输水隧洞混凝土衬砌施工重点及难点浅析

游玲峰

（福建路港（集团）有限公司，福建 泉州 36200）

混凝土衬砌是隧洞施工中的重要施工环节，必须综合考虑各种情况，掌握施工中可能出现的难点和重点，以保证衬砌混凝土具有足够的强度、耐久性和安全性能[1]。输水隧洞混凝土衬砌施工，可采用沿线避开不利地质条件和地形，由于施工时受环境、气候条件的影响不大，采用的路线也较短，没有占用耕地，没有污染，能够保障水质和安全运行。为了保证隧洞混凝土衬砌施工的质量，保证输水隧洞的安全，必须采取先进合理、技术可行、经济合理、安全可靠的输水隧洞混凝土衬砌施工技术。承德输水隧洞工程长5320 m，断面开挖宽3 m，高3.3 m，地层岩性以砾岩、凝灰岩为主，隧道工程更加复杂，对混凝土衬砌施工要求更高，施工中应熟练掌握混凝土衬砌的重难点，从而达到良好的衬砌效果。

1 工程概况

承德输水隧洞工程长5320 m，无压隧洞，坡度1/2000，为城门洞型，开挖断面宽3 m，高3.3 m。地层岩性以砾岩、凝灰岩为主。围岩类别为Ⅱ类～Ⅴ类，Ⅳ类Ⅴ类围岩采用钢筋混凝土衬砌，详见图1、图2。1#支洞位于K1+645位置，长486 m。2#支洞位于K3+946位置，长206 m。由于隧洞施工面狭小，无法做到衬砌与开挖同步进行，只能采用隧洞开挖完成后进行衬砌。

图1 Ⅴ类围岩衬砌剖面图

图2 Ⅳ类围岩衬砌剖面图

2 混凝土衬砌施工重点和难点分析

2.1 模板选择

输水隧洞模板的选择决定了混凝土外观及施工进度。本项目底板及腋角采用木模板，边墙及拱顶模板在小型模板台车、木模、现场组装小型组合钢模三种方案中比选。

木模移动速度快，但是组装速度较慢，影响施工进度，且混凝土外观较差，所以不予考虑。小型模板台车速度快、混凝土外观较好，但是本工程需要混凝土衬砌的Ⅳ类Ⅴ类围岩不集中，总共有26段，由于隧洞狭小，每次移动模板前需先移动混凝土输送泵，整个过程耗费时间长，所以小型模板台车不适用本工地。

现场组装小型组合钢模，拼装速度较快且移动方便，混凝土外观较好，兼具木模和小型模板台车的优点，项目最终选用现场组装小型组合钢模，每段端头采用木模封堵。

小型组合钢模中，每个衬砌段12 m，钢模厚2 mm、宽1 m，每段弧顶36块，边墙24块，块与块之间塞土工布防止漏浆，打孔穿螺丝连接用螺母锁紧。采用格栅钢架、50 cm钢管、顶托、方木进行支撑，钢管间距原则上为50 cm。为了便于工人进行拆挪泵管、混凝土振捣，对钢管间距进行适当调整，见图3。每个断面配2套钢模，采用跳仓浇筑。

图3 模板支护示意图

2.2 混凝土养护

输水隧洞洞内温度较低，混凝土强度增长较慢，养护时间较难确定。根据现场混凝土回弹和同条件试块抗压试验结果来看，大约需45 d左右混凝土才能达到设计强度，现场实际养护时间应不少于30 d。

3 应对措施

3.1 观察拱顶混凝土密实性

输水隧洞混凝土衬砌模板采用全封闭施工，无法直接观察顶拱混凝土密实情况[2]，因此确保顶拱混凝土密实，是施工过程中的一大难点。

本项目采用混凝土观察孔来检查混凝土密实情况，观察孔的布置原则为：在顶拱开挖最高位置预埋2根～3根PVC管，PVC管直径5 cm，采用铁丝将PVC管与钢筋绑扎固定，PVC管顶端距离岩石约5 cm，待观察孔混凝土溢流后，方可停止浇筑。

3.2 隧洞设置错车洞

工程输水隧洞开挖断面较小，见表1，整个隧洞最宽处仅3 m，混凝土搅拌车无法在隧道避车，只能依靠隧道内设置错车洞。

表1 承德输水隧洞工程开挖断面

考虑到工程投资，错车洞不能无限设置。根据《水电水利工程地下工程施工组织设计导则》（DL/T 5201-2017）第11.3.3条款，采用自卸汽车运输时，单向行驶自卸汽车的调头，可设置错车洞，错车洞的距离一般为150 m～300 m。

根据现场情况，采用每200 m左右在岩层较好位置设置一个错车洞，错车洞支护采用打锚杆、支钢筋网片、喷射混凝土组合支护方式。Ⅳ类Ⅴ类岩层由于岩层较差，原则上不设置错车洞。由于错车洞个数有限，在衬砌混凝土施工时，每个工作面大部分时间是2辆～3辆混凝土搅拌车在洞内行驶，对交通通行造成影响，最佳解决方案是在每个工作面设置1名专职交通指挥人员，利用对讲机对司机进行指挥调度，避免隧道内交通堵塞甚至碰撞，影响工程施工。

3.3 及时处理渗水

工程隧洞底板高程低于附近村庄河道及居民水井高程，见表2，再加上隧洞岩石裂隙较为发育，见图4。隧洞开挖后，附近村民水井干枯、河道水位下降，水流向隧道内，洞内渗水涌水量大，可达到504 m3/h，见表3。如果对渗漏、涌水和流水没有进行及时处理，就不能保证混凝土的浇筑质量。洞内处理措施主要为：设计采用每6 m拱顶设置一个10 cm的排水孔，排水孔入岩2.5 m。

表2 承德输水隧洞工程高程统计

表3 承德输水隧洞工程渗水量统计

图4 承德水水隧洞岩石裂隙发育

根据本工程渗水量大的特点，项目部对拱顶排水孔进行适当加密。在边墙位置出现局部渗水的地方，采用打入引流管引流，在管周围进行注浆，待注浆强度达到要求后，关闭引流管的阀门。对边墙出现大面积渗水的，处理渗水较为困难的部位，可以借鉴交通洞排水的方法，采用铺软式排水管加防水卷材，将水引流至预埋的横向排水管中。由于采用防水卷材，造价较大、施工较慢，在小型水利输水隧洞中，一般使用较少，本项目只使用了一次。洞外处理措施主要是对附近村庄的水井进行重新凿打，加大水井深度，保证水井底高程低于隧道底高程2 m以上，确保水井有一定存水量，减少隧洞渗水量。

3.4 定制小型混凝土搅拌车

由于隧洞面狭小，最宽处仅3 m，无法采用市场上的搅拌车运输混凝土，采用小型拖拉机运输混凝土，运输过程无法进行搅拌会导致混凝土初凝。在洞口设置混凝土输送泵，存在长度太长容易堵管的问题。在洞外进行混凝土干拌，将干拌料运至洞内，在洞内设置小型搅拌机进行湿拌，存在施工速度慢，配合比不均匀，洞内空间有限操作困难。

针对以上情况，项目部联系专业机械厂家，根据隧洞的尺寸，定制小型混凝土搅拌车，宽2 m、高2.4 m、容量约为1 m3，每个断面配置4辆，进度和质量得到显著提高，快速解决了混凝土运输的问题。

因混凝土搅拌车出料口低于混凝土输送泵进料口约20 cm，本项目采用砼搅拌车的出料口出料至电动小型输送带上，由输送带运输至输送泵的进料口。同时为减少堵管概率，混凝土输送泵距离浇筑仓现场控制在50 m以内。

4 结语

隧洞混凝土衬砌施工一定要根据不同的施工环境和技术要求，对混凝土施工的重点和难点进行全面分析，提出切实可行的措施建议，以满足混凝土衬砌施工的质量、进度和投资要求。

承德输水隧洞混凝土衬砌工程结合现场实际情况，对衬砌中存在的顶拱混凝土密实性差、开挖断面小、渗水处理不及时、混凝土运输速度慢等问题，提出了较为合理有效的措施建议，为隧洞工程的施工安全提供保障。