長距離大型引水隧洞雙臺車連續襯砌施工技術

(浙江江南春建設集團有限公司，浙江 杭州 311243)

1 前 言

隨著經濟的發展，長距離大型引水隧洞工程日益增多。隧洞襯砌在整個隧洞工程中占有重要位置，如何安全、保質、快速地完成隧洞襯砌施工任務，是實現引水工程惠及地方和百姓、爭創效益的關鍵。

本文以杭州市千島湖配水工程施工13標為例，標段范圍為貝山寺支洞控制段—春建支洞控制段，位于富陽區境內，主要工作內容包括樁號87+380～95+860段輸水隧洞，其中混凝土襯砌段長約7982m。

工程前期由于地質原因開挖工期嚴重滯后，因此常規單臺車隧洞襯砌無法保證按期完工。經考察研究決定采用雙臺車連續襯砌施工技術，充分合理利用雙臺車襯砌混凝土等強及臺車就位、行走、封模固定的時間，達到隧洞襯砌連續施工的效果。

2 雙臺車襯砌施工方案設計

本方案計劃在隧洞一個工作面內設置兩套鋼模臺車進行后退式連續混凝土襯砌施工。方案的核心是充分利用每個澆筑倉的混凝土等強時間，在三個澆筑倉1號臺車、2號臺車和超前底板之間進行依次順序澆筑從而達到隧洞混凝土全天候循環澆筑的效果。具體方案如下：

a.后面1號臺車襯砌澆筑期間，前面2號臺車完成卸模、移位、固定及兩端封模工作。

b.1號臺車襯砌澆筑完成后立即進行2號臺車襯砌澆筑工作，在1號臺車混凝土等強期間完成2號臺車混凝土澆筑。

c. 2號臺車襯砌澆筑期間完成前面超前底板鋼筋制安、止水安裝、模板安裝等準備工作。

d. 2號臺車襯砌澆筑完成立即進行前面超前底板的混凝土澆筑，在超前底板混凝土澆筑期間完成1號臺車卸模、移位、固定工作。

e.前面超前底板澆筑完成后立刻進行1號臺車襯砌澆筑，進入下一襯砌澆筑循環。

如此可以充分利用混凝土的等強時間使隧洞混凝土襯砌實現連續施工，最大程度地提高隧洞混凝土澆筑施工效率，并相應提高襯砌混凝土的施工質量，達到節約成本、環保施工的目的(隧洞雙臺車襯砌順序見圖1)。

圖1 隧洞雙臺車襯砌順序

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程見圖2。

圖2 施工工藝流程

3.2 操作要點

3.2.1 施工準備

3.2.1.1 技術準備

a.對水泥、鋼筋、砂石料、粉煤灰、外加劑、止水材料等主要材料完成取樣檢驗工作，按照ISO9001質量體系要求對檢驗合格材料做好標識，嚴禁不合格材料進場。

b.完成澆筑混凝土配合比設計與試驗，以及混凝土中擬摻用外加劑的生產性試驗。

c.鋼模臺車模板制作、安裝、調試完成。連接段的異形模板提前制作完成，封頭模板等鋼模準備到位。

d.完成施工測量放樣和洞壁的設計邊線檢查，挖除欠挖和松動巖石，保證混凝土襯砌厚度，對斷層、裂隙破碎帶等部位按照設計要求處理完畢。

e.對工人完成施工方案的技術交底工作。

3.2.1.2 物資、設備準備

a.混凝土拌和系統：采用2臺雙臥軸JS750型強制式拌和機。

b.混凝土運輸設備：采用9m3混凝土運輸罐車，每個工作面配4輛。

c.混凝土澆筑設備：采用HBT6013-5拖式混凝土輸送泵泵送混凝土入倉澆筑。

d.混凝土振搗設備：采用長軸插入式振搗器和附著式平板振搗器。

e.鋼筋制運安設備：鋼筋制作設備配備2套；運輸采用5t改裝型平板車；安裝采用2臺自制操作臺車；交直流焊機數臺。

f.襯砌模板設備：采用2臺廠家定制的12.15m電動行走、液壓收放模板鋼膜臺車。

以上機械、設備使用前需經過相關單位的聯合驗收，同時備足常用和易耗配件以及其他施工周轉性材料和所需小型設備等。

3.2.1.3 人員準備

滿足隧洞混凝土施工需要的木工、鋼筋工、電焊工、澆搗工、泥工、機械操作工、電工等，主要施工操作人員均必須在工程主體開工前到位。特殊作業工種先組織技術培訓考核工作并持證上崗，做好施工前的安全、技術交底工作。

3.2.2 底板施工

3.2.2.1 底板清基

隧洞底板清基采用鎬頭機、風鎬，由人工輔助完成。清除基面所有的浮渣，對有欠挖部位進行處理，以保證設計襯砌斷面尺寸。清基完成沖洗干凈后，經建設單位、監理單位、設計單位、地質勘察單位和施工單位進行隱蔽工程聯合驗收合格之后，進入下道施工工序。

3.2.2.2 底板鋼筋制安

3.2.2.2.1 鋼筋采購、試驗

a.鋼筋在符合質量條件的生產廠家購買，每批鋼筋均應附有產品質量合格證明書、出廠檢驗報告。進場后鋼筋應分類妥善存放，并做好明顯標識。

b.鋼筋在使用前需進行機械性能試驗，以同一爐(批)號、同一截面的鋼筋為一批取樣，進行抗拉和冷彎試驗。

c.鋼筋表面應潔凈無損傷，油漆、鐵銹等在使用前清除干凈，帶顆粒狀或片狀老銹的鋼筋不得使用。

3.2.2.2.2 鋼筋制作

檢查合格后的鋼筋由鋼筋加工廠按設計圖紙集中下料加工，按設計鋼筋規格形狀制作，加工后鋼筋允許偏差及圓鋼末端彎鉤長度均應滿足設計及規范要求。

3.2.2.2.3 鋼筋運輸安裝

鋼筋加工廠制作好的鋼筋由5t平板汽車運至各作業面，現場人工進行綁扎、焊接安裝。鋼筋數量、位置、搭接長度、焊縫、保護層均應符合設計及規范要求。根據設計縱向分縫，底板兩側矮邊墻應按設計和規范預埋邊墻鋼筋。

3.2.2.3 止水帶安裝

a.止水帶采用鋼邊橡膠止水帶，按設計指標要求向質量、信譽好的廠家采購并附出廠合格證和質量檢驗證明書，進場取樣檢測合格后方可使用。

b.止水帶安裝于相鄰先澆塊的結構縫面上，結合封頭模板的安裝加固同步進行。

c.橡膠止水帶在施工現場集中下料，盡可能做到整條安裝。橡膠止水帶的銜接應采用硫化連接，溫度控制在250～270℃，并適當加壓進行焊接，其搭接長度符合設計及規范要求。

3.2.2.4 模板安裝

底板兩端封頭模板采用定型木模板現場拼裝、固定。根據設計縱向施工縫位置(見圖3)，與底板兩側矮邊墻模板一并安裝完成。

3.2.2.5 底板及矮邊墻混凝土澆筑

a.混凝土澆筑前的各項準備工作全部完成后，邀請監理工程師對澆筑倉面組織隱蔽驗收，經監理工程師簽字確認合格后，方可開倉澆筑混凝土。

b.混凝土在拌和站生產，9m3混凝土罐車運至現場泵送入倉，人工平倉澆筑，插入式振搗器及平板振動器振搗密實。振搗應認真仔細，振搗頭不得觸及止水結構，以免損壞止水結構。最后底板面層混凝土由人工抹面壓光。

c.當混凝土養護強度達3.5MPa以上，可以拆除封頭模板，模板拆除后應及時覆蓋灑水進行養護。

根據隧洞雙臺車連續襯砌施工組織安排，底板混凝土施工應超前1號臺車10倉以上，方可滿足雙臺車連續施工要求。

圖3 縱向施工縫設置及詳圖(單位：cm)

3.2.3 邊頂拱鋼筋及埋件制安

3.2.3.1 鋼筋制安

鋼筋采購、試驗、制作同前底板鋼筋。鋼筋安裝流程如下：

a.底板及矮邊墻混凝土達到一定強度后，方可在上面進行邊頂拱鋼筋及埋件安裝施工。

b.鋼筋在加工廠分段制作完成后，由5t平板汽車運至各作業面，人工進行綁扎、焊接安裝。

c.鋼筋綁扎利用自制鋼筋安裝臺車(見圖4)施工，鋼筋臺車由鋼管搭設而成。根據隧洞輪廓尺寸，鋼筋安裝臺車設置上、中、下三層操作臺面進行操作，臺車底部設置滑輪便于行走，滑輪設有制動，保證臺車在鋼筋安裝過程中的穩定。

d.鋼筋的搭接采用綁扎和焊接兩種方式?，F場綁扎時必須按設計圖紙的尺寸和保護層要求施工。鋼筋網采用點焊與巖壁錨筋固定以保證混凝土保護層的厚度。在各排鋼筋之間，用短鋼筋支撐以保證位置準確。鋼筋焊接的搭接長度，單面焊為10d，雙面焊為5d。

邊頂拱鋼筋安裝應在臺車混凝土襯砌完成之前進行，一般超前4～5倉，不占用混凝土襯砌工期。

圖4 鋼筋綁扎設計圖(單位：mm)

3.2.3.2 預埋件安裝

隧洞邊頂拱襯砌待澆筑倉面預埋件主要是回填和固結灌漿孔預埋，埋管采用PVC管，外徑不小于4cm，厚度2mm。當倉面鋼筋制安完成后，采用上述規格PVC管進行預埋固定，要求預埋管穿過鋼筋層，孔位、孔斜符合設計要求，孔口用土工布包布條等彈性材料堵口保護，防止雜物落入及澆筑時混凝土堵塞，保證在混凝土澆筑過程中不產生移位(見圖5)。

圖5 灌漿預埋管設計詳圖

3.2.4 1號臺車移位、 固定

3.2.4.1 鋼模臺車定制

隧洞鋼模板襯砌臺車具有綜合成本低、結構可靠、操作方便、襯砌速度快、隧道成型面好等優點。為保證混凝土澆筑質量，脫模后呈良好輪廓，隧洞邊頂拱鋼筋混凝土襯砌采用長度12m的鋼模臺車。臺車由有資質的專業廠家制作完成，強度剛度經設計驗算滿足設計及施工要求。安裝拆卸由專業人員操作完成，出廠前進行組裝驗收合格后方可出廠。

3.2.4.2 臺車現場組裝驗收

為方便運輸，臺車出廠采用分體、分件運至施工現場，現場進行二次組裝，組裝完成后進行各個系統調試，調試正常后提交相關單位進行使用前驗收，驗收合格后方允許使用。

3.2.4.3 1號鋼模臺車移位固定

臺車在頂模架體與門架之間設有防傾翻裝置，可以使臺車行走及站立時保證穩定和安全。

當隧洞邊頂拱待澆筑倉面鋼筋和預埋件安裝完成后，報監理工程師驗收，通過后即可將1號襯砌臺車通過設置在底板面上的軌道行走到待澆倉面位置。根據施工組織，1號臺車就位前，擬澆筑部位前后倉混凝土已澆筑完成，屬于夾倉澆筑。就位后，由測量進行復測，同時進行模板清理及涂油，按設計襯砌中心線及腰線通過油缸校正鋼模，通過左右和對地絲杠進行模板及臺車整體固定，固定好后再次進行復測加固(見圖6)。

圖6 1號臺車就位固定

3.2.5 1號臺車混凝土澆筑

a.混凝土澆筑前的各項準備工作全部完成后，由監理工程師對澆筑倉面進行隱蔽驗收，經監理工程師簽字確認合格后方可開倉澆筑混凝土。

b.混凝土在混凝土拌和站生產，9m3混凝土罐車運至工作面，采用泵送入倉。

c.側墻混凝土由溜槽經兩側工作窗入料進行澆筑，為保證臺車受力均勻，兩側混凝土澆筑應對稱同步進行，分層厚度為30～50cm，兩側混凝土表面高差不大于50cm，以防止模板支撐移位，同時采用插入式振搗器振搗。

d.混凝土由頂模注漿口入料進行澆筑，頂拱澆筑時注意觀測混凝土注入情況，發現混凝土澆筑滿倉時應立即停止泵送混凝土，以避免頂部模板局部壓力過大，造成模板變形?；炷琳駬v采用附著式振搗器(見圖7～圖8)。

e.混凝土澆筑必須保持連續性，若超過允許間歇時間，則按工作縫處理。

f.模板拆除結合下一澆筑塊的模板安裝同步進行，采用鋼模臺車隨拆隨裝。為加快施工進度，在保證混凝土強度的前提下，一般先拆除邊墻的模板然后去安裝下一循環，再拆除拱頂模板。

圖7 隧洞襯砌混凝土入倉

3.2.6 2號臺車澆筑準備

3.2.6.1 移位、固定

根據施工組織安排，1號臺車在后，2號臺車在前，先進行1號臺車澆筑，后進行2號臺車澆筑，1號臺車混凝土澆筑期間進行2號臺車移位、固定及其他準備工作。

3.2.6.2 2號臺車堵頭模板、止水帶安裝

a.堵頭模板安裝。堵頭模板可根據開挖及一次支護情況架設，堵頭板一定要頂在巖面上。為防止U形螺栓受力過大，堵頭板的懸臂端要用斜撐頂緊。安裝時一定要進行嚴密封堵，并支撐牢固，以防混凝土澆筑時出現漏漿及變形。

b.止水帶安裝。止水帶安裝結合封頭模板的安裝加固同步進行。在每模的接縫處按照圖紙要求設置鋼邊橡膠止水帶，止水帶安裝左右兩側要均勻，離迎水面的位置要符合設計要求，同時要滿足安裝牢固，澆筑混凝土時不移位(見圖9)。

3.2.7 2號臺車混凝土澆筑

a.1號臺車混凝土澆筑結束后，直接連接泵管進行2號臺車混凝土澆筑，泵管內剩余混凝土由現場移動空壓機吹至泵車處利用。

b.澆筑同1號臺車。

3.2.8 超前底板澆筑

a.澆筑準備。2號臺車混凝土澆筑期間完成超前兩倉底板的鋼筋制安、止水安裝、端部及矮邊墻模板安裝工作。

b.底板澆筑。2號臺車澆筑結束后立即進行底板澆筑，泵管內剩余混凝土由現場移動空壓機吹至泵車處利用。

3.2.9 1號臺車接續澆筑

a.澆筑準備。超前底板澆筑期間，1號臺車混凝土已達到強度要求，進行相應的卸模、移位、固定等澆筑準備工作。

b. 1號臺車接續澆筑。超前底板完成澆筑后即刻進行1號臺車接續澆筑，進入下一個施工循環。

圖9 2號襯砌臺車封模圖

4 結 語

杭州市千島湖配水工程施工13標的實踐證明:采用隧洞雙臺車連續襯砌施工技術，充分利用第一輛單臺車混凝土等強時間進行隧洞混凝土連續澆筑，有效解決了單臺車襯砌效率低、相對進度慢的難題。同時可以利用第一輛臺車襯砌結束后的剩余混凝土，即降低成本又達到環保施工的目的，使得原來工期滯后的問題得以解決，為保證整個千島湖引水工程按期通水奠定了基礎，為工程按期發揮效益做出了貢獻。該技術的成功應用可為類似工程提供借鑒。