小洞径圆断面隧洞混凝土衬砌施工技术探讨

伊鹏　姜超

摘 要：文章通过结合西藏自治区嘎堆水电站工程项目在遇到的小洞径圆断面隧洞，做好混凝土衬砌的施工技术，进而保障工程的平稳高效运行。

关键词：小洞径圆断面；隧洞；混凝土衬砌；施工技术

1 工程概况

西藏自治区嘎堆水电站引水隧洞总长度为6194.59m，引水隧洞开挖断面尺寸为2.5×2.5m（宽×高），采用锚喷和混凝土衬砌混合支护形式。隧洞首端底板高程为4173.00m，隧洞末端底板高程为3630.52m，隧洞纵坡i=0.0875。II-III类围岩段，内断面底宽为2.34m，上部圆弧半径为1.17m，边墙高为1.10m，边顶采用素喷混凝土支护，喷厚为8cm，底板采用素混凝土衬砌，厚度为15cm；IV类围岩段，内端面底宽为2.30m，上部圆弧的半径为1.15m，边墙高为1.10m，边顶采用挂网锚喷混凝土支护，喷厚为10cm，底板采用素混凝土衬砌，厚度为15cm；V类围岩内断面为圆形，直径为1.7m，采用40cm厚度的双层钢筋混凝土衬砌。V类围岩段顶拱回填灌浆，周边固结灌浆。因该隧洞为过水有压隧洞，设计时需要共同考虑围岩和衬砌共同承压，因此衬砌混凝土的施工质量对工程起着重要的作用。该工程为过水隧隧洞，混凝土表面容易受到水的冲刷和侵蚀，整个衬砌结构混凝土表面常年受到水面的冲刷和侵蚀，因此设计时需要综合考虑使用的寿命。整个工程穿越的地段工程和水文条件状态不良。因此需要混凝土具有较强的抗渗性和耐久性，做好隧洞的防水措施，避免出现大面积的给水现象。

工程使用的混凝土衬砌台车为封闭式的结构，混凝土的浇筑和振捣在开设的12个窗口进行，空间十分有限，内层的钢筋密度较大，一旦出现漏捣的现象，对造成混凝土结构的不稳定，进而对整个工程造成较大的影响。

2 混凝土施工要点

2.1 混凝土配合比设计

本工程采用泵送混凝土的方式，振捣的难度较大，塌落度达到140-180cm，水泥的用量比较大，因此需要增加外加剂，这样既能够达到塌落度的要求，又能够达到减水的目的，提高混凝土的坚固性和抗渗性。混凝土拌合物具有一定的流动性，同时还要保障泌水率较小，不离析。

2.1.1 砂石料。砂石料主要为人工骨料砂石，机制砂的细度模数在2.4-2.8之间，密度为2.66t/m3。砂子级配较好，但含有石粉较多造成结构的不稳定，含石粉量达到了6%-18%，石子为碎石，密度为2.72t/m3，选用的粒径为5-20mm以及20-40mm二级配。小石和大石的比例均等，紧密密度为1840kg/m3，孔隙率为32%。

2.1.2 凝胶材料。本工程采用的水泥为普通的硅酸盐水泥，密度为3.12t/m3，水化热程度较低。拟定掺入粉煤灰取代水泥减少水泥的用量，进而降低水化升温，掺入粉煤灰能够避免混凝土发生大幅度的流动，避免出现离析和泌水现象，还能够有效提高混凝土的抗渗性和耐久性，防止硫酸盐侵蚀后与碱集料反应。本工程拟定采用的粉煤灰为二级粉煤灰，密度为2.23t/m3，外加剂采用高效的减水剂。

2.1.3 施工选用配合比。配合比采用绝对体积法计算，二级料容重为2420kg/m3，水胶比为0.48，经过现场调试后，确定了本工程施工选用的配合比：设计的强度等级为C20W6F100，为二级配，水胶比为0.48，砼种类为泵送，粉煤灰比例为20%，砂率为43%，减水剂为1.2%，引气剂为1‰，单位材料用量：水为165kg/m3，水泥为275kg/m3，粉煤灰为69kg/m3，减水剂为4.13kg/m3，引气剂为0.034kg/m3，砂为823kg/m3，小石为545kg/m3，中石为545kg/m3。原材料的含水率一旦发生变化，为了满足施工的需要需要增加水量，应当保障水灰比不变，适当调整配合比。砂细模发生变化时，相应的调整砂率。混凝土泵送时配合比应当控制在140-180mm之间，混凝土的含气量控制在4.5-5.5%之间。

2.2 衬砌混凝土的施工要点

2.2.1 搅拌。混凝土在洞口搅拌站搅拌，采用强制式的搅拌机进行，设定自动计量系统，对计量系统定期校验，保障原材料的称重偏差控制在合理的误差范围内，以免对工程造成影响。

2.2.2 泵送混凝土。采用3m3混凝土输送机输送混凝土到工作面上，为了防止混凝土在泵送的过程中出现水化热和离析的现象，合理控制好输送的速度，一般控制在2-4r/min，输送的时间不能过长，一般为1小时内。为了不耽误工程的进度，确保混凝土的连续输送浇筑，可以采用两台混凝土搅拌输送车，在洞内设置预留错车道，这样能够让车辆在洞内调度，满足浇筑的需要。混凝土泵送时要控制在合理的距离内，一般为100-200m，输送管为125mm，通过溜槽进入到混凝土仓中。泵送混凝土前需要先润管，并且安置筛网，防止较大的混凝土骨料进入其中造成混凝土的离析。

2.2.3 浇筑。采用全圆液压整体钢模衬砌台车作业，实现混凝土浇筑的机械化操作，提高工程的进度和效率。这样不仅能够保障混凝土的连续浇筑，还能够节省材料，保证混凝土的质量，成型好，尺寸精确度高。因此为了确保混凝土成型尺寸准确，需要精确调整台车的定位。同时先浇筑底部，然后两边对称浇筑，分层浇筑，并且保障上下两层的混凝土能够完全的初凝，防止两层发生冷缝。浇筑拱顶和拱腰将混凝土的泵管插入到台车的工作窗中，保持5cm的距离。为了防止混凝土发生离析，混凝土自由下落的高度不能高于1.5米。顶拱浇筑时需要插入台模顶部冲管压送，同时振捣，检查混凝土是否密实。混凝土浇筑后清理现场。

3 结语

施工阶段的质量关系到整个工程的质量，因此需要从施工的各个步骤控制好质量和混凝土的配比，确保每一道工序能够高效完成，进而提高工程的质量。

参考文献

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[2] 何超.库尼卡里水电站小断面隧洞砼衬砌施工技术[J].中国科技纵横，2014，25（06）：153.endprint