浅谈简易组合钢模在小洞径隧洞混凝土衬砌施工中的应用

覃词 余正凯

摘要：本文主要介绍了简易组合钢模板在小洞径隧洞混凝土衬砌中的应用，通过简易组合钢模板的设计及应用，对超小洞径隧洞衬砌施工有一定的借鉴。

关键词：简易组合钢模 小洞径 隧洞混凝土衬砌

1.工程概况

葫芦潭水库位于广东省揭阳市境内，是一座以防洪、灌溉为主，结合供水、发电的中型水库，水库上游集雨面积13.2km2，正常蓄水位44.446m，相应库容1604万m3，调节下游农业灌溉面积1.47万亩。葫芦潭隧洞为XX供水工程的引水隧洞，隧洞全长1152m，为有压输水隧洞，隧洞开挖断面为城门洞型，开挖宽度为2.40m～2.70m，衬砌后隧洞过水断面为圆形，洞径为1.8m，混凝土衬砌厚度为0.30m～0.45m。工程原计划混凝土衬砌模板采用定制钢模台车，由于该输水隧洞洞径较小，钢模台车的液压支撑装置伸缩空间不足，钢模台车无法实施，本工程决定采用定制简易组合钢模进行施工。

2.简易组合钢模构造

根据本工程隧洞特点，施工中自行设计和制作了简易组合钢模作为施工的模板体系，设计简图如下圖一

（1）模板总成

整套简易组合钢模主要由弧形钢模、内弧形钢拱架、钢制堵头模板、工作窗口及注浆口组成。采用弧形I14钢拱架作为支撑系统、定型弧形钢制散模拼装。单块弧形钢模尺寸1500mm×565mm（如下图二），隧洞衬砌每分段10.5m，共由7小段组成，相互之间以U型扣联接，各节模板前后可以互换。左右侧模板每小段设有一个工作窗口作为混凝土振捣器插入孔，顶模前、中、后设有3个注浆口。

（2）内支撑构件

内支撑系统采用I18弧形钢拱架拼接，每段由3块108°弧形钢拱架和1块36°弧形钢拱架组成。先进行下部3块108°弧形钢拱架拼装，再采用液压千斤顶将顶部1块36°弧形钢拱就位，弧形钢拱架采用为斜口连接，螺栓锁紧，将4块弧形钢拱架拼接成一个环形内支撑体系，每小段组合钢模设置两个环形内支撑体系。（如下图三）

（3）外部支撑

外部支撑作为组合钢模定位支撑，钢模安装时承担组合钢模的重量和混凝土浇筑时的抗浮力构件，在模板外侧采用Ф20锚杆支架支撑，上、下、左、右各设2支，每小段组合钢模设置两道。

（4）端头模板

端头模板为圆环形钢板制作，为保证隧洞衬砌钢筋保护层厚度及环形止水的安装的准确，将端头模板分为内圆环、外圆环，内圆弧内半径为745mm，外半径950mm，外圆环内半径970mm，外半径为1100mm。不规则、超挖部分采用木模板进行封堵，并采用Ф20锚杆进行加固。

（5）振捣系统

该隧洞混凝土振捣主要采用插入式振捣器进行，振捣器由预留工作窗口插入振捣，工作窗口尺寸为300mm×180mm，并设置活动盖板。

3.隧洞衬砌施工

（1）施工程序

钢筋安装→清仓及验收→组合钢模外部定位→组合钢模移至浇筑位置→涂刷脱模剂→缝面处理及测量放样→钢模就位→内支撑加固→止水安装及堵头→安装灌浆管→混凝土浇筑→等强24小时→脱模→养护

（2）钢筋安装

钢筋安装时，应按设计图纸逐条对照就位，先进行外层钢筋的绑扎，再进行内层钢筋的绑扎，钢筋接头位置应按规定比例错开，两层钢筋间采用Ф12钢筋S型固定，底部采用Ф18支撑筋加固，防止内外层钢筋变形偏心。内层钢筋按1000mm×1000mm设置与衬砌混凝土同等级的混凝土垫块，以控制钢筋保护层厚度。

钢筋安装完成后在混凝土施工过程中，应加强对钢筋架的保护，以免施工人员及设备作业不当引起钢筋位置偏移，钢筋变形，并加强对钢筋位置检查，发现变动应及时矫正，严禁为方便浇筑移动或割除钢筋。

（3）立模

模板体系作为混凝土衬砌的重要部分，模板的牢固关系到混凝土衬砌面的质量。组合钢模为简易拆装体系，立模前先进行模板轴线的定位测量，确定模板与洞壁及底板之间的距离，并喷漆标识及支撑锚杆的定位，通过测量数据调整支撑锚杆的位置及长度。

立模前进行钢模的检查、清理及脱模剂的涂刷，安装时边模与顶模要搭接平顺，两块模板间采用U型扣进行连接加固，钢拱架定位时采用液压千斤顶使顶部弧形钢拱架就位，使4块弧形钢拱架形成一个环形内支撑体系，并与钢模板紧贴。组合钢模安装到位后，进行环形止水的安装及端头模板的封堵。堵头封堵后进行灌浆管的安装，灌浆管安装在最里面一个注浆口。

（4）混凝土浇筑

组合钢模安装完成并验收后，进行隧洞混凝土浇筑。隧洞混凝土衬砌采取分段、分块施工，根据隧洞围岩条件及组合钢模尺寸，按长度10.5m为一段，由隧洞中部同时向两洞口浇筑。距离衬砌段100m处（会车道）布置1台HBT60混凝土泵，每浇筑完100m再将混凝土泵移动至下一个会车道安置，混凝土由运输车辆运输至混凝土泵，再泵送入仓，混凝土料由里到外泵送。仓面进料后，左右两侧工作口同时插入振捣器进行混凝土振捣。

（5）脱模及养护

混凝土完成浇筑之后，等强24h才能进行脱模。脱模时按"先端头再骨架后模板"顺序进行，先拆除端头模板，再拆除内支撑构件顶部弧形刚拱架、左右及下部弧形钢拱架，最后由里至外依次拆除组合钢模板。脱模后6～10小时后进行洒冷水养护，每2小时进行一次，保持混凝土表面湿润，最少养护14d。

4.质量控制

为保证隧洞混凝土衬砌的质量，主要对以下几个方面加强控制：

（1）测量放样，对隧洞轴线进行测量放样控制，确保隧洞轴线符合设计要求；

（2）钢筋制安，严格按照设计图纸进行隧洞衬砌钢筋的安装及加固，施工中钢筋的焊接搭接长度、搭接位置应按规定比例错开；钢筋保护层厚度应符合设计要求；

（3）立模，根据测量放样进行组合钢模的安装及加固，安装时确保每块钢拱架、模板的连接平顺、牢固；堵头模板密封牢固，注浆口、工作口设置合理。

（4）混凝土施工，混凝土拌合料质量合格，混凝土注浆均匀，减少混凝土骨料分离、堆积，混凝土振捣有序，混凝土逐层、逐段浇筑。

（5）脱模剂养护，脱模时间合理，脱模严禁硬翘强拆，脱模后模板保护及检修；加强混凝土养护。

5.结语

小洞径隧洞混凝土衬砌采用简易组合钢模，具有施工速度快、拆装快捷、工程造价低、配套设备少等特点，采取相应的改进措施，对衬砌的混凝土质量将进一步提高。

参考文献

1 《小断面隧洞全断面混凝土衬砌钢模台车设计》黄河，曾建军，杨华彬；四川水力发电；1994年04期