長距離\\小斷面隧洞混凝土襯砌施工方法

【摘 要】主要針對巴基斯坦某水電站引水隧洞洞身混凝土襯砌施工方法進(jìn)行了全方位的敘述說明。

【關(guān)鍵詞】引水隧洞；混凝土襯砌；施工方法

The long pull， small cross section Sui hole concrete carve a construction method

Yang He-yi，Zeng Ping-nan

(China water conservancy water electricity No.7 Engineering office Co.， Ltd. Chengdu Sichuang 610000)

【Abstract】Main aim at Pakistan some water electricity station led the concrete Chen of the water Sui hole hole body to carve construction method to carry on all-directions of describe elucidation.

【Key words】Lead water hole;The concrete Chen carve;Construction method

1. 工程概況

巴基斯坦某引水式發(fā)電站輸水系統(tǒng)主要由引水隧洞、調(diào)壓系統(tǒng)、壓力系統(tǒng)等組成。其中引水隧洞為圓形斷面，全長4552m，過流斷面直徑為3.85m，縱向坡度為0.43%，最大覆蓋深度為1050米，設(shè)計(jì)襯砌為鋼筋混凝土。

該引水隧洞上游工作面交通主要為取水口段，下游則單獨(dú)設(shè)計(jì)一條交通洞，沿線無任何施工支洞。上游開挖采用梭礦車出碴，下游開挖則采用汽車運(yùn)輸出碴。

2. 鋼模臺(tái)車設(shè)計(jì)

根據(jù)計(jì)劃工期及現(xiàn)場實(shí)際情況，擬采用4臺(tái)襯砌長度為15m的全圓針梁臺(tái)車對隧洞洞身進(jìn)行混凝土襯砌，由隧洞中間段分別往上下游襯砌，上下游各兩臺(tái)臺(tái)車。

全圓針梁式液壓鋼模臺(tái)車主要由模板總成、針梁總成、梁框總成、水平和垂直對中調(diào)整機(jī)構(gòu)、卷揚(yáng)牽引機(jī)構(gòu)、抗浮裝置、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等組成。

其中臺(tái)車立模、拆模用液壓油缸執(zhí)行；定位找正由底座豎向油缸和調(diào)平油缸執(zhí)行。臺(tái)車為自行式，安裝在臺(tái)車上的卷揚(yáng)機(jī)使鋼模和針梁作相對運(yùn)動(dòng)，臺(tái)車便可向前移動(dòng)。臺(tái)車澆筑過程中上下左右偏移主要通過抗浮裝置控制。

全圓針梁式液壓鋼模臺(tái)車是為隧洞的整體襯砌而設(shè)計(jì)。針梁臺(tái)車襯砌隧洞全圓斷面底、邊、頂一次性成型，保證洞身混凝土襯砌的整體性和完整性，避免了縱向施工縫的設(shè)置，提高隧洞運(yùn)行的安全性；相對于分離式澆筑節(jié)省了兩次開盤之間的待強(qiáng)時(shí)間。

3. 混凝土配合比設(shè)計(jì)

表1 隧洞襯砌混凝土配合比特性表

混凝土等級配合比基本參數(shù)(外加劑為SIKA520)

級配塌落度(cm)用水量(Kg/m3)水膠比煤灰(%)砂率(%)外加劑(%)

C113-151660.4520382

為保證混凝土襯砌進(jìn)度，臺(tái)車拆模時(shí)間擬定為36小時(shí)。由于洞內(nèi)溫度較高，因此，為設(shè)計(jì)出滿足此拆模時(shí)間的混凝土配合比，試驗(yàn)人員試拌了兩組混凝土圓柱體試件，一組置于洞內(nèi)養(yǎng)護(hù)，一組置于養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)，對這兩組試件分別進(jìn)行3天、7天和28天強(qiáng)度測試，以比較同一種配合比在不同溫度環(huán)境下強(qiáng)度變化情況，通過對比對混凝土配合比進(jìn)行了優(yōu)化，并確定其主要特性如下表1。

4. 混凝土及施工材料運(yùn)輸交通

4.1 隧洞襯砌混凝土運(yùn)輸交通主要為：

4.1.1 從拌和系統(tǒng)通過罐車運(yùn)輸?shù)蕉纯谛读掀脚_(tái)。

4.1.2 上游面在洞口將混凝土卸入改裝罐車，由改裝罐車通過軌道運(yùn)輸?shù)交炷帘们埃?00設(shè)置一錯(cuò)車道）；下游面由罐車直接入洞運(yùn)輸?shù)交炷帘们埃?00設(shè)置一避車洞）。

4.1.3 將混凝土卸入混凝土泵直接泵送入倉。

4.2 隧洞襯砌施工材料如鋼筋、止水等運(yùn)輸主要通過幾個(gè)步驟：

4.2.1 從倉庫或者加工廠將材料通過8t平板車運(yùn)輸?shù)蕉纯凇＊?/p>

4.2.2 上游面在洞口將材料倒至梭礦車，由梭礦車通過軌道運(yùn)輸軌道終端；下游面由平板車直接入洞最近一段鋼筋安裝工作面。

4.2.3 通過人工將施工材料倒運(yùn)至相應(yīng)倉號(hào)或工作面。

圖1 引水隧洞洞身混凝土襯砌整個(gè)施工程序

5. 襯砌施工程序

引水隧洞洞身混凝土襯砌整個(gè)施工程序如圖1：

6. 襯砌施工方法

6.1 施工準(zhǔn)備

臺(tái)車組裝場地準(zhǔn)備：由于安裝空間受限，需對隧洞頂部進(jìn)行局部超挖，根據(jù)現(xiàn)場圍巖情況，同時(shí)考慮到第二期兩臺(tái)車的安裝，超挖部位定為HT1+925～HT1+950處頂拱90°范圍內(nèi)，超挖厚度為1.5m，長度為25m。因組裝時(shí)需要提升和挪動(dòng)臺(tái)車組件，需要在洞頂設(shè)置天錨＋工字鋼＋電動(dòng)葫蘆。具體見圖2：

圖2 鋼模臺(tái)車組裝段擴(kuò)挖圖

臺(tái)車組件運(yùn)輸空間準(zhǔn)備：扒渣機(jī)體積龐大，占用洞內(nèi)大部分空間。在最后一個(gè)岔道處擴(kuò)挖洞子一側(cè)的邊墻和頂拱，使其能容下扒渣機(jī)，同時(shí)保證運(yùn)輸臺(tái)車組件的車輛順利通過。

鋼模臺(tái)車投入運(yùn)行前的準(zhǔn)備工作：上游引水洞開挖和取水口開挖完成后，用扒渣機(jī)清理引水洞HT2＋600~HT1＋900段底板，用人工輔助拆除軌道，并把地面清理干凈，達(dá)到合同要求的潔凈程度，同時(shí)按照設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行鋼筋等安裝。

6.2 鋼模臺(tái)車組裝。

用于引水隧洞混凝土襯砌的鋼摸臺(tái)車為3.85m全圓針梁液壓臺(tái)車，針梁總長為35m，模板總長為15m。

鋼摸臺(tái)車組成部件依組裝順序由8t平板車運(yùn)送到引水隧洞進(jìn)口，再通過8t吊車倒運(yùn)至梭礦車運(yùn)送到拼裝平臺(tái)。鋼摸臺(tái)車組裝時(shí)面板、針梁及其它部件的挪動(dòng)、提升均通過電動(dòng)葫蘆來完成。

組裝作業(yè)必須在廠家的指導(dǎo)下進(jìn)行。一次性拼裝2臺(tái)用于上游洞身混凝土襯砌。1＃臺(tái)車組裝好，移動(dòng)到HT2+485m處就位。移動(dòng)1＃臺(tái)車時(shí)組裝2＃臺(tái)車，然后移動(dòng)到HT2+275m處就位。待引水隧洞下游面具備混凝土襯砌條件時(shí)將1、2＃臺(tái)車移至下游面，同時(shí)開始進(jìn)行3、4＃臺(tái)車組裝。

6.3 鋼筋、模板及混凝土施工。

6.3.1 鋼筋施工。

鋼筋在加工廠加工后運(yùn)到洞內(nèi)進(jìn)行安裝，鋼筋安裝工作面超前最近的澆筑工作面至少45米，通常情況下相距90米。鋼筋安裝工作每天24小時(shí)作業(yè)。基巖面驗(yàn)收后方可進(jìn)行鋼筋的安裝。搭設(shè)簡易的鋼筋定位支架，先安裝底板鋼筋。然后采用48架管搭設(shè)頂拱和側(cè)墻鋼筋的安裝平臺(tái)，架管縱向間距為2m，橫向?yàn)?m，高度方向?yàn)?.5m。垂直于巖面的環(huán)向筋測量放點(diǎn)安放插筋后劃出設(shè)計(jì)環(huán)向鋼筋線，并將環(huán)向鋼筋沿劃線與插筋焊接固定，首先安裝并臨時(shí)固定每一段第一排、中間一排和最后一排的定位環(huán)向鋼筋，另在定位鋼筋腰線及上部和下部位置分別固定2根48架管，以此作為中間內(nèi)外兩層各環(huán)向鋼筋的定位控制桿，再從起始端安裝環(huán)向和縱向鋼筋，并逐段安裝推進(jìn)。鋼筋的連接全部采用綁扎，鋼筋搭接長度為50倍鋼筋直徑。鋼筋安裝的同時(shí)需安裝水泥砂漿墊塊用于控制混凝土保護(hù)層。

6.3.2 模板施工。

模板作業(yè)包括鋼模臺(tái)車就位脫模、端頭模板封堵等。

臺(tái)車就位前測量人員在基巖面上標(biāo)出臺(tái)車面板的底部起點(diǎn)和終點(diǎn)、高程、洞軸線位置。鋼模臺(tái)車行走到待澆筑段，用卷揚(yáng)機(jī)牽引微調(diào)，使模板端頭在設(shè)計(jì)分縫線上。使用液壓轉(zhuǎn)向和提升機(jī)構(gòu)對鋼模臺(tái)車進(jìn)行上下及左右調(diào)整，使模板中心與隧洞中心重合一致。最后用液壓機(jī)構(gòu)撐開全部面板，用機(jī)械螺桿加固，并撐開側(cè)向和豎向的抗浮螺桿。

臺(tái)車脫模須待混凝土凝固并達(dá)到自穩(wěn)強(qiáng)度以后，脫模時(shí)，面板上無粘貼混凝土的跡象，露出的新鮮混凝土表面光潔，否則不可脫模。臺(tái)車每運(yùn)行3次必須進(jìn)行一次面板表面除垢、刷脫模劑作業(yè)。

端頭模板采用鋼絲網(wǎng)模。鋼絲網(wǎng)模被插入巖石的鋼筋加固而獲得足夠的強(qiáng)度支撐混凝土的壓力。拆除加固鋼筋，鋼絲網(wǎng)膜不必拆除。鋼絲網(wǎng)模形成的施工縫不需要鑿毛。

6.3.3 混凝土施工。

端頭模板封堵完，組織驗(yàn)收倉號(hào)和澆筑準(zhǔn)備，驗(yàn)收合格后即可進(jìn)行混凝土的澆筑。根據(jù)已獲工程師批準(zhǔn)的混凝土配合比拌和后的混凝土在洞外經(jīng)過混凝土罐車運(yùn)到洞口，再通過改裝后的罐車在洞內(nèi)運(yùn)輸?shù)紿BT-60C混凝土泵，然后經(jīng)攪拌罐直接卸至混凝土泵，然后泵送入倉。詳見圖3：

圖3 混凝土入倉示意圖

臺(tái)車澆筑混凝土分為底板澆筑、側(cè)墻澆筑、頂拱澆筑三部分。臺(tái)車側(cè)模和頂拱上留有澆筑窗口。底板澆筑混凝土由側(cè)墻上倉口入料，澆筑過程中接通附著式振動(dòng)器振搗，同時(shí)還可借助插入式振搗器振搗。側(cè)墻澆筑混凝土仍由工作窗入料，左右側(cè)混凝土應(yīng)交錯(cuò)均勻上升，其左右側(cè)混凝土表面高差不大于0.5m。采用附著式振搗器和插入式振搗器相結(jié)合的方式振搗混凝土。頂拱澆筑混凝土由頂拱倉口入料，澆筑時(shí)應(yīng)注意觀察混凝土注入情況，混凝土澆筑滿時(shí)，應(yīng)立即停止泵送，防止頂模局部受壓過大，造成模板變形。混凝土澆筑完后，用附著式振搗器振搗。混凝土入倉時(shí)從下游向上游進(jìn)行。澆筑完成的混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度并拆除臺(tái)車后需對混凝土表面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)采用西卡養(yǎng)護(hù)噴劑Antisol-E15進(jìn)行。

兩臺(tái)臺(tái)車在進(jìn)行混凝土澆筑過程中需進(jìn)行跳倉，具體跳倉順序按照現(xiàn)場實(shí)際施工情況進(jìn)行調(diào)整，兩臺(tái)鋼模臺(tái)車之間間隔應(yīng)該控制在8個(gè)倉號(hào)左右。

7. 施工進(jìn)度預(yù)計(jì)及實(shí)際施工進(jìn)尺引水隧洞的襯砌施工位于整個(gè)工程的關(guān)鍵線路上，根據(jù)現(xiàn)場施工進(jìn)度要求，引水隧洞上游面襯砌強(qiáng)度需達(dá)到220m/月才能保證工程按期完工，為此，項(xiàng)目部擬定兩臺(tái)臺(tái)車面板均為15m長的鋼模臺(tái)車進(jìn)行洞身襯砌，計(jì)劃單臺(tái)臺(tái)車月進(jìn)尺為25（天/月）÷3（天/倉.臺(tái)）×15（m/臺(tái)）=125m/月，兩臺(tái)臺(tái)車同時(shí)進(jìn)行襯砌則月強(qiáng)度為125 （m/月）×2=250 m/月。

根據(jù)實(shí)際混凝土襯砌統(tǒng)計(jì)，引水隧洞上游面洞身襯砌有效月平均進(jìn)尺為224 m/月，最高月進(jìn)尺達(dá)到300 m/月，順利地實(shí)現(xiàn)了預(yù)期進(jìn)度。

8. 結(jié)語

利用開挖期間使用的軌道進(jìn)行洞內(nèi)混凝土運(yùn)輸，利用開挖期間使用的梭礦車改裝成罐車，以及較長面板穿行式針梁臺(tái)車的使用，對長距離、小斷面、無施工支洞的隧洞洞身混凝土進(jìn)行襯砌施工，此方法可供同類工程參考應(yīng)用。

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［文章編號(hào)］1619-2737（2010）12-15-264

［作者簡介］ 楊合誼（1978－），男，四川成都郫縣人，工程師，2001年畢業(yè)于西安理工大學(xué)水利水電學(xué)院，一直從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作。

曾平南（1974－），男，四川成都郫縣人，工程師，1998年畢業(yè)于西安理工大學(xué)水利水電學(xué)院，一直從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作。