穿山隧洞混凝土衬砌的施工应用探析

(昆山市水利建筑安装工程有限公司，江苏 昆山 215300)

1 工程概况

苏州高新区建成区水环境整治工程二期六标段164m穿山隧洞衬砌工程入口为皇宴岭东侧，出口为皇宴岭西侧，隧洞底高程1.35m(入口)～1.50m(出口)，坡比为0.09%，断面采用圆拱直墙式，圆拱中心角90°。衬砌尺寸为宽4.0m、直墙段高3.5m、圆拱半径282.8cm，C20W6混凝土衬砌厚50cm。

2 施工总体方案

根据结构布置和施工条件，混凝土底板施工分别由隧洞进出口进料，侧壁及拱顶由隧洞出口向入口方向衬砌，全断面衬砌混凝土浇筑时采用衬砌台车，衬砌台车采用自行液压升降钢模台车，台车总长为10.20m，净宽为4.02m，净高为4.35m，直壁截面高3.50m，钢模厚度10mm。

输水隧洞底板混凝土浇筑采用组合钢模板，侧壁和顶拱采用钢模台车，钢木复合模板用于密封，以HBT60C型混凝土泵入仓。隧洞衬砌钢筋主筋采用HRB400 C25钢筋，纵向连接筋采用HRB400 C16钢筋，钢筋在加工厂加工后，用5t平板卡车运到现场，根据设计图纸在现场进行绑扎并焊接。在混凝土浇筑之前，做好岩面渗水引排水工作，确保混凝土施工质量。

3 引水隧洞衬砌施工程序

输水隧洞混凝土施工顺序：施工准备、引水隧洞K0+000～K0+080底板混凝土衬砌、引水隧洞边顶拱混凝土衬砌、引水隧洞K0+080～K0+164底板混凝土衬砌、工程完工灌浆。引水隧洞衬砌施工程序见图1。

4 引水隧洞衬砌施工方法

4.1 基础岩面处理

人工手动挖掘活石，去除浮渣、泥沙和污物，并排水，以便在混凝土浇筑前，保持岩石表面的清洁和湿润。

4.2 输水隧洞底板混凝土施工

隧洞底板混凝土施工时，以每10m为一个仓号，根据设计分缝安装伸缩缝。在岩石基面清理完毕并通过监理工程师验收后，用全站仪测量放线，标识高程，根据设计图纸绑扎钢筋。进行分缝设置、安装止水等工序施工，并在监理工程师检查验收合格后开始浇筑。混凝土采用商品混凝土C20W6，HBT60C型混凝土用泵输送混凝土入仓，混凝土振捣使用φ50和φ30软轴插入式振动棒，最后人工抹面收光。浇筑过程中注意及时排除仓内积水。

4.3 引水隧洞边顶拱混凝土施工

立模顺序为：根据现场测量和放样，当衬砌台车运行到衬砌部位时，检查模板外轮廓垂直对称中心线是否符合隧洞中心线的要求。如存在偏差，将台车上的水平调整油缸向左右调节，然后驱动顶升油缸，确保台车顶部和两端的最高点标高与设计标高相一致，并按设计要求预留沉降量。模板就位后锁定全部千斤顶和卡轨器，安装基座翻板和封头板。边顶拱由钢模台车一次浇筑成型，HBT60C型混凝土泵送入仓，混凝土通过钢模台车两侧及顶部进料口送入台车模板背后，浇筑时台车两侧要均匀上料，防止台车产生偏压造成隧洞中心线偏移。

混凝土采用商品混凝土C20W6，泵送混凝土入仓，附着式振捣器固定在台车上，对混凝土表面进行振捣。

边顶拱浇筑钢模台车结构见图2。

图2 边顶拱浇筑钢模台车结构

4.4 止水及伸缩缝

隧洞每隔10m设有一道伸缩缝，伸缩缝缝宽2cm，采用浸沥青松木板嵌缝，施工缝处采用651橡胶止水带密封。橡胶止水带采用搭接连接，黏结安装时禁止损坏橡胶止水带，采用模板夹住固定或采用专制的止水卡夹住固定，并保证橡胶止水的1/2宽度处与缝面一致。

4.5 灌浆管埋设

根据设计图纸要求的材料和设计位置埋设灌浆管。灌浆管应相对独立，不应由模板和钢筋固定，可采用施工插筋单独焊架牢靠固定。注意在浇筑过程中加强保护，周围大粒径分离料用人工清除，并用小振动器振捣密实。

4.6 施工缝面处理

施工缝面处理主要包括工作缝和施工冷缝处理。在混凝土终凝前，用压力水对其施工缝的表面冲毛，冲去表面的乳皮和灰浆，直到混凝土面露出粗砂粒或小石子为止，或采用人工打毛拉毛的方法。在浇筑上一层混凝土前，用鼓风机或加压水将经过冲毛和打毛的缝面清理干净，并用砂浆座浆，以确保新老混凝土的良好结合。

4.7 脱模及养护

当衬砌达到以下要求后即可拆模：

a.不承重结构的混凝土强度达到设计强度的50%以上。

b.承重结构的混凝土强度达到设计强度的70%以上，为保证浇筑速度，必要时可在混凝土中掺入经监理工程师认可的早强剂。

c.脱模完毕后钢衬台车即可前移，前移时让台车向前行走，行走距离要保证与前一次有20cm以上的搭接，脱模后，对衬砌混凝土进行洒水养护。养护时间应在混凝土浇筑完毕后12～18h内进行，并连续养护14天。

5 变形监测

根据苏州市城市建筑设计院有限责任公司提供的监测方案，在现场共布设8个水平位移、竖向位移观测点，观测点根据现场施工进度依次布设。监测时间从2016年6月27日开始，至2016年9月1日隧洞贯通为止。

5.1 水平位移变形监测

图3表明，各监测点在挖土及隧洞爆破阶段内变形较大。最大水平位移累计量为4.4mm(SD18)，上述值均未超过报警值。

图3 苏州高新区建成区水环境整治提升工程(隧洞段)变形监测坡顶位移曲线

5.2 竖向位移变形监测

图4表明，各监测点的变形总体稳定。隧洞段沉降最大累计变化量为-4.65mm(SD5)，上述累计量及变化速率未超过报警值。

图4 苏州高新区建成区水环境整治提升工程(箱涵、隧洞段)变形监测沉降曲线(隧洞段)

6 结 语

对引水隧洞的衬砌，起到了隧洞初期支护的作用。经过回填混凝土、固结灌浆等，隧洞的变形趋于稳定，确保了施工安全。