小斷面長距離斜洞混凝土施工技術(shù)的研究與實(shí)踐

李 建 洋， 曹 呂 軍， 劉 斌

(中國水利水電第五工程局公司，四川 成都 610066)

1 概 述

山西省晉中東山供水工程輸水線路施工二標(biāo)為1#隧洞部分洞段，上接輸水線路施工一標(biāo)，標(biāo)段分界點(diǎn)為1#隧洞SBE5+340，下接輸水線路施工三標(biāo)，標(biāo)段分界點(diǎn)為1#隧洞SBE15+455。該標(biāo)段主洞段長約10.115 km，施工布置3條支洞(支洞長分別為569 m、365.5 m、541 m)。1#隧洞為無壓輸水隧洞，斷面形式為城門洞型(凈寬2.5 m，凈高2.96 m)，采用全斷面鋼筋混凝土襯砌。

目前隧洞襯砌多采用常規(guī)的洞外混凝土拌制，然后由混凝土罐車運(yùn)輸至作業(yè)面入倉。而該標(biāo)段的1-3#施工支洞為斜井(坡度較大，為19.64°)，其控制的主洞段斷面小、距離長，若采用常規(guī)的洞外拌制混凝土用礦用絞車牽引平臺車組合的混凝土罐車運(yùn)輸則顯得洞內(nèi)空間不足。為此，項(xiàng)目部技術(shù)人員通過調(diào)整施工工藝，采用洞外拌制干料，再使用前期開挖的運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)輸至作業(yè)面，利用混凝土攪拌輸送一體泵進(jìn)行二次攪拌直接泵送入倉，解決了斜井運(yùn)輸困難問題，提高了工作效率。該工程的實(shí)踐成功，為今后小斷面輸水洞地下工程襯砌提供了一定的經(jīng)驗(yàn)，可供借鑒。筆者詳述了具體的研究過程。

2 混凝土施工技術(shù)的研究與實(shí)踐

2.1 混凝土干料拌和站的設(shè)置

根據(jù)該工程的現(xiàn)有施工場地及施工工藝特點(diǎn)將拌和站安裝位置設(shè)計(jì)在洞外軌道上[1]，拌和站攪拌主機(jī)的出料口正對中軌道中間，其支腿分別設(shè)立在軌道兩側(cè)。混凝土干料[2]經(jīng)攪拌后直接卸料至停在軌道上的平臺車上的集料箱內(nèi)，經(jīng)礦用絞車牽引臺車運(yùn)輸至斜井底部(圖1)。將拌和站的安裝位置設(shè)計(jì)在軌道上，既節(jié)省了二次裝運(yùn)成本，又節(jié)省了時(shí)間，進(jìn)而提高了施工效率。

圖1 洞外拌和站的設(shè)計(jì)

2.2 斜井段運(yùn)輸安全保證措施的研究

斜井段每隔100 m在洞頂安裝一高清視頻攝像頭及報(bào)警器，監(jiān)控視頻主機(jī)顯示器設(shè)在礦用絞車房內(nèi)。礦用絞車牽引平臺車在斜井段的整個(gè)運(yùn)輸過程均在礦用絞車司機(jī)的監(jiān)視范圍內(nèi)，如出現(xiàn)跳軌等異常情況可及時(shí)剎車并檢修，報(bào)警器隨礦用絞車的行走報(bào)警，用以提醒在斜井段內(nèi)的行人注意避讓。視頻監(jiān)控情況見圖2。

圖2 斜井內(nèi)視頻監(jiān)控

2.3 斜井底部平臺車物料卸裝設(shè)備的設(shè)計(jì)

在斜井底部與主洞交叉口的拱頂安裝了一臺10 t可水平移動(dòng)的電動(dòng)葫蘆[3]，其行走軌道焊接在一次支護(hù)的鋼支撐上。為確保安全，在頂拱行走軌道兩側(cè)設(shè)置了長度為3 m的Φ25錨桿用以提拉加固軌道。

首先，將平臺車放送至斜井底部的電動(dòng)葫蘆下，再用電動(dòng)葫蘆將平臺車上裝物料的集料箱提升脫離平臺車，經(jīng)電葫蘆爬行軌道將集料箱運(yùn)送至附近的自卸車頂部，最后用電葫蘆將集料箱放入自卸車內(nèi)，從而完成平臺車上的物料裝卸倒運(yùn)工作(圖3)。因?qū)嶋H操作空間受限，采用電動(dòng)葫蘆對物料進(jìn)行裝卸安全、高效，節(jié)省人力。

2.4 混凝土攪拌輸送一體機(jī)上料裝置的改裝

混凝土攪拌輸送一體機(jī)原送料系統(tǒng)為卷揚(yáng)帶動(dòng)提升斗，將混凝土干料送入自落式攪拌罐內(nèi)進(jìn)行攪拌。但由于洞內(nèi)高度限制，無法滿足“一體機(jī)”上料的需求，故根據(jù)洞內(nèi)情況及運(yùn)料方式對“一體機(jī)”

圖3 斜井底部電動(dòng)葫蘆提升卸裝

送料系統(tǒng)進(jìn)行了改裝，將其改為皮帶輸送機(jī)送料。考慮到向上送料的角度對送料效率產(chǎn)生的重大影響，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)確定向上輸送的角度為15°，攪拌罐中心與地面距離為1.5 m，故輸送帶長度為5.8 m[4]。一端伸入攪拌罐中，另一端焊接在錐型集料斗(上口1.5 m×0.8 m，下口0.4 m×0.6 m，高0.3 m)上，集料斗下方與傳送帶之間的距離為5 cm以方便集料送料。集料斗稱量裝置有助于干料的準(zhǔn)確稱量(圖4)。

2.5 洞內(nèi)混凝土二次攪拌稱量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

圖4 混凝土攪拌輸送一體機(jī)集料、上料裝置

根據(jù)設(shè)計(jì)思路，洞內(nèi)混凝土干料采用集料斗三次稱量后分批放入皮帶機(jī)運(yùn)送至攪拌罐內(nèi)，攪拌時(shí)間采用繼電器控制。為了準(zhǔn)確的控制時(shí)間，在皮帶輸送機(jī)主動(dòng)輪的電機(jī)上專門安裝了時(shí)間繼電器，在設(shè)定時(shí)間到時(shí)自動(dòng)斷電(圖5)。

圖5 時(shí)間繼電器控制柜

攪拌加水采用計(jì)量水泵抽水。在“一體機(jī)”旁放置一水桶，從洞外水箱內(nèi)引水自流至水桶內(nèi)，水桶內(nèi)放置計(jì)量水泵加水至攪拌罐內(nèi)，加水量根據(jù)施工配比決定[5]。時(shí)間繼電器控制干料重量以及計(jì)量泵控制水量均通過工藝試驗(yàn)確定，其配比需滿足試驗(yàn)配比要求。實(shí)驗(yàn)室最終檢測混凝土質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，施工質(zhì)量得到了保證。

綜上所述，主洞內(nèi)混凝土襯砌的各個(gè)工序均在可控范圍內(nèi)，洞外拌制干料，洞內(nèi)采用攪拌輸送一體機(jī)進(jìn)行二次攪拌直接泵送入倉的方式能夠保證工程施工進(jìn)度、質(zhì)量和施工安全，節(jié)省了施工成本。

3 結(jié) 語

通過采用洞外干拌、平板車運(yùn)輸和攪拌輸送一體泵入倉的方式，實(shí)現(xiàn)了斜井支洞控制小斷面長距離主洞段混凝土襯砌。在施工過程中，滿足了施工質(zhì)量、進(jìn)度和安全的要求。整個(gè)應(yīng)用過程緊密結(jié)合現(xiàn)場施工實(shí)際，針對斜井運(yùn)輸安全保證、混凝土澆筑質(zhì)量及進(jìn)度等問題的嚴(yán)峻考驗(yàn)，分解問題并逐項(xiàng)合理給予解決，并將研究成果及時(shí)應(yīng)用于現(xiàn)場施工過程，通過實(shí)際施工驗(yàn)證，整套研究成果取得了良好效果，為主洞混凝土襯砌施工質(zhì)量、進(jìn)度、安全提供了支撐和保障。