导流洞出口导向墙混凝土施工技术研究

葛方勇

摘 要：新疆大石峡水利枢纽工程是国务院确定的172项节水供水重大水利工程之一，导流洞工程是前期工程的关键项目。导流洞全长1200m，开挖后断面为22m×19.4m～16m×11.6m（高×宽）的城门洞型式，开挖断面面积约400㎡，属于特大断面隧洞。考虑到导流洞出口围岩条件较差，为确保导流洞出口洞脸开挖施工安全、质量，采取在洞脸处设导向墙，利用洞脸的导向墙进行管棚超前支护施工，对导流洞出口顺利进洞开挖施工具有积极的促进意义。

关键词：新疆大石峡;导流洞;导向墙;管棚

1 概况

大石峡水利枢纽工程位于新疆阿克苏地区库玛拉克河中下游温宿县与乌什县交界处，以库玛拉克河河道中心为界，左岸为温宿县，右岸是乌什县。导流洞布置在左岸，为城门洞型式，全长1200m，纵坡i=6.667‰，进口底板高程1487m，出口底板高程1479m，导0+046.86～导0+95.386段设置弯道，弯道半径60m，转角为36.34°。导流洞出口上覆岩体厚度17～20m，围岩弱风化为主。岩性为巨厚层西域组砂砾岩，岩层走向NE70～80°，倾向SE，倾角15～20°。断裂构造不甚发育，岩体完整性较好，围岩极不稳定，围岩以Ⅴ类为主。考虑导流洞出口段围岩情况较差，设计采用管棚超前支护施工，为确保管棚施工质量，在实施前先进行导向墙施工。

2 导流洞出口导向墙施工方案确定

导流洞出口分上下半洞施工。上半洞进洞开挖前先进行导向墙施工，导向墙施工过程中预埋导向管;导向墙施工完成后进行管棚施工。

管棚施工采用在洞口预留核心土法，使用CM351钻机配Φ110钻头造孔，人工配合机械安装管棚钢管，钢管长度4.5m，纵向间距3m，环向间距0.4m，仰角5度。管棚注浆压力根据现场试验确定，一般不超过1MPa。管棚超前支護完成后再进行导流洞出口上半洞洞挖施工。上半洞洞挖完成后，先对导向墙进行接脚施工，确保导向墙底部在导流洞底板基岩上，再进行下半洞施工。

3 施工工艺技术

3.1 施工准备

导流洞出口洞脸位置具备导向墙施工条件，施工道路和施工用电准备就绪，加工支撑导向墙混凝土的拱架和模板，混凝土拌和站准备好混凝土的拌制，相关原材料运输到位。

3.2 导向墙施工方法

导流洞出口导向墙位于导流洞出口D1+200至D1+202处，采用C25混凝土浇筑施工，截面尺寸为0.8m×2m。

3.2.1 底模施工方法

洞脸位置石方开挖采用预裂爆破法，将洞脸位置需要开挖的部分进行预裂爆破。利用反铲挖掘机和20t双桥自卸车先运出两侧拱架位置的石渣，再进行导向墙的施工，待导向墙施工完成后再清运核心土石渣。

各项准备工作完成后，先使用拓普康IS302全站仪放样洞脸设计轮廓线，按设计轮廓线安装导向墙底模支撑钢拱架。支撑拱架采用4榀I18钢拱架，每榀间距0.6m。钢拱架分为5段，其中弧形段3段、竖直段2段。段与段之间采用连接钢板和M20×6mm高强螺栓进行连接。钢拱架在加工场采用工字钢冷弯机加工成型后，利用3m³装载机运至现场，现场作业人员利用预留下的核心土作为施工平台，拼装支撑拱架。支撑拱架全部拼装完成后，采用2m长Φ20钢筋、环向间距1m将连接支撑拱架连接成一个整体。

支撑拱架全部完成后，在拱架上部铺设2m长、0.3m宽、5cm厚的木板，用铁丝将木板与钢拱架固定牢靠，形成导向墙底模。

3.2.2 导向管安装方法

导向墙底模形成后，进行导向墙内的钢拱架与导向管安装。导向墙内设置3榀钢拱架，钢拱架间距0.8m，由I20a工字钢制作而成。I20a工字钢同样分为5段，采用10mm连接钢板和M20×6mm高强螺栓进行连接。钢拱架件采用2m长Φ20钢筋连接，环向间距1m。

根据设计图纸要求，导向管共有41根，采用2m长的Φ127mm×4mm无缝钢管环向间距0.4m布置。安装时，先对导向管的位置进行精准放样后，采用点焊连接的方式将导向管和I20a钢拱架进行临时固定，然后用Φ12定位钢筋焊接进行固定，导向管安装时应注意有1°的仰角。

导向管安装完后进行侧模和顶模安装，模板采用1.5cm厚木板制作，分节长度不小于1m，现场拼装。侧模和顶模采用内拉外撑，内部使用Φ12的拉锚钢筋与钢拱架连接，外部采用Φ48钢管纵横围囹加固，顶模在左右腰间和最顶部预留浇筑窗口。

安装侧模前，用土工布，线毯等物品将导向管进行封堵，防止混凝土浇筑作业时将混凝土灌入导向管中。

3.2.3 混凝土浇筑施工方法

导向管、模板验收合格后，即可进行混凝土的浇筑。混凝土在拌和站拌制，8m³混凝土罐车运输，挖掘机配合人工入仓的模式进行浇筑作业，混凝土拌制时应根据当日气温适当延长拌制时间。浇筑时应从导向墙的两侧同时开始浇筑，两侧浇筑混凝土面高差不得大于1m。采用插入式振捣器振捣混凝土，振捣器与侧模保持5～10cm的距离，插入下层混凝土5～10cm。密实的标志是混凝土停止下沉，不再冒出气泡，表面呈现平坦、泛浆。振捣器振捣钢筋附近部位混凝土时，不得触及模板及导向管。振捣完毕，边振捣边徐徐拔出振捣器，杜绝在停振后把棒拔出的现象，以免造成混凝土空洞。浇灌混凝土时，同时派人检查模板的变形情况，如有变形、移位或沉陷等现象立即停止浇筑，待校正处理好后方可继续浇筑。

3.2.4 混凝土养护、拆模

由于导流洞出口导向墙施工安排在冬季，该时段气温较低，为保证混凝土施工质量，混凝土浇筑作业安排在白天气温较高时段进行，浇筑完成后及时用线毯、毛布等在顶模上方进行覆盖，同时根据实际情况，搭设了暖棚，采用火炉或电暖器升温的方式进行保温。

导向墙混凝土强度达到设计值70%以上拆模，进行下一工序的施工作业。

混凝土冬季施工措施：

3.2.4.1 在设计配合比时考虑添加早强防冻剂;

3.2.4.2 混凝土拌合中采用热水拌合延长搅拌时间，混凝土罐车采取保温措施;

3.2.4.3 浇筑完成的混凝土及时采取保温措施。

4 结语

新疆大石峡水利枢纽工程导流洞属于特大断面隧洞，施工难度大、工期紧，通过在导流洞出口采用导向墙进行管棚超前支护施工，不仅确保了导流洞出口洞脸的安全稳定和顺利进洞施工，而且对洞内安全作业、质量控制都起到积极的促进作用，也为类似工程起到借鉴的意义。

参考文献：

[1]张敏，复杂地质条件下大断面隧道“零”进洞工法技术体系及应用研究，成都理工大学，2009

[2]王梦恕，中国隧道及地下工程修建技术[M]，北京：清华大学出版社，2010