超大超深輸水工程盾構工作井內襯施工技術研究

胡曉軍

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410010）

1 工程概述

1.1 工程概況

珠江三角洲水資源配置工程輸水干線鯉魚洲取水口至高新沙水庫段LG06#工作井均采用明挖逆作法施工，工作井工作內容包括土石方開挖、內襯混凝土澆筑、洞門墻混凝土澆筑等土建工程（圖1）。其主要工程見表1：

圖1 LG06#工作井平面位置示意圖

表1 主要工程量表

1.2 工作井設計參數

工作井其結構外徑為35.9 m，上部1.2 m 厚18 m深內襯墻內徑為31.1 m，下部1.5 m 厚內襯墻內徑為30.5 m。圍護結構為地連墻，地連墻深度超過設計井底7.5 m 左右。設計參數詳見表2，設計圖見圖2。

表2 工作井主要參數表

圖2 工作井剖面圖

2 內襯工程施工工藝

工作井內襯墻施工為逆作法及順作法相結合的方式，圍護結構施工完成后，開挖施做壓頂梁及擋墻，混凝土強度達到設計要求后，進行工作井基坑開挖。工作井基坑開挖分為土方開挖和石方開挖，土方開挖循環進尺為4.5～5.0 m，內襯墻液壓鋼模混凝土澆筑高度為4.5 m。每一循環開挖完成后，進行地連墻等結構基面處理，安裝鋼筋和預埋件及模板，最后進行混凝土澆筑和養護。石方開挖循環進尺為2.25 m，需進行爆破開挖，爆破時需控制爆破對現有混凝土的影響，主要控制最近混凝土齡期和爆破點距離混凝土的距離。

LGO6#工作井從地面至第11 層（標高-38.85 m）為逆作法施工；從第11 層底部高程-38.85 m 位置，往下至井底高程-56.95 m（皮帶機底座坑底標高-59.45 m）位置為順作法施工，順作法開挖過程中，在洞門位置施工兩道環梁作為支撐體系。逆作法施工采用特制液壓自爬鋼模施工，順作法采用滿堂架+鋼模施工。具體流程圖如圖3所示。

3 鋼筋施工

工作井內襯及底板鋼筋通過吊車或龍門吊進行轉運。鋼筋轉運分兩步進行：先從鋼筋半成品擺放區將鋼筋吊運至工作井基坑底部，再從工作井基坑底部將鋼筋吊運至施工平臺進行安裝。

圖3 工作井逆作法施工流程圖

1）第一步鋼筋轉運。本次鋼筋轉運可根據實際需求量吊運成捆鋼筋半成品，單次轉運鋼筋重量可根據現場情況確定，不宜過重。吊運設備可采用現場龍門吊或汽車吊進行，若采用汽車吊吊運，則需根據吊運距離計算吊運重量，不能超重。

2）第二步鋼筋轉運。鋼筋吊運至工作井內后，根據現場施工需求，采用人工搬運遞送的方式將鋼筋逐根送至鋼筋施工平臺。鋼筋加工平臺采用扣件式鋼管搭設，鋼管采用Φ48×3.0 mm 鋼管，扣件采用符合國標（GB 15831）要求的標準扣件，鋼管接長采用對接扣件。因施工平臺承載力有限，平臺上堆放鋼筋不能超過平臺承重。

鋼筋筋安裝前搭設樣架鋼筋和架立鋼筋，然后安裝結構鋼筋。鋼筋的安裝可采用預制的砂漿墊塊，通過預埋的扎絲綁扎固定在鋼筋上，加墊在鋼筋和模板之間。

4 預埋件安裝

鋼筋施工時，需進行預埋件安裝，預埋件主要包括：內襯液壓自爬模爬升架體預埋件、底模吊掛鋼絲繩預埋件、工作井基坑樓梯預埋件等。預埋件安裝時，要求穩固牢靠，防止混凝土澆筑振搗時發生偏移。預埋位置準確，精度要求高，安裝完成后必要情況下需進行復測。對有開口/開孔的預埋件，需對端口部位進行保護，防止澆筑混凝土時堵塞、污染。預埋件的精度要求控制在10 mm 以內。

5 模板工程

通過市場調研和方案比選，本工程采用定制液壓自爬鋼模，整套鋼模重量約150 t，根據工作井標準層4.5 m 的分層高度，本套液壓自爬鋼模防護高度總共為4 層，總高度18 m，鋼模采用液壓自爬模爬升體系，換倉移位時可無需吊裝設備配合，鋼模通過自身結構達到穩固狀態，無需其他支撐措施。總體操作簡便，效率高。

5.1 液壓自爬鋼模平面結構

本工程地下井內部周長最大為97.7 m，采用液壓自爬模爬升體系，平面上共布置16 組液壓自爬模爬升單元塊，每組爬升單元上配置1 套子口單元塊及1 套母口單元塊。單個液壓自爬模爬升單元塊模板標準長度為6 m，高度為4.65 m，每個單元塊配置2 套液壓自爬模及4 套模板支撐桁架及2 套模板，模板桁架平臺配置見圖4、圖5。

圖4 單元塊模板桁架配置圖

圖5 工作井單元模板支撐桁架平面布置圖

5.2 液壓自爬鋼模立面結構

工作井開挖標準層層高為4.5 m，液壓自爬模只用于標準層結構；根據現場施工組織要求，外防護高度為4 層，液壓自爬模設計總高度為18 m；液壓自爬模立面共設置4 層操作平臺。液壓自爬模架體埋件掛座共配4 層周轉使用，施工狀態下單個液壓自爬模架體導軌分別有3 個掛座與結構連接，且掛座與上部掛座拉結，拉結材料為D20 高強螺桿。液壓自爬模架體導軌離結構邊緣為200 mm。具體剖面如圖6：

圖6 液壓自爬模機位平臺剖面圖

由于內襯墻厚度由1.2 m 變化到1.5 m，變化為300 mm。墻體每次內縮≤50 mm 時，爬模架體可通過自身斜爬功能爬升通過；如墻體內縮大于150 mm 時，需提前設置過渡墊盒，確保每次爬升收縮直接通過。

5.3 預埋件埋設

液壓自爬模采用固定式墻面掛座（300 mm），掛座設有2 根M30 高強螺桿與結構連接，連接形式為預埋結構連接，并設置高強螺栓固定，工作井墻體最小厚度為1 500 mm，在高強螺桿進行初擰后24 h 內進行終擰，在終擰后的1 h 后，48 h 內要對其進行檢測驗收。掛座和結構外沿樓板接觸處設有墊板，墊板尺寸為150 mm×150 mm×10 mm（與樓板接觸處）與230 mm×100 mm×20 mm（與掛座接觸處），以增大受力面積防止結構樓板壓壞。

雙埋件系統預埋件螺桿直徑為D20，材料為45#鋼；受力螺栓直徑為M30，8.8 級；模板上根據施工圖紙現場開好預埋爬錐孔，并在合模前將預埋件安裝上（圖7）。

5.4 液壓系統

本工程共配有3 套液壓泵站及12 根油缸，周轉使用。單個泵站功率為5.5 kW，1 臺泵站可同時控制4 根油缸進行爬升。液壓油缸額定壓力為40 MPa，工作荷載60 kN；爬升速度約為0.1 m/min。

5.5 鋼模爬升流程

本套液壓自爬模的爬升流程如圖8 所示。

5.6 鋼模拆除流程

本套液壓自爬模的拆除流程為：拆除液壓系統—→解開爬升架體及模板桁架—→整體拆除爬升架體—→拆模整體拆除模板及模板桁架—→拆除上層掛座—→拆除完成。

圖7 預埋件組成示意圖

圖8 液壓自爬模的爬升流程圖

5.7 底模設置

底模采用鋼模封堵，封堵在鋼筋安裝之后、液壓鋼模安裝之前。采用定制鋼模，垂直于地連墻面放置，鋼模穿孔，將預埋的吊掛鋼絲繩與鋼模連接固定，同時將穿過鋼模的內襯墻縱向主筋與鋼模連接，達到固定底模的作用。鋼模拼裝前在鋼模周邊粘貼雙面膠以消除模板間縫隙，特殊情況下可采用泡沫膠進行堵縫，在拆模后將泡沫膠完全清理。

6 混凝土工程

6.1 基面處理

內襯混凝土基面鑿毛采用風動機鑿毛。對于鑿毛，有以下要求：

1）先澆筑的混凝土必須在達到強度后鑿除混凝土表面的水泥砂漿和松軟層。

2）鑿毛應使露出新鮮混凝土面積不低于75%。

3）采用點式鑿毛時，為了保證鑿毛面的美觀，凹坑按照梅花型布置，但縱向施工縫由于受相鄰段襯砌漏漿影響，不建議采用點式鑿毛。

4）風動機鑿毛時混凝土應達到10 MPa。

5）清除混凝土鑿毛面的雜物，用水或高壓空氣清理干凈混凝土表面。

6.2 混凝土澆筑

1）內襯墻混凝土厚度分為1.2 m 和1.5 m 厚，根據施工藍圖倉面最大高度為4.5 m，澆筑時分層高度為0.3 m，整理出倉面混凝土方量分析表如下：

表3 倉面混凝土方量分析表

1）混凝土分層分塊與澆筑級配。工作井內襯混凝土分層高度為4.5 m，分層高度與土方開挖時高度保持一致，做到“一挖一襯”。每一環上，原則上一次性澆筑，不再分倉。若遇到特殊情況，或工作面未完全開挖到位，可分兩倉澆筑。此時需按要求對施工縫進行鑿毛、刷滲透結晶等防水措施。

工作井底板混凝土一次性澆筑完成，澆筑前要采取溫控措施，控制混凝土硬化過程中產生的熱量，防止內部高溫燒壞混凝土。具體參考后期相關專項方案。

工作井內襯混凝土主要采用二級配澆筑；對鋼筋較密集的部位以及過流面可采用一級配澆筑。

2）混凝土入倉方式。根據工作井的結構特點和場內的施工布置，以及其他相關要求，內襯混凝土入倉方式采取“緩降器＋液壓布料桿”的澆筑方式。混凝土下料采用緩降器，單個工作井布置2 處（一用一備），通過預埋在上部混凝土上的埋件固定。緩降器將混凝土送入布料桿中，布料桿再將混凝土送入倉面中。

3）混凝土平倉與振搗。混凝土泵車和塔機澆筑混凝土時，要求泵車和緩降機合理布置搭配，下料均勻，滿足規定的鋪料厚度，然后用振搗器平倉。

混凝土通過緩降機送入布料機后，布料機將混凝土送入倉內。送倉分兩步進行完成混凝土澆筑，具體為：

第一步：布料機在液壓自爬鋼模的第一層下料口下料（下料口距模板底部在2.0 m 位置）。每次下料厚度為30 cm 左右，不能一次下料過高，同時按照順時針或逆時針方向，逐孔下料行程閉合圓圈，完成內襯墻首層澆筑。按照這種順序分層澆筑混凝土至第一層下料口高程位置。

第二步：將第一層混凝土下料口進行封堵，封堵方式根據鋼模廠家提供的特制構件進行封閉。封閉完成后，在液壓自爬鋼模的頂口進行混凝土下料，下料原則同第一步：每層30 cm，環形澆筑，直至澆筑完全倉混凝土。

7 混凝土養護和表面養護

混凝土澆筑后，之所以能逐漸凝結硬化，主要是因為水泥水化作用的結果，而水化作用則需要適當的溫度和濕度條件，因此為了保證混凝土有適宜的硬化條件，使其強度不斷增長，達到設計強度要求，必須對混凝土進行養護。

7.1 內襯混凝土養護

內襯混凝土澆筑完后，在12 h 內開始養護，抗滲混凝土必須保溫保濕，養護天數不少于14 d。養護用水采用對混凝土無腐蝕的自來水進行養護。

內襯混凝土前期為帶模養護，采取帶模包裹、澆水、噴淋灑水等措施進行保濕、潮濕養護。為了保證順利拆模，可在混凝土澆筑后48～72 h 后略微松開側面模板，并繼續澆水養護至拆模后再繼續保濕至規定齡期。

內襯混凝土拆模后，對混凝土面涂刷養護劑進行養護。混凝土養護指派專人進行。混凝土拆模時，芯部混凝土與表層混凝土之間的溫差、表層混凝土與環境之間的溫差均不得大于20℃。混凝土養護期間，混凝土內部的最高溫度不宜高于65℃，在炎熱和大風干燥季節，應采取有效措施防止混凝土在拆模過程中開裂。混凝土在冬季和炎熱夏季拆模后，若天氣產生驟然變化時，應采取適當的保溫（寒季）隔熱（夏季）措施，防止混凝土表面溫度受環境因素影響（如暴曬、氣溫驟降等）而發生劇烈變化。

7.2 底板混凝土養護

工作井底板混凝土為大體積混凝土，在澆筑完成后6～18 h 內即開始養護，養護采取流水、灑水或噴霧等方式，經常保持混凝土表面濕潤。對較長暴露面一般部位養護21 d，重要部位不少于28 d。有特殊要求的部位按監理人的要求適當延長養護時間。

同時，除常規養護外，需在混凝土內部布置冷卻管和溫度傳感器，通過循環水，攜帶大量的水化熱，根據水化熱絕熱溫升、實測溫度控制調節流量、流速和開停通水時間。保證混凝土內部不應水化熱溫度過高而損壞混凝土。

7.3 混凝土表面保護

混凝土在強度達到2.5 MPa 前，不得使其承受行人、運輸工具、模板、支架及腳手架等荷載。

8 順作法施工

逆作法施工完成至編號11 倉就開始進入順作法施工階段。順作法首先開挖至-48.35 m 高程時，施工洞門處環梁編號12 倉，等強后開挖至標高-52.35 m 高程，施工洞門處環梁編號13 倉，等強后開挖至-56.95 m底高程，完成垂直皮帶機底坑開挖后，澆筑墊層、底板編號14 倉及混凝土面層,待底板混凝土強度達到設計值80%后,拆除環梁編號13 倉,順作法完成內襯墻及洞門墻編號15 倉至-49.35 m 高程。待洞門墻編號15 倉混凝土強度達到設計值80%, 向上拆除環梁編號12倉，完成內襯墻及洞門墻編號16 倉施工。至此完成所有內襯墻施工。

順作法時，對于圓弧形內襯墻部分，采用液壓自爬鋼模的面板作為弧形內襯墻的模板，其他結構采用P3015 等規格鋼模。施工環梁時，采用Φ48×3.0 mm 扣件式鋼管搭設支撐體系和操作平臺進行模板及鋼筋施工；施工內襯墻時，采用Φ48×3.0 mm 扣件式鋼管搭設滿堂架作為支撐體系，滿堂架四周加設挑桿形成操作平臺進行模板、鋼筋安裝。

9 結 語

珠江三角洲水資源配置工程旨在解決深圳、東莞、廣州南沙等地發展缺水問題的同時，有效改變以往受水區單一供水格局，提高城市的供水安全性和應急保障能力，對保障城市供水安全和經濟社會發展具有重要作用，同時也將對粵港澳大灣區發展提供戰略支撐。本文從珠江三角洲水資源配置工程工作井內襯施工實踐出發，針對輸水工程超深工作井內襯施工施工技術展開技術分析研究，總結了一套內襯混凝土施工先進施工技術，對類似工程提供了寶貴借鑒意義。