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引水工程隧洞二次衬砌施工质量控制探析

2018-04-15赖慧科杨东光

东北水利水电 2018年7期
关键词:光面轮廓线台车

赖慧科,杨东光

(深圳市水务工程建设管理中心,深圳 518040)

1 工程概况

深圳市北线引水工程是深圳市重要的引水水源工程,位于深圳市龙岗区、宝安区及东莞市的凤岗镇,为大(2)型水利水电工程。该工程从新建的位于东莞市东深引水工程雁田隧洞进口上游的上埔泵站取水,途经龙岗区、宝安区、茜坑水库、鹅颈水库,输水至石岩水库。干线主要采用DN3400、DN3000、DN2800、DN2600输水管道及穿越水库的水工引水隧洞,线路全长约29 km,设计引水流量为14 m3/s(120万 m3/d)。工程项目总概算8.1917亿元,总工期3年。工程分8个土建及设备安装标段,其中七标段隧洞全长4 710 m,为鹅颈至石岩水库隧洞,隧洞设2个施工支洞,其中1号支洞125 m,2号支洞168 m,1号支洞施工完毕后进行封堵,2号支洞需二次衬砌,隧洞支护结构型式采用由初期支护和二次衬砌组成的复合式衬砌。初期支护包括喷混凝土、锚杆、钢筋网、钢拱架等;二次衬砌为模注钢筋混凝土,主要承担运行期间的荷载。隧洞为城门洞型,净空尺寸2.5 m×2.7 m。II、III类围岩段二次衬砌为模注300 mm厚C25W8钢筋混凝土;IV、V类围岩段二次衬砌为模注400 mm厚C25W8钢筋混凝土。二衬后均进行拱部模注衬砌背后回填注浆。

2 问题

隧洞混凝土浇筑前期,出现诸多质量缺陷,主要有:1)多处存在欠挖现象,二次衬砌厚度不够;2)涂脱模剂采用喷射方法;3)模板冲洗不干净,有残留混凝土等粘附;4)纵缝有错台凸起;5)存在施工冷缝;6)预埋注浆管被拉断等。

为避免以上质量缺陷,在隧洞后期施工过程中采取了4个质量控制措施,即二次衬砌控制、台车模板控制、施工缝和冷缝控制、注浆孔控制,施工质量有了很大的提高,取得了良好效果。

3 二次衬砌质量控制

3.1 钻爆施工质量控制

要想做好隧洞二次衬砌施工,首先要做好隧洞的开挖。隧洞的开挖很大程度上在于钻爆质量,只要做好了钻爆施工,严格控制轮廓线,避免超欠挖现象,二次衬砌质量控制就有了保证。钻爆施工方案一般分成2种:预裂爆破和光面爆破。光面爆破是指通过正确选择爆破参数和合理的施工方法,分区分段微差爆破,达到爆破后轮廓线符合设计要求,临空面平整规则的一种控制爆破技术。与普通爆破法相比,光面爆破能减少超挖,爆破后成形规整,能够比较好的控制轮廓线。光面爆破后,围岩不产生或很少产生爆破裂缝,支护工作量小,加快了掘进的速度,而且支护的材料损耗少,降低了施工成本。鉴于光面爆破具有以上的优点,确定钻爆的方案时应尽量采用光面爆破技术。

进行石方开挖时,在主爆区爆破之前沿设计轮廓线先爆出一条具有一定宽度的贯穿裂缝,以缓冲、反射开挖爆破的振动波,控制其对保留岩体的破坏影响,使之获得较平整的开挖轮廓,此种爆破技术为预裂爆破。如果开挖岩体松散、裂隙较发育的围岩,无法采用光面爆破,这个时候就要采用预裂爆破,严格控制开挖轮廓线。

3.2 超欠挖控制

隧洞超欠挖指开挖处至设计开挖轮廓线的垂直距离,及该点到设计圆心的距离与设计半径之差。开挖轮廓线的下限半径为:设计半径+预留量(立拱架前的突变和拱架安设后的变形,一般按3 cm考虑)+二次衬砌模板变形加大量5 cm。开挖轮廓线的上限半径为:开挖下限半径+监控量测动态管理的预留沉降量。超挖是指以设计开挖轮廓线为基准,实际开挖的断面在基准线以外;欠挖是指以设计开挖轮廓线为基准,实际开挖的断面在基准线以内。绑扎钢筋前要预先进行超欠挖检测,提前解决特别是欠挖问题。因为欠挖问题的存在会导致局部钢筋绑扎位置不够,无法按原设计进行绑扎,这样二次衬砌厚度及钢筋保护层都无法保证。

3.3 外轮廓线控制

钢筋混凝土保护层厚度控制直接影响二衬结构的外观效果、抗裂性和耐久性。为了保证衬砌混凝土厚度,施工时二衬外轮廓线半径定为:隧洞设计初期支护外轮廓线半径+二次衬砌模板台车预留变形,根据该工程其他隧道对基本稳定的初期支护监测数据来看,V类围岩拱顶下沉和收敛一般在6~12 cm,局部达到16 cm,IV类围岩拱顶下沉和收敛一般在2~7 cm,局部达到12 cm。

4 台车模板控制

4.1 台车要求

模板台车支撑系统刚度及强度要满足泵压和振捣要求,板面厚度宜大于6 mm,台车断面尺寸须可调,长度应考虑最小曲线半径对二衬净空的影响,顶模板与侧模板结合部最大缝隙不大于4 mm。为利于混凝土分层浇筑和振捣,该工程模板台车每侧边模设2排浇筑口,每排3个;拱顶浇筑口设1排共3个,均位于台车顶模的中线上,这样可以避免泵送浇筑时,两侧混凝土流动不均,造成台车跑位。混凝土浇筑时应按照从下往上顺序从浇筑口进行浇筑,不可贪图方便从拱顶浇筑口开始浇筑,输送管也应始终保持在浇筑面以上1 m左右,不可超过2 m。否则混凝土从拱顶高处掉落下来,容易产生泌水现象,从而影响混凝土的致密性以及混凝土与钢筋间的握裹力。

4.2 模板控制

台车脱模移位涂刷脱模剂时,禁止采用喷射方式,防止钢筋沾附油污后与混凝土结合不紧密。脱模剂可以采取用PVC管或软管刺孔外缠透油布的方法进行涂刷。模板和输送泵管每次都必须冲洗干净后才能再次使用,禁止残留混凝土等粘附在上面。否则模板不能紧贴在底板上,无法封堵严实,在施工时容易造成跑浆、纵缝凸起倒坡、隧洞净空尺寸不够等问题。

5 施工缝和冷缝的控制

5.1 施工缝控制

施工缝应清除垃圾、表面松动砂石和软弱混凝土层,同时应加以凿毛,用水冲洗干净并充分湿润,残留在混凝土表面的积水应予清除。由于现场条件限制还存在一定问题,比如边、顶拱混凝土开仓前冲仓后会有少量的积水和一些细小的渣子难以彻底清除,再加上混凝土入仓前的砂浆摊铺往往也难以全部覆盖老混凝土面,以及结合面振捣不密实等因素的存在,施工缝是一个较为薄弱的地方。边、顶拱浇筑完成后不能立即达到一定的强度,在一段时间内,在外水压力作用下,施工缝部位必然会渗水。被有压地下水击穿未凝固的混凝土是引起混凝土漏水的一个普遍原因。解决好此问题,主要做好两个工作:一是在未进行二次混凝土浇筑时,预先设置导水孔,创造导排外水减压的条件;第二是在浇筑混凝土后,使用引导水管将无规则的渗漏水变为有规则的卸压排水导流,使混凝土有足够的强度增长时间,确保混凝土的质量。具体做法是:

1)对于边、顶拱岩壁有渗水的洞段,在施工缝面上预留一个纵向槽,位置设在外层钢筋与岩壁之间,在纵向槽的底部与模板之间埋设1根PVC管作为导排水管,纵向槽内填充碎石,混凝土拆模后,通开该PVC管,以保证排水的畅通。

2)对于裂隙渗水或集中渗水的地方,则采用打排水管孔,孔内插管排水的方案。排水孔沿着裂隙的走向打,其插入孔内的部分用钉子开一些小孔,孔口用棉纱或砂浆堵塞。排水管顺着岩壁接到纵向槽内,或者穿过堵头模板将水排到外面。

3)模板台车和上一仓混凝土搭接处,采用密封条,防止混凝土浇筑振捣时跑浆、离析,影响施工缝的防渗效果。

4)混凝土浇筑应由上游向下游分段施工,以利于地下水顺坡排出。

5.2 施工冷缝控制

施工冷缝并不是一种真实存在的“缝”,它是因后浇筑的混凝土超过初凝时间,与先浇筑的混凝土存在一个结合面,该结合面称为施工冷缝。如果后浇混凝土速度过慢,或先浇混凝土的初凝时间过短,则会在混凝土内部形成施工冷缝,从而影响混凝土的内部质量。因此混凝土浇筑时,要严格控制浇筑速度、初凝时间等,避免在混凝土内部产生冷缝。

混凝土泵送过程中,经常发生输送管堵塞故障。输送管的泵送压力,直径等不宜过小,路线尽量选择距离最短、转弯部分最少的方案。泵管上用湿麻袋覆盖保持湿润,还可以经常淋水散热。混凝土中的砂石要有良好的级配,碎石最大粒径与输送管径之比宜在1∶3,水灰比宜在0.45~0.5之间,坍落度宜在18~20 cm之间。根据浇筑的具体情况,选择初凝时间较长的混凝土。

浇筑前,要完善各种准备工作,协调好混凝土的供应,保证浇筑人员及设备的数量。工作面和洞口下料的通讯要畅通,随时沟通,确保混凝土供应连续、及时。混凝土罐车等待下料时,应保持混凝土不断流动。如等待时间过长,超过初凝时间,则此车混凝土料不可再使用。插入式振捣棒配合附着式振捣器振捣密实,不得出现水平和倾斜接缝,如果因故中断浇筑,则在下次继续浇筑混凝土前,必须凿除已硬化的前层混凝土表层的浮浆,凿毛之后用高压水枪冲洗干净。

6 注浆孔控制

采用模板台车泵送混凝土浇筑拱墙,在拱顶一般都有空隙,要预留注浆孔在后期进行注浆处理,充填二衬与防水层间的空隙,保证衬砌混凝土的整体性和密实性。根据预埋间距的要求,注浆管必须预埋到位,管口要顶在洞壁上防止注浆时堵塞管口。管口还要设置十字型缺口,方便注浆。在拆模移位时注意注浆管,避免拉断,以保证注浆效果,且要做好埋管记录。如注浆管在施工中被拉断,则必须预留位置,并做好记录。最后根据记录的位置,在相应注浆位钻孔。钻孔时要根据实测控制深度,防止将衬砌后面的防水板损坏。

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