輸水隧洞混凝土襯砌施工重點及難點淺析

游玲峰

（福建路港（集團）有限公司，福建 泉州 36200）

混凝土襯砌是隧洞施工中的重要施工環節，必須綜合考慮各種情況，掌握施工中可能出現的難點和重點，以保證襯砌混凝土具有足夠的強度、耐久性和安全性能[1]。輸水隧洞混凝土襯砌施工，可采用沿線避開不利地質條件和地形，由于施工時受環境、氣候條件的影響不大，采用的路線也較短，沒有占用耕地，沒有污染，能夠保障水質和安全運行。為了保證隧洞混凝土襯砌施工的質量，保證輸水隧洞的安全，必須采取先進合理、技術可行、經濟合理、安全可靠的輸水隧洞混凝土襯砌施工技術。承德輸水隧洞工程長5320 m，斷面開挖寬3 m，高3.3 m，地層巖性以礫巖、凝灰巖為主，隧道工程更加復雜，對混凝土襯砌施工要求更高，施工中應熟練掌握混凝土襯砌的重難點，從而達到良好的襯砌效果。

1 工程概況

承德輸水隧洞工程長5320 m，無壓隧洞，坡度1/2000，為城門洞型，開挖斷面寬3 m，高3.3 m。地層巖性以礫巖、凝灰巖為主。圍巖類別為Ⅱ類～Ⅴ類，Ⅳ類Ⅴ類圍巖采用鋼筋混凝土襯砌，詳見圖1、圖2。1#支洞位于K1+645位置，長486 m。2#支洞位于K3+946位置，長206 m。由于隧洞施工面狹小，無法做到襯砌與開挖同步進行，只能采用隧洞開挖完成后進行襯砌。

圖1 Ⅴ類圍巖襯砌剖面圖

圖2 Ⅳ類圍巖襯砌剖面圖

2 混凝土襯砌施工重點和難點分析

2.1 模板選擇

輸水隧洞模板的選擇決定了混凝土外觀及施工進度。本項目底板及腋角采用木模板，邊墻及拱頂模板在小型模板臺車、木模、現場組裝小型組合鋼模三種方案中比選。

木模移動速度快，但是組裝速度較慢，影響施工進度，且混凝土外觀較差，所以不予考慮。小型模板臺車速度快、混凝土外觀較好，但是本工程需要混凝土襯砌的Ⅳ類Ⅴ類圍巖不集中，總共有26段，由于隧洞狹小，每次移動模板前需先移動混凝土輸送泵，整個過程耗費時間長，所以小型模板臺車不適用本工地。

現場組裝小型組合鋼模，拼裝速度較快且移動方便，混凝土外觀較好，兼具木模和小型模板臺車的優點，項目最終選用現場組裝小型組合鋼模，每段端頭采用木模封堵。

小型組合鋼模中，每個襯砌段12 m，鋼模厚2 mm、寬1 m，每段弧頂36塊，邊墻24塊，塊與塊之間塞土工布防止漏漿，打孔穿螺絲連接用螺母鎖緊。采用格柵鋼架、50 cm鋼管、頂托、方木進行支撐，鋼管間距原則上為50 cm。為了便于工人進行拆挪泵管、混凝土振搗，對鋼管間距進行適當調整，見圖3。每個斷面配2套鋼模，采用跳倉澆筑。

圖3 模板支護示意圖

2.2 混凝土養護

輸水隧洞洞內溫度較低，混凝土強度增長較慢，養護時間較難確定。根據現場混凝土回彈和同條件試塊抗壓試驗結果來看，大約需45 d左右混凝土才能達到設計強度，現場實際養護時間應不少于30 d。

3 應對措施

3.1 觀察拱頂混凝土密實性

輸水隧洞混凝土襯砌模板采用全封閉施工，無法直接觀察頂拱混凝土密實情況[2]，因此確保頂拱混凝土密實，是施工過程中的一大難點。

本項目采用混凝土觀察孔來檢查混凝土密實情況，觀察孔的布置原則為：在頂拱開挖最高位置預埋2根～3根PVC管，PVC管直徑5 cm，采用鐵絲將PVC管與鋼筋綁扎固定，PVC管頂端距離巖石約5 cm，待觀察孔混凝土溢流后，方可停止澆筑。

3.2 隧洞設置錯車洞

工程輸水隧洞開挖斷面較小，見表1，整個隧洞最寬處僅3 m，混凝土攪拌車無法在隧道避車，只能依靠隧道內設置錯車洞。

表1 承德輸水隧洞工程開挖斷面

考慮到工程投資，錯車洞不能無限設置。根據《水電水利工程地下工程施工組織設計導則》（DL/T 5201-2017）第11.3.3條款，采用自卸汽車運輸時，單向行駛自卸汽車的調頭，可設置錯車洞，錯車洞的距離一般為150 m～300 m。

根據現場情況，采用每200 m左右在巖層較好位置設置一個錯車洞，錯車洞支護采用打錨桿、支鋼筋網片、噴射混凝土組合支護方式。Ⅳ類Ⅴ類巖層由于巖層較差，原則上不設置錯車洞。由于錯車洞個數有限，在襯砌混凝土施工時，每個工作面大部分時間是2輛～3輛混凝土攪拌車在洞內行駛，對交通通行造成影響，最佳解決方案是在每個工作面設置1名專職交通指揮人員，利用對講機對司機進行指揮調度，避免隧道內交通堵塞甚至碰撞，影響工程施工。

3.3 及時處理滲水

工程隧洞底板高程低于附近村莊河道及居民水井高程，見表2，再加上隧洞巖石裂隙較為發育，見圖4。隧洞開挖后，附近村民水井干枯、河道水位下降，水流向隧道內，洞內滲水涌水量大，可達到504 m3/h，見表3。如果對滲漏、涌水和流水沒有進行及時處理，就不能保證混凝土的澆筑質量。洞內處理措施主要為：設計采用每6 m拱頂設置一個10 cm的排水孔，排水孔入巖2.5 m。

表2 承德輸水隧洞工程高程統計

表3 承德輸水隧洞工程滲水量統計

圖4 承德水水隧洞巖石裂隙發育

根據本工程滲水量大的特點，項目部對拱頂排水孔進行適當加密。在邊墻位置出現局部滲水的地方，采用打入引流管引流，在管周圍進行注漿，待注漿強度達到要求后，關閉引流管的閥門。對邊墻出現大面積滲水的，處理滲水較為困難的部位，可以借鑒交通洞排水的方法，采用鋪軟式排水管加防水卷材，將水引流至預埋的橫向排水管中。由于采用防水卷材，造價較大、施工較慢，在小型水利輸水隧洞中，一般使用較少，本項目只使用了一次。洞外處理措施主要是對附近村莊的水井進行重新鑿打，加大水井深度，保證水井底高程低于隧道底高程2 m以上，確保水井有一定存水量，減少隧洞滲水量。

3.4 定制小型混凝土攪拌車

由于隧洞面狹小，最寬處僅3 m，無法采用市場上的攪拌車運輸混凝土，采用小型拖拉機運輸混凝土，運輸過程無法進行攪拌會導致混凝土初凝。在洞口設置混凝土輸送泵，存在長度太長容易堵管的問題。在洞外進行混凝土干拌，將干拌料運至洞內，在洞內設置小型攪拌機進行濕拌，存在施工速度慢，配合比不均勻，洞內空間有限操作困難。

針對以上情況，項目部聯系專業機械廠家，根據隧洞的尺寸，定制小型混凝土攪拌車，寬2 m、高2.4 m、容量約為1 m3，每個斷面配置4輛，進度和質量得到顯著提高，快速解決了混凝土運輸的問題。

因混凝土攪拌車出料口低于混凝土輸送泵進料口約20 cm，本項目采用砼攪拌車的出料口出料至電動小型輸送帶上，由輸送帶運輸至輸送泵的進料口。同時為減少堵管概率，混凝土輸送泵距離澆筑倉現場控制在50 m以內。

4 結語

隧洞混凝土襯砌施工一定要根據不同的施工環境和技術要求，對混凝土施工的重點和難點進行全面分析，提出切實可行的措施建議，以滿足混凝土襯砌施工的質量、進度和投資要求。

承德輸水隧洞混凝土襯砌工程結合現場實際情況，對襯砌中存在的頂拱混凝土密實性差、開挖斷面小、滲水處理不及時、混凝土運輸速度慢等問題，提出了較為合理有效的措施建議，為隧洞工程的施工安全提供保障。