地下洞室內薄殼穹頂施工方法

柴正富

(中鐵隧道集團四處有限公司，廣西南寧 530003)

1 工程概況

青島洞庫工程緊鄰黃海，位于山東省膠南市高峪村古鎮口，由洞庫組成。洞庫1為油料洞庫，該洞在同一垂直面上設上下兩條主通道，在主通道兩側共設15個油罐室，13個5 000 m3，2個3 000 m3。其中，3 000 m3，高 13．4 m，起拱高度為 3．5 m，直徑21 m;5 000 m3，高13．8 m，起拱高度 4．4 m，直徑 26 m，墻身用混凝土空心磚砌筑，8．67 m以下為三七墻，以上為二四墻，QL2及穹頂外環梁處均勻分布20根連接梁與毛洞連接，穹頂為鋼筋混凝土雙曲薄殼板，板厚為60 mm～120 mm，穹頂上均勻分布20根半圓形加強肋梁，102，103罐室穹頂離毛洞頂最高處2．027 m，最低處只有0．462 m;104～116穹頂離毛洞頂最高處3．126 m，最低處0．582 m。其余通道工程為貼壁被覆和離壁被覆，貼壁被覆采用混凝土結構，離壁被覆采用磚砌體結構，面板采用現澆混凝土結構。

2 施工方法

根據地下洞室內薄殼穹頂的特點，利用高程傳遞的原理來控制穹頂標高，合理設計穹頂施工所需支架、模板、布設頂部鋼絲、鋼筋網，針對洞內施工通道狹小的特點，合理配置施工機械、運輸設備，特別加強了混凝土的拌制工藝控制，才能確保頂部薄層混凝土施工的安全和質量。

穹頂薄殼部分呈傘狀，利用高程傳遞法有效控制穹頂標高，能確保穹頂成型達到設計要求。

地下洞室穹頂混凝土較薄，最薄處不足10 cm，對混凝土的配制及澆筑工藝提出了較高的要求。

穹頂混凝土的收水壓光技術有效控制了混凝土的外觀質量。

在空間有限的條件下，地下洞室內穹頂施工具有較強的時空效應，穹頂成型良好，施工質量得到保證。

3 施工工藝流程及操作要點

3．1 施工工藝流程

地下洞室內薄殼穹頂施工工藝流程見圖1。

3．2 操作要點

1)搭設腳手架。

腳手架搭設前需進行詳細的高程測算，首先在洞室底板上測設一條高程控制基準線，并在邊墻上設置校核水準點。因整個穹頂采用滿堂腳手架支撐，起拱線以下呈圓柱形，起拱線以上呈傘狀，計算時模板之間要預留一定空隙。起拱線以上的豎桿高度控制主要取決于傘狀穹頂模型的形狀，因此在進行豎桿高程定位時也應考慮預留縱向弧形橫桿、環向支撐方木和模板的高度尺寸。腳手架施工前進行詳細的高程交底，算出各立桿的絕對高程。滿堂腳手架采用單立桿，起拱線以下為圓形腳手架，縱距120 cm，橫距120 cm，步距150 cm，起拱線以上為傘狀腳手架，縱距90 cm，橫距70 cm～120 cm，步距90 cm。立桿接頭采用對接扣件連接，立桿與大橫桿之間采用直角扣件連接。起拱線以上豎桿高度根據穹頂結構尺寸控制高度，最終標高用倒插桿控制，標高應考慮環向方木所占的標高。弧形大橫桿根據穹頂對中剖面預先用彎管機彎制，焊接鋼管一般最長600 cm，每組由2根～3根組成，彎制時用油漆標上記號，以便現場安裝。起拱線以上豎桿和弧形大橫桿連接用直角扣件連接。縱橫向掃地桿根據需要安設，為保證腳手架受力穩定，每層水平大橫桿靠墻端必須頂到墻面，同時每層設剪刀撐。

在立桿安設過程中注意接頭應錯開，一般同一水平截面接頭率不大于50%，施工中采用300 cm和600 cm長鋼管交錯布置，立桿底部安設墊板和掃地桿。

Belt samples size on tensile experiment is shown in the following Figure 2, according this size to cut conveyor belt materials, gage′s length is 20 mm, gage′s cross section area is 25 mm×10 mm, the tensile rate is 500 mm/min.

腳手架板采用竹夾板，并在作業面下部安設安全網，腳手架板設置在三根橫向水平桿上，并在兩端用8號鐵絲捆扎固定，薄殼穹頂結構示意圖詳見圖2。

2)穹頂模板。

穹頂模板施工前，必須對穹頂腳手架高度進行認真檢查，并對照已檢算的腳手架施工方案檢查各桿件的安設情況，確認無誤后開始穹頂模板安設。

施工中首先在鋼管搭設的傘狀面上，用50 mm×100 mm方木將相鄰弧形大橫桿連接，作為模板的支撐點。最終在傘狀平臺上形成一個50 cm厚的方木支撐平臺。方木支撐平臺完成后，按照由下至上的順序鋪設模板，模板采用244 cm×124 cm×10 cm竹膠板，為增加模板的倒用次數，提高模板利用率，采取整塊鋪設方法，模板短邊朝向穹頂徑向方向，沿環向逐層鋪設，收口處根據實際尺寸現場下料，用鐵釘將模板固定在方木上，局部模板縫隙最后進行找補。

加強肋梁為半圓形，其模板為兩條方木，方木安裝待所有鋼絲網及鋼筋網施工完畢后進行。整個穹頂模板施工中模板及方木的選材至關重要，其模板和方木的強度不宜追求過高，否則弧形無法控制，以滿足施工荷載需要選用，穹頂模板安裝過程見圖3，穹頂加強肋梁見圖4。

3)穹頂鋼絲網及鋼筋網。

首層鋼絲網鋪設，按經向方面逐條鋪設，鋼絲網搭接5 cm～10 cm。對鋼絲網起拱較大處，采用剪斷搭接或斜向鋪設措施進行處理。鋼筋網安裝時采用長條鋼筋，經緯向布置鋼筋，即沿穹頂球面先布置經向鋼筋，最后布置緯向鋼筋。綁扎加強肋梁主筋時，為保證主筋的順直，設置Φ10的三角箍筋來穩固骨架，且箍筋和鋼筋網有效連接，箍筋間距30 cm，穹頂鋼筋鋪設見圖5。

4)混凝土拌制。

原材料控制，水泥的品種、標號、廠別及牌號應符合混凝土配合比通知單的要求。所有原材料經檢查，必須全部符合配合比通知單所提出的要求。攪拌機及其配套的設備應完好，所有計量器具必須有檢定的有效期標識，砂、石計量的允許偏差應不大于±3%。

混凝土的坍落度及和易性，每一工作班至少兩次。混凝土拌合物應攪拌均勻、顏色一致，具有良好的流動性、粘聚性和保水性，不泌水、不離析。不符合要求時，應查找原因，及時調整。

5)混凝土運輸。

從拌合站到洞口采用混凝土罐車運輸，洞內因通道空間有限，采用人工手推車轉運，利用原有砌筑附著升降機進行垂直運輸，轉運過程中不能隨意加水，通過預留孔洞將混凝土轉到工作面。

6)混凝土澆筑。

因穹頂結構為一多向受力體系，為避免偏壓引起變形，混凝土施工應對稱進行，以從下至上，分片進行的原則。混凝土厚度采用插簽法控制，即收面人員攜帶一根20 cm長鋼釬，收面時進行插簽測量，不足處進行補充。施工中如出現2 h以上的暫停，需進行施工縫補處理。

7)混凝土搗固。

由于該混凝土較薄，且弧面施工流動性大，故采用手持式表面平板振動器進行振搗，施工人員用抹子進行清光，加強肋梁因形狀為半圓形，加工特制的弧形抹子對其進行清光。

8)混凝土養護。

養護對裂縫的產生有重要影響，尤其是對防止混凝土早期收縮裂縫的產生具有重要意義。混凝土早期收縮裂縫的產生在很大程度上是由于養護不當造成的。因此，從養護上采取縮小溫度差、濕度差抑制收縮的方法，具體有以下幾種做法:

a．作業時間避開午間氣溫高峰，例如:在12:00～16:00停止澆筑。

b．水箱加蓋、水管掩埋，必要時還可對碎石適當灑水降溫。

c．按規范規定時間(終凝)及時覆蓋養生，增加灑水潤濕次數，確實保證保濕養生，并且養生時間足夠。

［1］JGJ/722-98，鋼筋混凝土薄殼結構設計規范［S］．

［2］JGJ 130-2001，建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范［S］．

［3］TB 1018-2002，鐵路隧道噴錨構筑法技術規范［S］．