中部引黃工程馬蹄型斷面二襯施工方案

楊建新

（山西省中部引黃工程建設(shè)管理局，山西 太原 030021）

山西中部引黃工程蒲大支線，工程所在區(qū)域?qū)贉貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，大部分地區(qū)為半干旱型，僅東、南部的中高部山區(qū)為半濕潤型，四季變化明顯，雨熱同季，光熱資源豐富，其特點(diǎn)是冬季漫長、寒冷、干燥；春季短促、多風(fēng)沙，常干旱；夏季高溫多雨，秋季天氣溫和。根據(jù)本工程區(qū)1970—2000年地面氣候資料統(tǒng)計，多年平均氣溫7～10.9℃。區(qū)內(nèi)降水量分布不均勻，多年平均降水量為438.4～569.9 mm，汛期降水量占全年的70%，最大月降水量多發(fā)生在7、8兩個月。區(qū)內(nèi)20 cm蒸發(fā)皿年蒸發(fā)量為1 537.0～2 195.6 mm。初霜期10月上旬至11月上旬，終霜期3月下旬至4月上旬，無霜期179～201 d，最大風(fēng)速10～27 m/s，最大凍土深79～131 cm。

1 工程概況

山西中部引黃工程蒲大支線，全線樁號0+84.1～2+519.6段，馬蹄型斷面，拱頂半徑1.5 m，側(cè)墻高3 m，底寬3 m，縱坡1/2000?？傞L2 435.5 m，地面高程923～1124 m，洞底埋深0～200 m，地下水位位于洞底以下。隧洞穿過的地層巖性為上第三系上新統(tǒng)低液限粘土，稍濕、可塑，結(jié)構(gòu)較密實(shí)，局部夾卵石混合土，成洞條件較差。工程按新奧法原理進(jìn)行設(shè)計和施工，二次混凝土襯砌不僅作為受力結(jié)構(gòu)，也是最后一道防水防線。

施工主要困難一是洞身位于地下水位以下，混凝土澆筑時洞內(nèi)排水困難，干擾施工；二是按照設(shè)計圖紙要求，馬蹄形斷面單模澆筑長度為8 m，二次混凝土襯砌施工面臨較大工期壓力。

2 施工方案及措施

2.1 初期支護(hù)及基面處理

二次混凝土襯砌施工前，采用全站儀或激光斷面儀對初期支護(hù)段面進(jìn)行測量。依據(jù)測量結(jié)果對欠挖及侵限部位進(jìn)行處理，對局部欠挖部位采用風(fēng)鎬鑿除至設(shè)計斷面；對鋼拱架變形侵限段，采用弱爆破結(jié)合風(fēng)鎬鑿除噴射混凝土等方法進(jìn)行處理，待鑿除至設(shè)計斷面后，再逐榀置換已變形的鋼拱架，并及時安裝鋼筋網(wǎng)片、錨桿、噴射混凝土等進(jìn)行錨噴支護(hù)，為防止處理過后再次出現(xiàn)變形，鋼拱架變形段處理過程中預(yù)留10 cm變形量，確保處理過后永久混凝土襯砌厚度滿足設(shè)計要求。

為避免對初期支護(hù)的擾動，基面采用人工清理的方式。清理前，測量人員對開挖段進(jìn)行標(biāo)高測量，并在側(cè)墻部位做好標(biāo)記線。根據(jù)標(biāo)記線，對基面的欠挖部位、虛渣、雜物、泥漿進(jìn)行清理。基面有積水的及時引排。

2.2 鋼筋制作

現(xiàn)場鋼筋連接以綁扎為主，輔助電弧焊，保證鋼筋安裝的質(zhì)量。鋼筋在洞外加工區(qū)根據(jù)設(shè)計圖紙下料、加工成型，由改裝后的鋼筋運(yùn)輸車運(yùn)送至作業(yè)面，并按照鋼筋編號有規(guī)律堆放，編號牌外露以方便查找。鋼筋安裝、綁扎、焊接全部由人工操作。

2.3 伸縮縫、止水帶安裝

根據(jù)施工藍(lán)圖，在設(shè)有伸縮縫的部位，縫間貼2 cm高密度聚乙烯閉孔泡沫板和30 mm厚瀝青砂漿封頂。

按要求在環(huán)向縫設(shè)置橡膠止水，為防止止水帶扭曲、移位，采用止水帶定位筋和擋頭模板夾持固定。止水帶安裝工藝流程為：施工準(zhǔn)備、測量定位、定位筋固定、安裝內(nèi)側(cè)擋頭模板、放置止水帶、安裝外側(cè)擋頭模板、進(jìn)行加固。

止水帶定位筋采用直徑8 mm的鋼筋彎制而成，間距40 cm。擋頭模板分內(nèi)、外兩部分，內(nèi)側(cè)模板為圓弧形整體模板，外側(cè)根據(jù)圍巖變化，由長度不一的小模板拼接而成；內(nèi)側(cè)模板與外側(cè)模板，通過內(nèi)支撐鋼筋、墊塊、擋板、鋼管等整體加固；根據(jù)設(shè)計要求安裝止水帶，應(yīng)與混凝土接縫面垂直、止水中線位于襯砌接縫中心線上；止水帶應(yīng)固定牢靠、定位準(zhǔn)確。止水帶中心變形部位，安裝誤差要小于5 mm。

2.4 模板制作與安裝

選用全圓式整體式鋼模臺車，臺車總長8.1 m。模板的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性滿足施工需求。臺車行走以前，利用全站儀放出該倉襯砌洞段的設(shè)計中心線及設(shè)計標(biāo)高，根據(jù)底板中線確定臺車中線位置；臺車中心線應(yīng)盡可能與隧洞中心線重合，偏差控制在1 cm以內(nèi)；臺車表面污物清理干凈后，采用高壓噴霧器涂刷脫模劑。

臺車行走至立模位置后進(jìn)行固定，先利用豎向油缸調(diào)整其標(biāo)高，再操作側(cè)向油缸將側(cè)模調(diào)整到位，調(diào)整旋緊頂部、側(cè)部支撐絲杠；同時臺車與已襯砌混凝土間搭接10cm；最后對臺車中心線、頂模高程進(jìn)行復(fù)核。

擋頭模板安裝前，對臺車與已襯砌段混凝土是否密貼、變形縫處的止水設(shè)施及預(yù)埋件安裝是否符合設(shè)計要求進(jìn)行檢查，檢查無誤后安裝擋頭模板。擋頭模板采用組合模板現(xiàn)場拼裝，垂直于襯砌斷面安裝，通過錨筋、木楔等措施整體加固，與初支間隙嵌填封堵嚴(yán)密，防止漏漿。

2.5 混凝土澆筑

混凝土澆筑采用定制的8 m長襯砌臺車施工，混凝土澆筑施工工藝流程：施工準(zhǔn)備，鋼筋加工、運(yùn)輸，混凝土運(yùn)輸，規(guī)格修整、施工縫處理驗，測量放線，筋焊接，止水、立模，襯砌臺車就位、校核，倉面驗收，混凝土入倉，取樣試驗，平倉、振搗、抹面，脫模、混凝土養(yǎng)護(hù)，質(zhì)量檢查。

2.5.1 混凝土拌和

混凝土拌和前，應(yīng)檢查拌和設(shè)備的性能，對稱量系統(tǒng)、拌和機(jī)進(jìn)行檢查。選用液體形態(tài)的外加劑，攪拌均勻配入混凝土拌和物中?；炷涟韬蜁r間通過試驗確定，拌和時間不宜小于60 s?；炷撂涠让? h檢測一次?；炷梁瑲饬?、塌落度、出機(jī)口溫度每4 h檢測不少于1次。

2.5.2 混凝土澆筑

混凝土澆筑，混凝土輸送泵退管式澆筑，導(dǎo)管末下料端接活動彎管，附溜槽、溜筒或軟管，工作窗以下部位，由工作窗下料，下料應(yīng)左右對稱，左右混凝土高度差要求不超過50 cm。工作窗以上由拱頂進(jìn)料，應(yīng)前后對稱進(jìn)料，使混凝土面均勻水平上升，模板內(nèi)前后混凝土高度差不超過60 cm。要倒換澆注位置防止局部受力過大，引起變形、甚至跑模。嚴(yán)禁從拱頂澆注口直接澆注，澆注速度嚴(yán)禁大于6～7 m3/h。

混凝土澆筑前，先用水潤濕基巖面與混凝土縫面，均勻鋪一層富砂漿混凝土，再分層下料，人工平倉、振搗。振搗時間30～45 s，嚴(yán)禁過振、欠振、漏振，當(dāng)混凝土不再顯著下沉，氣泡和水分不再逸出表面，開始泛漿停止振搗。

2.5.3 拆模、養(yǎng)護(hù)

混凝土表面和棱角不被損壞，并能承受自重時拆模；拆模時間以同條件養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度來確定。混凝土拆模后，應(yīng)及時對混凝土進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間不得少于28 d。

2.6 混凝土澆筑時的地下水抽排

混凝土澆筑時，阻斷了開挖階段布置的排水系統(tǒng)，原抽排水系統(tǒng)在澆筑過程中需逐段進(jìn)行拆除。故混凝土澆筑前，在初期開挖時布置的集水井中設(shè)置水泵抽排至未拆除的排水系統(tǒng)管道，排出洞外。

2.7 混凝土冬季施工措施

冬季混凝土拌和前應(yīng)用熱水將拌和機(jī)沖洗，拌和時間應(yīng)比一般季節(jié)延長50%左右。為提高混凝土出機(jī)口溫度，將拌和水加熱，但水溫不宜超過60℃，以免影響混凝土質(zhì)量。冬季的混凝土干料運(yùn)輸時，在三輪車底部和頂部加蓋一層塑料布加以保溫。

3 結(jié)語

二次襯砌施工是隧道施工中非常重要的一部分，在進(jìn)行二次襯砌施工前，需要做好詳細(xì)施工計劃，進(jìn)行合理的安排，保證施工施工質(zhì)量。

在土洞開挖過程中，應(yīng)及時對監(jiān)控測量結(jié)果進(jìn)行分析，并依據(jù)測量結(jié)果及時調(diào)整施工方案，不良地質(zhì)段開挖時，預(yù)留一定的變形量，以確保二次襯砌斷面凈空符合設(shè)計要求。根據(jù)施工需要及地質(zhì)情況設(shè)置集水井，及時抽排水。

由于隧洞位于地下水位以下，底板開挖后遇地下水泥化嚴(yán)重，為防止底板及拱腳受地下水浸泡而引起初期支護(hù)變形及塌方的發(fā)生。因此在土洞開挖完成后，底板應(yīng)及時換填20 cm厚C 15混凝土墊層，同時也可提高二次混凝土襯砌時車輛通行效率。

由于橡膠止水帶焊接工藝要求較高，受到隧道襯砌斷面小等現(xiàn)場施工條件的限制，現(xiàn)場焊接質(zhì)量難以保證。為保證施工質(zhì)量，應(yīng)采用專門定制的整體環(huán)形橡膠止水帶，在施工中能取得良好的止水效果。