淺談針梁臺(tái)車澆筑自密實(shí)混凝土襯砌施工控制

戴蔥蔥

(北京金河水務(wù)建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 102200)

北京市南水北調(diào)配套工程團(tuán)九二期工程隧洞，采用盾構(gòu)形成初襯，而后采用針梁臺(tái)車澆筑自密實(shí)混凝土形成二次襯砌，由于澆筑空間在臺(tái)車模板內(nèi)部，混凝土不能振搗，且施工監(jiān)控困難，蜂窩、麻面、氣泡、漏筋等施工質(zhì)量問題往往拆模才能發(fā)現(xiàn)，對(duì)隧洞防滲和耐久性有很大影響。出現(xiàn)質(zhì)量問題的原因是綜合性的，包括自密實(shí)混凝土性能、組織安排、施工流程、細(xì)節(jié)把控等多方面，因此，本文從施工管理控制上綜合論述，希望為后續(xù)相關(guān)工程提供借鑒作用。

1 工程概況

北京市南水北調(diào)配套工程團(tuán)城湖至第九水廠輸水工程(二期)施工第一標(biāo)段，位于北京市海淀區(qū)。標(biāo)段隧洞起點(diǎn)位于團(tuán)城湖調(diào)節(jié)池工程環(huán)線分水口末端1號(hào)盾構(gòu)始發(fā)井，線路出1號(hào)盾構(gòu)井后基本向北方向敷設(shè)，線路依次穿越垃圾坑、軌道交通西郊線、電力隧道、金河、燕化供水管道、東水西調(diào)供水管道、北長河及景觀水池，最終到達(dá)標(biāo)段終點(diǎn)團(tuán)北取水閘站2號(hào)盾構(gòu)接收井，輸水隧洞樁號(hào)0+000～2+153.848，中心導(dǎo)線全長2153.848m。

團(tuán)九二期輸水隧洞二襯為圓形隧洞，內(nèi)徑4.7m，使用C30W6F150自密實(shí)混凝土。隧洞二襯結(jié)構(gòu)采用全圓針梁臺(tái)車一次澆筑成型，每12m(轉(zhuǎn)彎處7.5m)設(shè)置一道永久變形縫，縫內(nèi)設(shè)一道紫銅片止水帶。

2 二襯主要施工步驟

二襯施工步驟為：盾構(gòu)管片處理→防水施工(EVA防水卷材鋪設(shè))→二襯鋼筋制作及安裝→模板支立及加固→混凝土施工及養(yǎng)護(hù)→變形縫施工→二襯背后回填灌漿(見圖1)。

圖1 二襯施工步驟

由于澆筑地點(diǎn)在隧洞內(nèi)部，一般埋深20m左右，因此混凝土要通過施工豎井進(jìn)行倒運(yùn)，一般澆筑分為3步(見圖2)。第一步：混凝土從攪拌站運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場溜槽口；第二步：通過豎井溜槽下放到豎井施工平臺(tái)上的小罐車(3m3)；第三步：通過小罐車運(yùn)輸?shù)剿矶磧?nèi)，由地泵泵送入模板內(nèi)。

3 針梁臺(tái)車控制重點(diǎn)

3.1 針梁臺(tái)車操作原理

針梁式襯砌臺(tái)車由針梁、框架、模殼、支撐系統(tǒng)和運(yùn)行系統(tǒng)組成，主要用于隧洞襯砌施工。它以針梁為支撐和定位基準(zhǔn)，通過框架和針梁的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及模殼的伸縮使隧洞的襯砌作業(yè)不斷向前延伸。模板應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度，表面光滑，不出現(xiàn)凹坑等表面缺陷(見圖3)。

圖3 針梁臺(tái)車端頭模封堵

3.2 施工主要把控點(diǎn)

3.2.1 抗浮措施和抗傾斜措施

澆筑混凝土?xí)r，巨大的浮力會(huì)導(dǎo)致臺(tái)車整體上浮，導(dǎo)致漏筋、排骨印、保護(hù)層變小、水線等。

抗浮措施和抗傾斜措施在廠家加工制作時(shí)已經(jīng)經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)計(jì)算，并有一定的保險(xiǎn)系數(shù)，理論上沒問題。但由于抗浮措施現(xiàn)場設(shè)置主要通過工人松緊螺絲完成，施工操作慢，效果不盡人意，后期可以增加千斤頂數(shù)量，以增加保險(xiǎn)系數(shù)。另外增加抗浮措施的同時(shí)，適當(dāng)減緩澆筑速度也是防止上浮的有效措施(見圖4)。

圖4 增加千斤頂措施

3.2.2 采用配套端頭模板

模板封堵采用定制配套的專業(yè)封堵板，保證二襯澆筑端頭面整齊，也保證了變形縫順直、美觀。

端頭板采用厚1cm的鋼板，由弧度30°的單塊扇形板拼裝而成，每個(gè)端頭封堵，扇形板之間預(yù)留5mm間隙以調(diào)節(jié)管片橢圓的誤差。端頭板安裝在止水帶內(nèi)，每塊通過兩個(gè)螺栓固定在模板環(huán)向肋板上。確保端頭模板垂直安放，既避免了端頭模板脹模、跑模，在保護(hù)凝土澆筑時(shí)候，不導(dǎo)致瀝青油麻流失，又能保護(hù)紫銅止水帶(見圖5)。

圖5 定制端頭模板

3.2.3 其他

臺(tái)車定位進(jìn)行嚴(yán)格復(fù)測，保證二襯厚度上下左右均勻；臺(tái)車模板每倉要進(jìn)行打磨，涂刷脫模劑，防止產(chǎn)生局部麻面；頂部注漿孔以抽拉方式封閉，使注漿孔與模板臺(tái)車處于一個(gè)平面內(nèi)，避免混凝土澆筑后凹陷情況的發(fā)生。

4 自密實(shí)混凝土材料控制

4.1 優(yōu)選商品混凝土廠家并嚴(yán)格控制各項(xiàng)指標(biāo)

優(yōu)選自密實(shí)口碑良好的攪拌站為供應(yīng)商，與攪拌站技術(shù)團(tuán)隊(duì)共同研究，以現(xiàn)場需要確定合理的技術(shù)指標(biāo)參數(shù)，對(duì)攪拌站的原材、試配混凝土進(jìn)行檢查、檢測，完全符合設(shè)計(jì)及規(guī)范指標(biāo)后才能出站。對(duì)混凝土控制主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)(見表1)

表1 混凝土性能指標(biāo)

4.2 控制混凝土原材

自密實(shí)混凝土對(duì)中砂要求高，細(xì)度模數(shù)宜為2.3～2.8，且含泥量宜在0.3%以下，石子粒徑1～2cm，摻加的粉煤灰應(yīng)為一級(jí)。混凝土配比需經(jīng)過嚴(yán)格的現(xiàn)場試驗(yàn)確定。

4.3 現(xiàn)場控制指標(biāo)

現(xiàn)場嚴(yán)格控制混凝土指標(biāo)，尤其是擴(kuò)展度和V漏斗試驗(yàn)，屬于互斥項(xiàng)目，擴(kuò)展度太大會(huì)導(dǎo)致混凝土黏度降低，導(dǎo)致V漏時(shí)間不夠，而混凝土太黏，流動(dòng)性則不能達(dá)標(biāo)，因此經(jīng)過多次現(xiàn)場試驗(yàn)，入倉前混凝土擴(kuò)展度以690mm左右最佳(見圖6～圖9)。

圖6 擴(kuò)展度試驗(yàn)

圖7 漏斗試驗(yàn)

圖8 氣密性試驗(yàn)

圖9 U形箱試驗(yàn)

5 施工安排

5.1 保證分工合理周密

自密實(shí)混凝土必須保證連續(xù)澆筑，否則會(huì)出現(xiàn)冷縫，以下安排可供參考。

駐攪拌站試驗(yàn)員一名：記錄混凝土出站坍落擴(kuò)展度、V形漏斗通過時(shí)間、T50時(shí)間、U形箱高度等各項(xiàng)指標(biāo)，出站時(shí)間，保證下一罐混凝土及時(shí)發(fā)出。

現(xiàn)場試驗(yàn)員一名：記錄每一罐車混凝土擴(kuò)展度、V形漏斗通過時(shí)間、T50時(shí)間、U形箱高度以及到站時(shí)間，駐場人員與現(xiàn)場人員隨時(shí)聯(lián)絡(luò)，控制從攪拌站到現(xiàn)場時(shí)間為40min以內(nèi)，混凝土性能不達(dá)標(biāo)時(shí)退回。

施工員2名：井上1名：調(diào)配混凝土，保證現(xiàn)場照明、交通以及協(xié)調(diào)相應(yīng)問題；井下1名：根據(jù)現(xiàn)場情況合理安排澆筑，看模，以及保證隧洞內(nèi)安全。

測量員1名：全程測量臺(tái)車上浮，臺(tái)車上浮時(shí)及時(shí)采取減緩澆筑速度等措施。

5.2 調(diào)整合理的澆筑時(shí)間

為保證混凝土連續(xù)性，避免堵車造成影響，混凝土澆筑時(shí)間確定為夜間22點(diǎn)至翌日7點(diǎn)內(nèi)完成。

施工過程中，施工人員要嚴(yán)格控制施工節(jié)奏，為了保持澆筑連續(xù)性，在小罐車混凝土運(yùn)輸完成后，地泵內(nèi)要留有混凝土不能空泵，略停2～5min泵送量，在下一車混凝土到來前再進(jìn)行混凝土泵送。

5.3 嚴(yán)格控制每個(gè)環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)

夜間澆筑的另一個(gè)好處就是混凝土從出站到入倉時(shí)間可控，從攪拌站(10m3罐)到施工現(xiàn)場嚴(yán)格控制在40min以內(nèi)，從地面溜槽到小罐車(2.5m3)控制在3min以內(nèi)，小罐車從洞外到倉內(nèi)單次進(jìn)出最長時(shí)間控制在15min(運(yùn)輸最長距離350m)，即每一大罐車從攪拌站出廠到澆筑完成大概需要100～120min(考慮人為因素)。全倉澆筑完控制時(shí)間504min。

要求混凝土最佳入倉擴(kuò)展度為690mm，通過多次測算核驗(yàn)，考慮損失，嚴(yán)格控制出站擴(kuò)展度為780mm左右。

5.4 溜槽的改進(jìn)措施

從地面上到基坑下垂直距離18m，溜槽整體形式為“Z”字形，混凝土溜放過程中會(huì)對(duì)溜槽彎頭進(jìn)行很重的壓砸，導(dǎo)致彎頭破漏，為保證混凝土澆筑連續(xù)不中斷，將彎頭改為“卜”字形，每個(gè)轉(zhuǎn)彎處超出50cm，這樣積累的混凝土變?cè)诳箟涸业牡撞?，保證了中間環(huán)節(jié)不出差錯(cuò)。

5.5 嚴(yán)格控制每倉模板質(zhì)量

嚴(yán)格控制拆模時(shí)間和拆模混凝土強(qiáng)度，混凝土達(dá)到2.5MPa后，可將堵頭拆除，根據(jù)《水工混凝土施工規(guī)范》(SL 677—2014)常溫施工承重模板應(yīng)在混凝土強(qiáng)度達(dá)到5MPa后方可拆模(見圖10～圖11)。

圖10 臺(tái)車打磨

圖11 涂刷脫模劑

6 主要問題原因分析

現(xiàn)場問題主要是蜂窩麻面、漏筋、排骨印、水線、環(huán)縫壓碎等。

6.1 蜂窩麻面原因分析及解決措施

原因：臺(tái)車打磨不徹底、脫模劑不均勻、混凝土和易性差。

解決措施：?嚴(yán)格按照上面論述方案施工，保證混凝土性能；?控制拆模時(shí)間不宜過早。

6.2 漏筋等原因分析及解決措施

原因：未復(fù)核一襯洞涇，鋼筋保護(hù)層局部變小，臺(tái)車上浮，墊塊施工過程中移動(dòng)，混凝土性能差。

解決措施：嚴(yán)格復(fù)核、實(shí)測隧洞軸線、橢圓度，根據(jù)隧洞實(shí)測值布置鋼筋及臺(tái)車；保證混凝土性能良好；根據(jù)實(shí)際情況制作剛性支撐代替墊塊，在縱向架立筋與內(nèi)圈鋼筋交叉點(diǎn)處布置6排T型鋼索支架，間隔1.5m一個(gè)，需注意鋼索支架頂部需安裝塑料保護(hù)帽，防止鋼筋頭漏出混凝土，形成鐵銹點(diǎn)。

6.3 水線原因分析及解決措施

原因：臺(tái)車上浮。

解決措施：增加千斤頂?shù)瓤垢〈胧?；臺(tái)車腰線以下澆筑時(shí)放緩澆筑速度；保證入倉混凝土擴(kuò)展度不宜太大，擴(kuò)展度太大，混凝土離析，容易導(dǎo)致臺(tái)車上浮。

6.4 環(huán)縫破碎原因分析及解決措施

原因：臺(tái)車針梁塌腰；臺(tái)車在已澆筑好的混凝土上壓板過短，導(dǎo)致混凝土局部受力過大；臺(tái)車不居中或者分倉過長，導(dǎo)致合模時(shí)壓碎混凝土。

解決措施：合理分倉，臺(tái)車長度12m，由8環(huán)組成，每環(huán)1.5m，過彎半徑小于500m，就得合理分倉，一般7.5m即可；臺(tái)車壓板一控制在20cm，保證受力面積，但也不宜過長，過長也會(huì)壓碎混凝土；一般臺(tái)車重70t左右，全部承受在鋼梁上，所以鋼梁要經(jīng)過嚴(yán)格計(jì)算，保證一定的剛性。

7 結(jié) 語

團(tuán)九二期工程在后續(xù)施工中混凝土表觀質(zhì)量良好，得到了各方認(rèn)可。本文根據(jù)團(tuán)九二期工程前期施工過程出現(xiàn)的質(zhì)量問題和解決措施，綜合多方面原因，重點(diǎn)闡述了施工中應(yīng)該把控的技術(shù)重點(diǎn)，需要特別重視的是，保證表觀質(zhì)量的同時(shí)，更要重視實(shí)體質(zhì)量，在后期的背后回填灌漿中要嚴(yán)格控制注漿量，保證后背密實(shí)，對(duì)整個(gè)隧洞的防滲有至關(guān)重要作用，希望本文對(duì)后續(xù)類似工程有借鑒作用。