中部引黄工程混凝土衬砌施工方案

2018-03-25张艳秋

山西水利 2018年7期

张艳秋

（山西省中部引黄工程建设管理局，山西太原 030002）

1 工程概况

山西省中部引黄工程施工05标段，位于忻州市保德县境内，主要工程内容包括：总干2号主洞总21+182.39—总41+167.46，全长19.985 km；总干7～12号施工支洞（支洞全长约4.36 km）及相应临时工程。总干2号隧洞纵坡1/3000，隧洞为城门洞型断面，净宽4.2 m，净高5.1～5.16 m，直墙段高3 m，顶拱半径2.1 m。衬砌厚度为Ⅲ类围岩0.3 m，Ⅳ类围岩0.35 m，Ⅴ类围岩0.4 m。

2 施工准备

2.1 施工道路

施工道路，利用开挖时已形成的场内临时道路和进场临时路，进行材料设备运输通行。

2.2 施工风、水、电

施工风、水、电，均利用开挖阶段形成的风、水、电系统。在每个支洞口各设一座空压机站，各安装3台20 m3空压机集中供风；施工供水从附近村镇取水，修建蓄水池来供应生产和生活用水；根据现场实际情况每个支洞口设置2台315 kVA变压器，使用10 kV高压线引进配电房，再连入施工场地的配电箱内。

2.3 混凝土系统

根据当地实际情况，本工程拟将分别在7～12号施工支洞口附近，各设1座HZ 60混凝土拌和站。拌和站包含以下几个基本功能区：原材料贮存输送区，混凝土搅拌区，物流通道区，办公生活区。为满足工程需要，1台搅拌机配置1个粉煤灰筒仓，1个外加剂罐，每个支洞的拌合站区设置1台2 t的锅炉，在冬季施工时加热拌和用水。

2.4 工地试验室

根据本标段的实际情况，工地试验室采取外委试验，试验室采用租用民房的形式。试验室设立混凝土标准养护室、力学室、混凝土室、试验工作间、检验仪器室、样品室，养护封闭管理。房舍规整，部分房间采用新建板房，建筑面积共约200 m2。

3 混凝土衬砌方案

3.1 混凝土衬砌总体方案

依据设计Ⅲ、Ⅳ及Ⅴ类围岩，分别采用300 mm、350 mm和400 mm厚的抗渗等级W6的C 25钢筋混凝土衬砌。根据本引水隧洞的特点，混凝土衬砌按先浇筑底板混凝土，待底板施工完成后，再进行侧墙、顶拱混凝土浇筑的顺序进行施工。

3.2 底板混凝土衬砌施工工艺及方法

根据设计图纸和采用的施工工艺对隧洞衬砌进行分块划分，仓号长度按10 m一仓划分。底板混凝土衬砌施工从与相邻支洞交接里程开始，向本支洞口方向后退。

施工工艺：底板清理找平、绑扎钢筋、支立端模、止水带施工、泡沫板施工、浇筑混凝土、拆除端模、混凝土养护，继续下一循环。

3.2.1 底板清理找平

从与相邻支洞交接里程开始向本支洞口方向逐步清理，Ⅲ类围岩中基岩为硬岩清理时，清理至原状岩面。在浇筑混凝土前用清水冲洗干净，对局部超挖的部位采用浆砌片石或与底板同标号的混凝土回填找平。本工程隧洞Ⅳ、Ⅴ类围岩居多，属软岩，且部分洞段渗水、涌水。开挖时底板预留了保护层，并铺垫了石渣进行底板保护，施工车辆在上部通行，但由于施工期较长，加之渗水，部分洞室底板原状层风化严重，衬砌底板清理时很难清理至原状岩面，甚至会出现越清浮渣越多的状况。鉴于此，先将地表水清理拉至洞外，在后期拉底施工清理至设计底板开挖线以下20 cm时，若未清理至原状层，则停止继续清理，而将底板面修整平整，然后在修整好的面上进行碾压，采用50装载机进行碾压，且装载机铲斗配合拍实，边角部位采用小型蛙夯人工夯实。经验收合格后，进行垫层混凝土施工封闭底板。垫层厚20 cm，采用C15混凝土，混凝土垫层可以增加底板承载力，改善洞内道路情况，营造良好施工环境，为后续底板钢筋绑扎、混凝土浇筑及台车混凝土衬砌奠定良好的基础。

3.2.2 钢筋制作与安装

钢筋严格按设计图纸及规范要求制作安装。钢筋在洞外下料加工，洞内安装、焊接、绑扎。底板浇筑前，安装底板及部分边墙钢筋，底板与边墙的竖向主筋一次安装完成，避免边墙竖向受力筋在同一水平截面断开。钢筋安装时，必须保证混凝土的净保护层厚度，满足设计文件的规定要求。

3.2.3 支立端头模板

端头模板采用长1.5 m宽0.4 m的钢模板。钢模板在支立前要均匀涂刷脱模剂，模板与模板之间用双面胶连接，防止漏浆。加固采用基岩打眼和斜撑加固，确保在浇筑过程中不发生胀模、变形、跑模。

3.2.4 止水带、泡沫板施工

止水带采用8 mm厚651型橡胶止水带，为中埋式，距离迎水面150 mm，止水带用U型钢筋固定，确保混凝土浇筑过程不移动、不跑位。每个断面预埋的止水带保证仅有一个搭接接口，打底板混凝土预埋止水带时，两侧预留相同长度以保证接口位置位于拱顶范围内。

泡沫板为聚乙烯高密度闭孔泡沫板，厚20 mm，在两仓混凝土间止水带前后，每10 m设置一道，如围岩变化，不足10 m也设置一道。泡沫板用钢钉固定于上一次浇筑混凝土上。

3.2.5 底板混凝土浇筑

底板衬砌混凝土采用C 25 W6 F50型，每次浇筑长度10 m。混凝土在洞外拌制，由混凝土罐车运输到洞内浇筑，对运到浇筑地点的混凝土进行坍落度检查，C 25钢筋混凝土应为160～180 mm，不得有明显偏差。插入式振捣器和平板附着式振捣器结合进行振捣。底板振捣用插入式振捣完毕后需用平板附着式振捣器收面，每次振捣时间不宜过长。初凝前人工收面，压光。

3.2.6 拆除端模

只要混凝土强度能保证其表面及棱角不因拆模而受损伤即可。脱模后要防止衬砌表面受到碰撞，严禁车辆通过。

3.2.7 混凝土养护

混凝土浇筑完成后对混凝土进行洒水养护，洒水水温与混凝土温度差控制在±5℃，混凝土养护28 d。

3.2.8 底板成品保护

由于底板与墙身拱顶分开施工，施工墙身拱顶混凝土时，混凝土罐车需要经由已施工完混凝土的底板上通过，为了保护底板混凝土面，应在底板混凝土达到设计强度后再通行车辆，并且在混凝土罐车车轮行走的位置全部铺设草帘（每个车轮下草帘宽度不小于1 m），防止底板混凝土表面破损。

3.3 侧墙及顶拱混凝土衬砌

底板混凝土浇筑完成后，底板与墙身之间的施工缝面，在初凝后终凝前采用人工凿毛，并采用清水冲洗干净。待围岩收敛稳定后，开始混凝土衬砌施工，墙身及拱顶一次浇筑成型。

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3.3.1 钢筋制作及安装

边墙顶拱衬砌前，安装侧墙及顶拱部位钢筋，严格按照所设计图纸及规范要求制作安装。钢筋安装时，必须保证混凝土的净保护层厚度，满足设计文件的规定要求。在钢筋与模板之间，设置与衬砌混凝土同等强度的垫块。

3.3.2 止水带、泡沫板施工，注浆管预埋

止水带、泡沫板施工与底板止水带、泡沫板施工方式相同。

混凝土衬砌的拱顶100°范围内回填灌浆，注浆管采用直径42 mm、壁厚3.5 mm热轧无缝钢管，每10 m衬砌埋设5排注浆管，排距2 m（从台车前端向后1 m埋设第一排，之后每隔2 m埋设一排），并在混凝土初凝后拔出，要求灌浆孔深入围岩0.1 m。灌浆管按3孔、2孔间隔布置，注浆分为两个次序进行，先对称两侧后拱顶，注浆压力0.3 MPa。

隧洞衬砌遇有围岩塌陷、溶洞、较大超挖等情况时，在该部位顶部（顶拱）预埋灌浆管及排气管，其数量和位置根据现场情况确定。

3.3.3 台车模板施工

为保证施工进度和施工质量，隧洞边墙顶拱采用全断面（底板衬砌线以上）一次浇筑成形的施工工艺，采用定制的城门洞型自行式液压钢模台车，台车就位前均匀涂刷脱模剂。3.3.4 混凝土浇筑

混凝土运输方式采用混凝土轨道运输车运输，输送泵泵入模内灌注。采用ZND-50插入式振捣器进行振捣。

对运到浇筑地点的混凝土进行坍落度检查，C25泵送混凝土应为160～180 mm。泵送混凝土操作，应符合泵送混凝土的相关规定，先用相同水灰比砂浆润滑管道，避免人为因素造成堵管。

3.3.5 脱模

选择合理的拆模时间，利用全液压衬砌台车液压系统进行脱模，根据《水工混凝土施工规范》（SL 677-2014）规定，洞径不大于10 m的隧洞，顶拱混凝土强度达到5.0 MPa，即可拆模。对应本工程的拆模混凝土强度，为设计强度的20%以上，脱模后要防止衬砌表面受到碰撞。

3.3.6 混凝土养护

混凝土浇筑完成后，立即对混凝土进行养护。拆模前，采用洒水养护，洒水水温与混凝土温度差控制在±5℃；拆模后，采用喷淋养护。混凝土养护期为28 d。

3.4 伸缩沉降缝施工

根据施工图纸要求，进行建筑物伸缩沉降缝施工，接缝的整个混凝土区域要填满接缝材料。伸缩沉降缝嵌缝材料施工前，用压缩空气吹除缝内的赃物、尘土，伸缩沉降缝保持清洁干燥。沥青砂浆填缝由人工进行施工，灌缝前将缝清理干净，将缝内的土、杂物清理出去。缝灌满后20～30 min，用抹子蘸水抹平光滑即可。每完成一道缝，由监理人检验合格后，进行下一条缝的灌注。