千島湖引水隧道襯砌技術(shù)的應(yīng)用方法探討

劉華清

1 工程概況

杭州市第二水源千島湖配水工程是浙江省重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，是浙江省“五水共治”十大樞紐重點(diǎn)項(xiàng)目。把城市取水口沿錢塘江上移至千島湖，形成以千島湖為主，錢塘江、東苕溪為輔的多水源供水格局，實(shí)現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置，可以從根本上提高杭州城市及配水工程沿線區(qū)域供水安全和飲水品質(zhì)。該配水工程輸水隧洞長112.34km，從千島湖到余杭閑林水庫。主隧洞混凝土襯砌施工部位主要在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類圍巖地段，其中支洞Ⅲ類圍巖地段無襯砌；Ⅴ類圍巖地段為C25鋼筋混凝土全斷面襯砌，襯砌厚度為40cm；主洞Ⅲ、Ⅳ類圍巖地段為C25鋼筋混凝土全斷面襯砌，襯砌厚度為30cm；主洞Ⅴ類圍巖地段為C25鋼筋混凝土全斷面襯砌，襯砌厚度為35cm。本文重點(diǎn)對隧道工程襯砌施工技術(shù)進(jìn)行探討。

2 隧道襯砌構(gòu)造樣式

襯砌即內(nèi)襯，在進(jìn)行隧道作業(yè)時有4種具體方式：

（1）在作業(yè)場就地進(jìn)行灌注混凝土襯砌的整體式襯砌；

（2）把襯砌割裂成一定數(shù)量的部件，提前在作業(yè)場地或者工廠制好成品，之后將其運(yùn)送到所需位置，再用相關(guān)設(shè)備將其拼成相互連接的襯砌，是為裝配式襯砌；

（3）利用混凝土，增置錨桿和金屬網(wǎng)架共同支護(hù)的噴錨支護(hù)［1］；

（4）比較復(fù)雜的雙層襯砌，即外襯和內(nèi)襯，就是結(jié)合兩種襯砌方式為一體的襯砌。結(jié)合的方式有4種：噴錨支護(hù)結(jié)合混凝土、噴錨支護(hù)結(jié)合噴射混凝土、可變形鋼拱噴射混凝土支護(hù)結(jié)合模筑或噴射混凝土、裝配式結(jié)合模筑混凝土襯砌。

通常來說，復(fù)合（二層）襯砌中的外層或進(jìn)行噴錨支護(hù)，或使用輕型管片，內(nèi)層選擇一體式模筑混凝土襯砌。

3 隧道襯砌作業(yè)技藝

3.1 作業(yè)流程

隧道混凝土襯砌進(jìn)行作業(yè)的流程為：縫鑿作業(yè)初步清理→鋼筋制安→質(zhì)量核查→模板組合→測量核查→質(zhì)量檢測→混凝土攪拌→混凝土搬運(yùn)→泵送混凝土→振搗→養(yǎng)護(hù)→拆除模板→養(yǎng)護(hù)。

3.2 作業(yè)順序

依照該合同段里隧道的空間較小的真實(shí)情況，在比較過多個計(jì)劃后，確定的作業(yè)順序是：在完成洞身開鑿作業(yè)后完成混凝土襯砌。因需保證隧道的內(nèi)側(cè)巖石穩(wěn)固，要強(qiáng)化平時的監(jiān)測，在開鑿隧道時必須是開鑿和支護(hù)兩條作業(yè)線相互輔助；在完成了開鑿、支護(hù)和底面的混凝土作業(yè)后，再完成襯砌作業(yè)，同時，從里往外完成混凝土襯砌、鋼筋綁扎、工作面清理各作業(yè)面往外進(jìn)行。

3.3 鋼筋制安

鋼筋制安需在鋼筋臺車上完成，人力完成底板鋼筋綁扎作業(yè)。在定下具體作業(yè)圖紙后，依照圖紙?jiān)诂F(xiàn)場就地完成加工作業(yè)。在進(jìn)行加工作業(yè)時需要對已經(jīng)加工過的鋼筋做統(tǒng)一編號，并區(qū)分放置［2］，且最好放在室內(nèi)，以防淋雨生銹。依照圍巖的類型和具體作業(yè)圖紙完成架立筋安裝。需先在圍巖內(nèi)側(cè)進(jìn)行打孔作業(yè)，同時埋設(shè)架立錨筋，之后在相應(yīng)的地方焊縱向架立筋，且間距為1.5m×1.5m。材料為Φ14的螺紋鋼。

在完成了架立筋安裝作業(yè)后，測量校正核查，并需依據(jù)要求完成鋼筋綁扎作業(yè)。合格后方可進(jìn)行下一步。

3.4 模板工程

Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ這3類圍巖段以鋼模臺車完成澆筑作業(yè)。鋼模臺車下面是過車途徑，腰部有進(jìn)料途徑，上面存有封拱進(jìn)料途徑。底模是由型鋼和鋼板組成。止水內(nèi)部端頭模用鋼板加工，外部用厚5cm的木模，如此才能適應(yīng)不同程度的超挖。在完成鋼制部分作業(yè)后進(jìn)行橡膠防水帶的安裝作業(yè)，最后進(jìn)行木模部分的安裝作業(yè)。

在完成組裝模板作業(yè)時，因?yàn)槠渎菟着c螺栓二者之間存在不確定的游間，所以需把螺栓完全擰緊；在進(jìn)行移動模板作業(yè)時，以防損害混凝土表面和模板，必須把其他工具放回到要求的位置；堵頭板漏漿，損傷其他材料，堵頭板是在實(shí)際操作場地依據(jù)開挖表面或噴混凝土上表面以木料做成的，在進(jìn)行安裝作業(yè)時需對防水板不造成損害，而且也不能在變形的情況下有漏漿現(xiàn)象，所以需在堵頭板最外圍固定較多較厚材料；襯砌混凝土沒達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度不可以拆模，尤其是對最后灌注拱頂?shù)幕炷廖催_(dá)到規(guī)定時，嚴(yán)禁進(jìn)行拆模作業(yè)。拆模時，先從兩邊開始拆，接下來收鋼模臺車，最后進(jìn)行底模拆除作業(yè)（前提是存在底模）。如圖1所示。

圖1 隧洞襯砌操作工藝流程圖

3.5 止水帶安裝

以安裝鋼筋卡技藝實(shí)施止水帶安裝。在規(guī)定的襯砌軸線上，依照規(guī)定進(jìn)行鉆孔作業(yè)，鉆孔間隔≤0.5m，孔徑為φ12mm；把鋼筋卡成品從待灌砼側(cè)向另側(cè)插入，內(nèi)部卡緊止水帶一半，另半邊的止水帶水平緊挨擋頭板；等砼凝固后進(jìn)行擋頭板拆除作業(yè)，再把止水帶拉直、拉平，之后把止水帶套在鋼筋卡上。

3.6 混凝土澆筑

混凝土使用自動計(jì)量合成系統(tǒng)洞外統(tǒng)一合成，用規(guī)定的運(yùn)輸工具將其輸送到支洞口，再利用專業(yè)器械將專用混凝土器具吊入支洞途徑上，把其傳送到混凝土作業(yè)面，采用泵將混凝土放進(jìn)模中。采用兩種專業(yè)器具結(jié)合搗實(shí)，這兩種專業(yè)器具為插入式和附著式振搗器。在進(jìn)行傳送混凝土作業(yè)時，一定要確?；炷敛话l(fā)生離析，一定要將整個過程的時間限制在規(guī)定時間內(nèi)。每8m進(jìn)行一次襯砌混凝土澆筑作業(yè)，每8m預(yù)備一道伸縮沉降縫。對于混凝土的澆筑必須按規(guī)定的方法一次性澆筑到拱頂，其目的是防止拱圈混凝土出現(xiàn)問題。

混凝土在熱干的情況下≤40℃，冷濕的情況下≤2h。在進(jìn)行灌注作業(yè)時，澆筑速度必須在規(guī)定的范圍內(nèi)，且應(yīng)該左右對稱進(jìn)行澆筑作業(yè)，讓模板均勻受力，在水平的情況下，將一段范圍內(nèi)的混凝土不間斷地完成灌注。進(jìn)行搗固作業(yè)時，通常情況下，邊緣處和拱部都有專用的振搗器，分別為插入式振搗器和模板振動器，必須將所有的混凝土最大程度上搗固。

模板內(nèi)部可能發(fā)生涌水，在一定情況下需用軟管等特定的工具導(dǎo)出。存于模板底部的積水，必須在進(jìn)行混凝土灌注作業(yè)之前清除。在進(jìn)行混凝土灌注作業(yè)時不能讓其發(fā)生離析，并填滿所有空隙，尤其是拱頂部位。灌注時，通常采用壓氣吹送的手段，在特定的部位送進(jìn)混凝土，依據(jù)填塞順序?qū)⑾鄳?yīng)材料送至下一送入口，之后繼續(xù)進(jìn)行此類操作。手段可以很好地進(jìn)行拱頂填充作業(yè)，對于模板造成的大壓力，在進(jìn)行作業(yè)時一定要監(jiān)視。若只從一個地方灌注，由于種種原因混凝土很容易產(chǎn)生離析，所以，在模板可接受的位置設(shè)置灌注口非常必要。

考慮到該工程項(xiàng)目的特殊情況，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的主要手段是灑水。對于頂拱混凝土的養(yǎng)護(hù)作業(yè)在拆除模板后完成。對于底部混凝土的養(yǎng)護(hù)作業(yè)要在完成底部澆注12～18h內(nèi)進(jìn)行操作，養(yǎng)護(hù)時間≥14d，標(biāo)準(zhǔn)是表面潮濕。澆筑作業(yè)縫面相關(guān)工作：在進(jìn)行上層混凝土澆筑作業(yè)前，必須依照監(jiān)理人準(zhǔn)許的手段對縫面完成鑿毛操作。在人力完成鑿毛、沖洗工作后由監(jiān)理人核查，如果達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，才可以開始下一步操作。若接縫出現(xiàn)裂縫，對其進(jìn)行修補(bǔ)，以保證混凝土不漏水。

為確保隧洞質(zhì)量和在進(jìn)行作業(yè)時無其他多余的工序擾亂，在進(jìn)行隧洞襯砌時則采用液壓式襯砌臺車。作業(yè)時間依照場地實(shí)際監(jiān)測結(jié)果來確定。進(jìn)行隧道襯砌的最佳時間點(diǎn)就是在最初階段支護(hù)穩(wěn)定，圍巖和初期支護(hù)變動速率降低時。若要最大程度上降低隧道開鑿和襯砌之間的干擾，確保襯砌質(zhì)量，提高襯砌效率，則需在隧道開鑿?fù)瓿珊缶o接著完成襯砌作業(yè)。提前完成測量，定好鋼筋臺車的位置，把鋼筋內(nèi)輪廓尺寸調(diào)整到最優(yōu)狀態(tài)，經(jīng)調(diào)整過的鋼筋內(nèi)輪廓設(shè)計(jì)尺寸比臺車內(nèi)輪廓小5cm，防止鋼筋綁扎作業(yè)完成后發(fā)生變形，侵入凈空。在進(jìn)行鋼筋綁扎時提前埋好灌漿管道。

完成襯砌鋼筋綁扎作業(yè)后，鋼筋臺車往前行駛，襯砌臺車到達(dá)指定位置，調(diào)整好標(biāo)高、中線，依照設(shè)計(jì)好的尺寸調(diào)好支撐桿臂。把支撐桿臂下基坑里清理干凈，將其基底做成水平或臺階狀。若出現(xiàn)超挖，就要用特定的填充物進(jìn)行回填，填充后必須密實(shí)［3］。在每段間連接的地方，需要安裝止水帶，且位置一定要準(zhǔn)確。在拆除模板時混凝土強(qiáng)度須達(dá)到5MPa，拆除后要依照規(guī)定完成養(yǎng)護(hù)。

在各個接縫處都要安裝橡膠止水帶，且必須留有一定空隙，不可以繃得太緊。在進(jìn)行灌注襯砌混凝土作業(yè)時，要時刻關(guān)注止水帶的變動，不可以被混凝土在水平方向壓變形，止水帶邊緣一定要振搗密實(shí)。

4 質(zhì)量控制

（1）最首要的就是確保運(yùn)輸工具的良好，和原料的供給，然后需確保輸送泵、振搗設(shè)備等相關(guān)器械正常運(yùn)行，為了達(dá)到效果，就必須對各種工具做好檢查、維修和更換工作。

（2）在進(jìn)行混凝土的配比時必須在確保強(qiáng)度下，制定科學(xué)的坍落度，增加合理的其他材料，提高其和易性，達(dá)到泵送規(guī)定。確保在進(jìn)行灌注時不離析，而且降低水分的損耗。

（3）在對混凝土作業(yè)過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)質(zhì)量，在第一模、第二模的實(shí)踐中找出不足，發(fā)現(xiàn)問題，及時改進(jìn)，確立質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)現(xiàn)以標(biāo)準(zhǔn)為導(dǎo)向促進(jìn)混凝土質(zhì)量持續(xù)穩(wěn)步提高。

5 結(jié)束語

綜上所述，在引水工程施工中，水工隧道是一項(xiàng)基礎(chǔ)建設(shè)設(shè)施。在進(jìn)行隧道襯砌施工時，要根據(jù)隧道的建設(shè)要求和地質(zhì)條件要求選擇相應(yīng)的襯砌形式，并注意控制隧道襯砌施工過程中有可能會遇到的問題，只有這樣才可以建成優(yōu)質(zhì)水工隧道。

［1］ 何可. 水工隧洞施工技術(shù)初探［J］. 黑龍江水利科技，2013，41（7）：90-92.

［2］ 楊澤艷，趙全勝，方光達(dá). 我國水工技術(shù)發(fā)展與展望［J］. 水力發(fā)電，2012，38（10）：28-32.

［3］ 仇延林，侯文明. 水工隧洞襯砌混凝土配合比設(shè)計(jì)及應(yīng)用［J］. 水利水電技術(shù)，2013，44（2）：99-101.