)井底板位于弱風(fēng)化泥質(zhì)砂巖內(nèi)，承載力高，工程地質(zhì)條件較好。

2 施工總流程

順做法施工工藝流程：導(dǎo)墻施工→地下連續(xù)墻施工→壓頂梁開挖→地連墻破除→壓頂梁施工→開挖至首層內(nèi)襯底部→地連墻鑿毛→內(nèi)襯鋼筋綁扎→內(nèi)襯模板安裝→內(nèi)襯混凝土澆筑→拆?！_挖至二層內(nèi)襯底部→以此類推與內(nèi)襯交替施工至11層內(nèi)襯底部→開挖至第一道環(huán)梁底部→安裝第一道環(huán)梁支撐→開挖至第二道環(huán)梁底部→安裝第二道環(huán)梁支撐→開挖至工作井底部→工作井低板施工→拆除第二道環(huán)梁→順做法施工至第一道環(huán)梁底部→拆除第一道環(huán)梁→銜接11序內(nèi)襯和15序內(nèi)襯間的16序內(nèi)襯(見圖3)。

圖3 工作井內(nèi)襯墻順作法施工流程

3 鋼筋和壓頂梁施工技術(shù)

3.1 壓頂梁施工

本工程地連墻上部設(shè)置尺寸為2500mm×1500mm的C30壓頂梁，上方布置1200mm高擋水墻，擋水墻至少高出場區(qū)地面50cm以上。壓頂梁剖面見圖4。

3.2 鋼筋加工

鋼筋的彎鉤或彎折符合規(guī)范規(guī)定。鋼筋加工允許偏差見表2。

表2 鋼筋加工允許偏差

3.3 鋼筋綁扎及安裝

工作井內(nèi)襯豎向主筋采用焊接或接駁器連接，施工前按照規(guī)范要求先做焊接或接駁試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果合格后進(jìn)行主筋連接。施工縫處鋼筋接頭處理：施工縫位置鋼筋綁扎時，錯開長度≥35d且大于500mm。施工縫鋼筋接頭設(shè)置：底板施工設(shè)置在板頂上20～30cm，側(cè)墻鋼筋超出底板頂面50cm后留接頭，接頭相互錯開。當(dāng)遇到環(huán)梁不能滿足錯開長度時，采用一級機(jī)械接頭形式。

固定鋼模板預(yù)埋件施工。鋼筋綁扎完成后開始預(yù)埋鋼模板固定螺栓，采用M27螺栓，環(huán)向間距1500mm。預(yù)埋件長度分兩種：內(nèi)襯墻厚1.2m預(yù)埋螺栓長度1.5m(含絲頭長度30cm)，內(nèi)襯墻厚1.5m預(yù)埋螺栓長度1.8m(含絲頭長度30cm)。

圖4 壓頂梁剖面(單位：mm)

3.4 鋼筋綁扎安裝施工注意事項(xiàng)

3.4.1 機(jī)械連接

鋼筋下料時，應(yīng)采用砂輪切割機(jī)，切口的端面應(yīng)與軸線垂直，不得有馬蹄形或撓曲。車絲長度為：接駁器長度為2P(P指螺距，2P為2個螺距)。上好接駁器單側(cè)外露絲不大于1P。車好絲的成品料，螺紋絲要上塑料蓋。鋼筋端頭螺紋絲扣完整牙數(shù)見表3。

表3 鋼筋端頭螺紋絲扣完整牙數(shù)

3.4.2 鋼筋焊接接頭

焊接時，應(yīng)在搭接焊中形成焊縫中引弧；在端頭收弧前應(yīng)填滿弧坑，并應(yīng)使主焊縫與定位焊縫的始端和終端熔合。咬邊深度、氣孔、夾渣等缺陷允許值及接頭尺寸的允許偏差，應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定(見表4)。

表4 鋼筋焊接偏差

4 內(nèi)襯模板施工技術(shù)

4.1 工作井模板簡介

φ31.1m工作井模板組成：2.31m標(biāo)準(zhǔn)塊、2.31m帶澆口標(biāo)準(zhǔn)塊各12件；4.62m斜口鄰接塊左右各4件、4.62m斜口塊左右各4件；4.62m調(diào)整豎梁16件。

φ30.5m工作井模板組成：2.31m標(biāo)準(zhǔn)塊、2.31m帶澆口標(biāo)準(zhǔn)塊各12件；4.62m斜口鄰接塊左右各4件、4.62m斜口塊左右各4件。整套滑模由三大部分組成：模板、模架、懸掛裝置(見圖5)。

圖5 模板示意圖

4.2 標(biāo)準(zhǔn)和斜口塊

標(biāo)準(zhǔn)塊尺寸為4620mm×5950mm，厚8mm，背肋用12mm鋼板，間距為385mm，連接法蘭采用16mm鋼板；每個標(biāo)準(zhǔn)塊上設(shè)置了3個澆注口，整模共12個澆注口；每個標(biāo)準(zhǔn)塊上錯開位置設(shè)置了4個400mm×400mm的搗固澆注口，滿足分層澆注時的搗固需求；楔塊尺寸為4620mm×5950mm，厚8mm，背肋用12mm鋼板，間距為385mm，連接法蘭采用16mm鋼板；楔塊與兩側(cè)塊間采用O形圈密封，確保脫模動作不會導(dǎo)致漏漿(見圖6)。

圖6 斜口塊示意圖

4.3 調(diào)整塊、模架和井口懸掛裝置技術(shù)

8個調(diào)整塊尺寸為4620mm×239mm，厚16mm，背肋用12mm鋼板，間距為385mm，連接法蘭采用16mm鋼板(見圖7)。

圖7 調(diào)整塊分布(單位：mm)

模架采用[16a槽鋼和H型鋼組成，模架分為16塊，每塊尺寸為5765mm×5165mm，由[16a槽鋼和H型鋼組成，其中立柱為[16a槽鋼雙拼，環(huán)向肋板由4圈H型鋼組成，從下往上依次為HN400×200×8×13(兩道)，HN300×150×6.5×9，HN200×100×5.5×8；井口懸掛裝置采用8臺7.5kW卷揚(yáng)機(jī)懸吊，卷揚(yáng)機(jī)間由工字鋼連接成一個整體，確保提升過程整體受力(見圖8、圖9)。

圖8 模架整體示意圖

圖9 模架細(xì)部示意圖

4.4 各構(gòu)件相對運(yùn)動、模板組裝和變換

模板掛靠在環(huán)形鋼架上，并且可以徑向整體移動，亦可將背后模架連接螺栓拆解后分塊移動，具體根據(jù)施工中需求調(diào)整(見圖10)。

圖10 模板各構(gòu)件整體拼裝示意圖

模板由12個標(biāo)準(zhǔn)塊和4個楔塊組成，為實(shí)現(xiàn)直徑在30.5m和31.1m間的轉(zhuǎn)換，另增加8個調(diào)整塊；圓周方向分16組，模板之間用螺栓連接(見圖11)。

5 模板組裝分析

壓頂梁采用φ31.1m模塊組成的工作井模板體系，第5層及以下層均采用φ30.5m模塊組成的模板體系，每模塊(2.31m標(biāo)準(zhǔn)塊和2.31m帶澆口標(biāo)準(zhǔn)塊，斜口塊和左右鄰接塊)在地面組裝完成后由倉面吊進(jìn)行模板拼裝。調(diào)整塊寬度119mm，以直徑30.5m的模板用調(diào)整塊適配后實(shí)現(xiàn)直徑31.1m，最大對邊值31125mm，最小對邊值31077mm(見圖12)。

圖11 調(diào)整塊布置

圖12 模板吊點(diǎn)示意圖(單位：mm)

環(huán)形鋼架制作分16份；現(xiàn)場連接成一整體；頂部環(huán)梁焊接吊耳；三角架之間用鋼管支撐，并用腳手架架設(shè)工作平臺;標(biāo)準(zhǔn)塊、斜口塊、拆分塊模板間固定均采用螺栓連接固定。環(huán)向預(yù)留φ22螺絲孔，間距250mm；縱向預(yù)留φ22螺絲孔，間距200mm。

5.1 模板拼裝順序

模板拼裝從拼裝起始點(diǎn)開始，可逆時針或順時針先拼完標(biāo)準(zhǔn)塊，然后拼裝拆分塊，最后拼裝斜口塊。3、7、11、15為斜口塊(見圖13)。

圖13 模板拼裝示意圖

第一層模板施工是指工作井壓頂梁及部分內(nèi)襯墻模板施工。施工步驟如下：鋼環(huán)(帶調(diào)整塊)拼裝；4.62m標(biāo)準(zhǔn)塊拼裝；斜口塊拼裝模板采用倉面吊吊裝，底部與預(yù)埋鋼筋焊接，頂部采用鋼筋斜拉焊接和斜撐支撐。鋼模板與內(nèi)襯結(jié)構(gòu)鋼筋采用定位筋焊接。

第二層及以下模板施工工藝流程見圖14：工作井第二層及以下均采用4.62m模板施工，施工方法與第一層模板施工相同。單組模板在地面拼裝完成后采用倉面吊對模板吊裝進(jìn)行加固。

圖14 第二層及以下模板施工工藝流程

5.2 模板調(diào)整和混凝土澆筑時模板監(jiān)測

每模塊之間采用螺栓連接，螺栓連接的松緊直接影響到混凝土的澆筑質(zhì)量。拼縫處的模塊拼接不牢會造成混凝土漏漿、錯臺，影響混凝土表觀質(zhì)量。為此，在鋼模板拼裝完成后，派專人對連接螺栓進(jìn)行擰緊加固，防止因螺栓連接不牢而造成混凝土施工質(zhì)量缺陷。

為防止鋼模板在拼縫處產(chǎn)生漏漿及錯臺現(xiàn)象，在模板試拼時應(yīng)當(dāng)對模板接縫處進(jìn)行打磨，保證模板的接縫平滑。也可采用在拼接縫處貼雙面膠的措施。為防止混凝土澆筑時模板脹模應(yīng)對模板進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測方式為人工巡視。每層混凝土澆筑時應(yīng)有2～3人對模板進(jìn)行巡視，對螺栓未擰緊或焊接不符合要求的地方及時進(jìn)行處理。發(fā)現(xiàn)模板出現(xiàn)脹?，F(xiàn)象或有脹模發(fā)生的可能時應(yīng)及時對該處的模板進(jìn)行加固，加固方式為鋼筋對拉焊接。

5.3 模板拆除

根據(jù)《珠江三角洲水資源配置工程A5標(biāo)施工圖施工專業(yè)第五冊》《珠江三角洲水資源配置工程A5標(biāo)施工圖施工專業(yè)第六冊》圖紙設(shè)計要求，為優(yōu)化施工工藝流程，減少模板吊運(yùn)時間，鋼筋綁扎具備模板安裝的條件后進(jìn)行上層模板拆除。模板拆除采用倉面吊進(jìn)行吊運(yùn)，遵循“先支的后拆、后支的先拆、先拆非承重的、后拆承重的”原則，先拆拆分塊，再拆斜口塊，拆分塊與斜口塊經(jīng)倉面吊吊運(yùn)至于土石方開挖基面上，最后利用倉面吊進(jìn)行上層標(biāo)準(zhǔn)塊吊運(yùn)并進(jìn)行下層標(biāo)準(zhǔn)塊的拼裝，當(dāng)下層標(biāo)準(zhǔn)塊拼裝完成后依次進(jìn)行斜口塊與拆分塊模板的拼裝。拆模時，應(yīng)根據(jù)錨固情況，分批拆除錨固連接件，對于采用鋼筋對拉處可采取打磨機(jī)進(jìn)行切除。

6 結(jié) 語

本文針對輸水工程工作井內(nèi)襯施工技術(shù)展開分析研究，總結(jié)出一套內(nèi)襯混凝土施工先進(jìn)施工技術(shù)。工作井內(nèi)襯混凝土模板工程施工有效改變了以往受水區(qū)單一供水格局，提高了城市的供水安全性和應(yīng)急保障能力，對保障城市供水安全和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展具有重要作用，施工安全經(jīng)濟(jì)、方便適用，且拆除后不影響主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量。這一新技術(shù)充分利用了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，具有廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)與廣闊的延伸價值。本技術(shù)實(shí)踐研究，不僅對今后類似工程的施工具有指導(dǎo)作用，在其他工程中也將創(chuàng)造巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，對類似工程具有寶貴的借鑒意義。