導流洞出口導向墻混凝土施工技術研究

葛方勇

摘 要：新疆大石峽水利樞紐工程是國務院確定的172項節水供水重大水利工程之一，導流洞工程是前期工程的關鍵項目。導流洞全長1200m，開挖后斷面為22m×19.4m～16m×11.6m（高×寬）的城門洞型式，開挖斷面面積約400㎡，屬于特大斷面隧洞。考慮到導流洞出口圍巖條件較差，為確保導流洞出口洞臉開挖施工安全、質量，采取在洞臉處設導向墻，利用洞臉的導向墻進行管棚超前支護施工，對導流洞出口順利進洞開挖施工具有積極的促進意義。

關鍵詞：新疆大石峽;導流洞;導向墻;管棚

1 概況

大石峽水利樞紐工程位于新疆阿克蘇地區庫瑪拉克河中下游溫宿縣與烏什縣交界處，以庫瑪拉克河河道中心為界，左岸為溫宿縣，右岸是烏什縣。導流洞布置在左岸，為城門洞型式，全長1200m，縱坡i=6.667‰，進口底板高程1487m，出口底板高程1479m，導0+046.86～導0+95.386段設置彎道，彎道半徑60m，轉角為36.34°。導流洞出口上覆巖體厚度17～20m，圍巖弱風化為主。巖性為巨厚層西域組砂礫巖，巖層走向NE70～80°，傾向SE，傾角15～20°。斷裂構造不甚發育，巖體完整性較好，圍巖極不穩定，圍巖以Ⅴ類為主。考慮導流洞出口段圍巖情況較差，設計采用管棚超前支護施工，為確保管棚施工質量，在實施前先進行導向墻施工。

2 導流洞出口導向墻施工方案確定

導流洞出口分上下半洞施工。上半洞進洞開挖前先進行導向墻施工，導向墻施工過程中預埋導向管;導向墻施工完成后進行管棚施工。

管棚施工采用在洞口預留核心土法，使用CM351鉆機配Φ110鉆頭造孔，人工配合機械安裝管棚鋼管，鋼管長度4.5m，縱向間距3m，環向間距0.4m，仰角5度。管棚注漿壓力根據現場試驗確定，一般不超過1MPa。管棚超前支護完成后再進行導流洞出口上半洞洞挖施工。上半洞洞挖完成后，先對導向墻進行接腳施工，確保導向墻底部在導流洞底板基巖上，再進行下半洞施工。

3 施工工藝技術

3.1 施工準備

導流洞出口洞臉位置具備導向墻施工條件，施工道路和施工用電準備就緒，加工支撐導向墻混凝土的拱架和模板，混凝土拌和站準備好混凝土的拌制，相關原材料運輸到位。

3.2 導向墻施工方法

導流洞出口導向墻位于導流洞出口D1+200至D1+202處，采用C25混凝土澆筑施工，截面尺寸為0.8m×2m。

3.2.1 底模施工方法

洞臉位置石方開挖采用預裂爆破法，將洞臉位置需要開挖的部分進行預裂爆破。利用反鏟挖掘機和20t雙橋自卸車先運出兩側拱架位置的石渣，再進行導向墻的施工，待導向墻施工完成后再清運核心土石渣。

各項準備工作完成后，先使用拓普康IS302全站儀放樣洞臉設計輪廓線，按設計輪廓線安裝導向墻底模支撐鋼拱架。支撐拱架采用4榀I18鋼拱架，每榀間距0.6m。鋼拱架分為5段，其中弧形段3段、豎直段2段。段與段之間采用連接鋼板和M20×6mm高強螺栓進行連接。鋼拱架在加工場采用工字鋼冷彎機加工成型后，利用3m³裝載機運至現場，現場作業人員利用預留下的核心土作為施工平臺，拼裝支撐拱架。支撐拱架全部拼裝完成后，采用2m長Φ20鋼筋、環向間距1m將連接支撐拱架連接成一個整體。

支撐拱架全部完成后，在拱架上部鋪設2m長、0.3m寬、5cm厚的木板，用鐵絲將木板與鋼拱架固定牢靠，形成導向墻底模。

3.2.2 導向管安裝方法

導向墻底模形成后，進行導向墻內的鋼拱架與導向管安裝。導向墻內設置3榀鋼拱架，鋼拱架間距0.8m，由I20a工字鋼制作而成。I20a工字鋼同樣分為5段，采用10mm連接鋼板和M20×6mm高強螺栓進行連接。鋼拱架件采用2m長Φ20鋼筋連接，環向間距1m。

根據設計圖紙要求，導向管共有41根，采用2m長的Φ127mm×4mm無縫鋼管環向間距0.4m布置。安裝時，先對導向管的位置進行精準放樣后，采用點焊連接的方式將導向管和I20a鋼拱架進行臨時固定，然后用Φ12定位鋼筋焊接進行固定，導向管安裝時應注意有1°的仰角。

導向管安裝完后進行側模和頂模安裝，模板采用1.5cm厚木板制作，分節長度不小于1m，現場拼裝。側模和頂模采用內拉外撐，內部使用Φ12的拉錨鋼筋與鋼拱架連接，外部采用Φ48鋼管縱橫圍囹加固，頂模在左右腰間和最頂部預留澆筑窗口。

安裝側模前，用土工布，線毯等物品將導向管進行封堵，防止混凝土澆筑作業時將混凝土灌入導向管中。

3.2.3 混凝土澆筑施工方法

導向管、模板驗收合格后，即可進行混凝土的澆筑。混凝土在拌和站拌制，8m³混凝土罐車運輸，挖掘機配合人工入倉的模式進行澆筑作業，混凝土拌制時應根據當日氣溫適當延長拌制時間。澆筑時應從導向墻的兩側同時開始澆筑，兩側澆筑混凝土面高差不得大于1m。采用插入式振搗器振搗混凝土，振搗器與側模保持5～10cm的距離，插入下層混凝土5～10cm。密實的標志是混凝土停止下沉，不再冒出氣泡，表面呈現平坦、泛漿。振搗器振搗鋼筋附近部位混凝土時，不得觸及模板及導向管。振搗完畢，邊振搗邊徐徐拔出振搗器，杜絕在停振后把棒拔出的現象，以免造成混凝土空洞。澆灌混凝土時，同時派人檢查模板的變形情況，如有變形、移位或沉陷等現象立即停止澆筑，待校正處理好后方可繼續澆筑。

3.2.4 混凝土養護、拆模

由于導流洞出口導向墻施工安排在冬季，該時段氣溫較低，為保證混凝土施工質量，混凝土澆筑作業安排在白天氣溫較高時段進行，澆筑完成后及時用線毯、毛布等在頂模上方進行覆蓋，同時根據實際情況，搭設了暖棚，采用火爐或電暖器升溫的方式進行保溫。

導向墻混凝土強度達到設計值70%以上拆模，進行下一工序的施工作業。

混凝土冬季施工措施：

3.2.4.1 在設計配合比時考慮添加早強防凍劑;

3.2.4.2 混凝土拌合中采用熱水拌合延長攪拌時間，混凝土罐車采取保溫措施;

3.2.4.3 澆筑完成的混凝土及時采取保溫措施。

4 結語

新疆大石峽水利樞紐工程導流洞屬于特大斷面隧洞，施工難度大、工期緊，通過在導流洞出口采用導向墻進行管棚超前支護施工，不僅確保了導流洞出口洞臉的安全穩定和順利進洞施工，而且對洞內安全作業、質量控制都起到積極的促進作用，也為類似工程起到借鑒的意義。

參考文獻：

[1]張敏，復雜地質條件下大斷面隧道“零”進洞工法技術體系及應用研究，成都理工大學，2009

[2]王夢恕，中國隧道及地下工程修建技術[M]，北京：清華大學出版社，2010