长距离-小断面隧洞混凝土衬砌施工方法

长距离\\小断面隧洞混凝土衬砌施工方法

【摘 要】主要针对巴基斯坦某水电站引水隧洞洞身混凝土衬砌施工方法进行了全方位的叙述说明。

【关键词】引水隧洞；混凝土衬砌；施工方法

The long pull, small cross section Sui hole concrete carve a construction method

Yang He-yi,Zeng Ping-nan

(China water conservancy water electricity No.7 Engineering office Co., Ltd. Chengdu Sichuang 610000)

【Abstract】Main aim at Pakistan some water electricity station led the concrete Chen of the water Sui hole hole body to carve construction method to carry on all-directions of describe elucidation.

【Key words】Lead water hole;The concrete Chen carve;Construction method

1. 工程概况

巴基斯坦某引水式发电站输水系统主要由引水隧洞、调压系统、压力系统等组成。其中引水隧洞为圆形断面，全长4552m，过流断面直径为3.85m，纵向坡度为0.43%，最大覆盖深度为1050米，设计衬砌为钢筋混凝土。

该引水隧洞上游工作面交通主要为取水口段，下游则单独设计一条交通洞，沿线无任何施工支洞。上游开挖采用梭矿车出碴，下游开挖则采用汽车运输出碴。

2. 钢模台车设计

根据计划工期及现场实际情况，拟采用4台衬砌长度为15m的全圆针梁台车对隧洞洞身进行混凝土衬砌，由隧洞中间段分别往上下游衬砌，上下游各两台台车。

全圆针梁式液压钢模台车主要由模板总成、针梁总成、梁框总成、水平和垂直对中调整机构、卷扬牵引机构、抗浮装置、液压系统、电气系统等组成。

其中台车立模、拆模用液压油缸执行；定位找正由底座竖向油缸和调平油缸执行。台车为自行式，安装在台车上的卷扬机使钢模和针梁作相对运动，台车便可向前移动。台车浇筑过程中上下左右偏移主要通过抗浮装置控制。

全圆针梁式液压钢模台车是为隧洞的整体衬砌而设计。针梁台车衬砌隧洞全圆断面底、边、顶一次性成型，保证洞身混凝土衬砌的整体性和完整性，避免了纵向施工缝的设置，提高隧洞运行的安全性；相对于分离式浇筑节省了两次开盘之间的待强时间。

3. 混凝土配合比设计

表1 隧洞衬砌混凝土配合比特性表

混凝土等级 配合比基本参数(外加剂为SIKA520)

级配 塌落度(cm) 用水量(Kg/m3) 水胶比 煤灰(%) 砂率(%) 外加剂(%)

C 1 13-15 166 0.45 20 38 2

为保证混凝土衬砌进度，台车拆模时间拟定为36小时。由于洞内温度较高，因此，为设计出满足此拆模时间的混凝土配合比，试验人员试拌了两组混凝土圆柱体试件，一组置于洞内养护，一组置于养护室养护，对这两组试件分别进行3天、7天和28天强度测试，以比较同一种配合比在不同温度环境下强度变化情况，通过对比对混凝土配合比进行了优化，并确定其主要特性如下表1。

4. 混凝土及施工材料运输交通

4.1 隧洞衬砌混凝土运输交通主要为：

4.1.1 从拌和系统通过罐车运输到洞口卸料平台。

4.1.2 上游面在洞口将混凝土卸入改装罐车，由改装罐车通过轨道运输到混凝土泵前（每600设置一错车道）；下游面由罐车直接入洞运输到混凝土泵前（每600设置一避车洞）。

4.1.3 将混凝土卸入混凝土泵直接泵送入仓。

4.2 隧洞衬砌施工材料如钢筋、止水等运输主要通过几个步骤：

4.2.1 从仓库或者加工厂将材料通过8t平板车运输到洞口。

4.2.2 上游面在洞口将材料倒至梭矿车，由梭矿车通过轨道运输轨道终端；下游面由平板车直接入洞最近一段钢筋安装工作面。

4.2.3 通过人工将施工材料倒运至相应仓号或工作面。

图1 引水隧洞洞身混凝土衬砌整个施工程序

5. 衬砌施工程序

引水隧洞洞身混凝土衬砌整个施工程序如图1：

6. 衬砌施工方法

6.1 施工准备

台车组装场地准备：由于安装空间受限，需对隧洞顶部进行局部超挖，根据现场围岩情况，同时考虑到第二期两台车的安装，超挖部位定为HT1+925～HT1+950处顶拱90°范围内，超挖厚度为1.5m，长度为25m。因组装时需要提升和挪动台车组件，需要在洞顶设置天锚＋工字钢＋电动葫芦。具体见图2：

图2 钢模台车组装段扩挖图

台车组件运输空间准备：扒渣机体积庞大，占用洞内大部分空间。在最后一个岔道处扩挖洞子一侧的边墙和顶拱，使其能容下扒渣机，同时保证运输台车组件的车辆顺利通过。

钢模台车投入运行前的准备工作：上游引水洞开挖和取水口开挖完成后，用扒渣机清理引水洞HT2＋600~HT1＋900段底板，用人工辅助拆除轨道，并把地面清理干净，达到合同要求的洁净程度，同时按照设计图纸要求进行钢筋等安装。

6.2 钢模台车组装。

用于引水隧洞混凝土衬砌的钢摸台车为3.85m全圆针梁液压台车，针梁总长为35m，模板总长为15m。

钢摸台车组成部件依组装顺序由8t平板车运送到引水隧洞进口，再通过8t吊车倒运至梭矿车运送到拼装平台。钢摸台车组装时面板、针梁及其它部件的挪动、提升均通过电动葫芦来完成。

组装作业必须在厂家的指导下进行。一次性拼装2台用于上游洞身混凝土衬砌。1＃台车组装好，移动到HT2+485m处就位。移动1＃台车时组装2＃台车，然后移动到HT2+275m处就位。待引水隧洞下游面具备混凝土衬砌条件时将1、2＃台车移至下游面，同时开始进行3、4＃台车组装。

6.3 钢筋、模板及混凝土施工。

6.3.1 钢筋施工。

钢筋在加工厂加工后运到洞内进行安装，钢筋安装工作面超前最近的浇筑工作面至少45米，通常情况下相距90米。钢筋安装工作每天24小时作业。基岩面验收后方可进行钢筋的安装。搭设简易的钢筋定位支架，先安装底板钢筋。然后采用48架管搭设顶拱和侧墙钢筋的安装平台，架管纵向间距为2m，横向为2m，高度方向为2.5m。垂直于岩面的环向筋测量放点安放插筋后划出设计环向钢筋线，并将环向钢筋沿划线与插筋焊接固定，首先安装并临时固定每一段第一排、中间一排和最后一排的定位环向钢筋，另在定位钢筋腰线及上部和下部位置分别固定2根48架管，以此作为中间内外两层各环向钢筋的定位控制杆，再从起始端安装环向和纵向钢筋，并逐段安装推进。钢筋的连接全部采用绑扎，钢筋搭接长度为50倍钢筋直径。钢筋安装的同时需安装水泥砂浆垫块用于控制混凝土保护层。

6.3.2 模板施工。

模板作业包括钢模台车就位脱模、端头模板封堵等。

台车就位前测量人员在基岩面上标出台车面板的底部起点和终点、高程、洞轴线位置。钢模台车行走到待浇筑段，用卷扬机牵引微调，使模板端头在设计分缝线上。使用液压转向和提升机构对钢模台车进行上下及左右调整，使模板中心与隧洞中心重合一致。最后用液压机构撑开全部面板，用机械螺杆加固，并撑开侧向和竖向的抗浮螺杆。

台车脱模须待混凝土凝固并达到自稳强度以后，脱模时，面板上无粘贴混凝土的迹象，露出的新鲜混凝土表面光洁，否则不可脱模。台车每运行3次必须进行一次面板表面除垢、刷脱模剂作业。

端头模板采用钢丝网模。钢丝网模被插入岩石的钢筋加固而获得足够的强度

支撑混凝土的压力。拆除加固钢筋，钢丝网膜不必拆除。钢丝网模形成的施工缝不需要凿毛。

6.3.3 混凝土施工。

端头模板封堵完，组织验收仓号和浇筑准备，验收合格后即可进行混凝土的浇筑。根据已获工程师批准的混凝土配合比拌和后的混凝土在洞外经过混凝土罐车运到洞口，再通过改装后的罐车在洞内运输到HBT-60C混凝土泵，然后经搅拌罐直接卸至混凝土泵，然后泵送入仓。详见图3：

图3 混凝土入仓示意图

台车浇筑混凝土分为底板浇筑、侧墙浇筑、顶拱浇筑三部分。台车侧模和顶拱上留有浇筑窗口。底板浇筑混凝土由侧墙上仓口入料，浇筑过程中接通附着式振动器振捣，同时还可借助插入式振捣器振捣。侧墙浇筑混凝土仍由工作窗入料，左右侧混凝土应交错均匀上升，其左右侧混凝土表面高差不大于0.5m。采用附着式振捣器和插入式振捣器相结合的方式振捣混凝土。顶拱浇筑混凝土由顶拱仓口入料，浇筑时应注意观察混凝土注入情况，混凝土浇筑满时，应立即停止泵送，防止顶模局部受压过大，造成模板变形。混凝土浇筑完后，用附着式振捣器振捣。混凝土入仓时从下游向上游进行。浇筑完成的混凝土达到一定强度并拆除台车后需对混凝土表面进行养护，养护采用西卡养护喷剂Antisol-E15进行。

两台台车在进行混凝土浇筑过程中需进行跳仓，具体跳仓顺序按照现场实际施工情况进行调整，两台钢模台车之间间隔应该控制在8个仓号左右。

7. 施工进度预计及实际施工进尺引水隧洞的衬砌施工位于整个工程的关键线路上，根据现场施工进度要求，引水隧洞上游面衬砌强度需达到220m/月才能保证工程按期完工，为此，项目部拟定两台台车面板均为15m长的钢模台车进行洞身衬砌，计划单台台车月进尺为25（天/月）÷3（天/仓.台）×15（m/台）=125m/月，两台台车同时进行衬砌则月强度为125 （m/月）×2=250 m/月。

根据实际混凝土衬砌统计，引水隧洞上游面洞身衬砌有效月平均进尺为224 m/月，最高月进尺达到300 m/月，顺利地实现了预期进度。

8. 结语

利用开挖期间使用的轨道进行洞内混凝土运输，利用开挖期间使用的梭矿车改装成罐车，以及较长面板穿行式针梁台车的使用，对长距离、小断面、无施工支洞的隧洞洞身混凝土进行衬砌施工，此方法可供同类工程参考应用。

［文章编号］1619-2737（2010）12-15-264

曾平南（1974－），男，四川成都郫县人，工程师，1998年毕业于西安理工大学水利水电学院，一直从事水利水电工程施工技术与管理工作。