衛(wèi)瑞崗

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

1 工程概述

吉林省某引水工程采用隧洞引水。工程位于吉林市豐滿水庫至溫德河左岸之間，總長度約為22.9km。引水隧洞主要采用敞開式TBM施工，局部采用鉆爆法施工。鉆爆段隧洞由于巖石圍巖較為破碎，為Ⅴ類圍巖，為了改善隧洞襯砌混凝土受力性能和提高隧洞的抗裂度，鉆爆法施工段采用預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌。預(yù)應(yīng)力襯砌段開挖斷面R=4.10 m，襯砌厚度50 cm，單段襯砌長度12m。主要施工內(nèi)容有：鋼筋加工、制作與安裝，預(yù)應(yīng)力鋼絞線制作、安裝與張拉，模板安裝與拆除，現(xiàn)澆混凝土的拌和、運(yùn)輸與澆筑等。圖1為隧洞預(yù)應(yīng)力襯砌斷面圖。

圖1 隧洞預(yù)應(yīng)力襯砌斷面圖

2 隧洞無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土施工程序

施工工藝流程如圖2所示。

3 鋼筋加工、制作

工程中所有的鋼筋（主筋HRB335級(jí)φ20，箍筋及構(gòu)造筋HPB235φ8、φ12）均從附近大型鋼鐵廠采購，要求廠家供貨到工地現(xiàn)場(chǎng)鋼筋加工廠。鋼筋各項(xiàng)指標(biāo)均應(yīng)符合現(xiàn)行規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。鋼筋集中在洞口鋼筋加工廠制作，為便于成型鋼筋的運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)安裝，將環(huán)形內(nèi)、外層主鋼筋加工成4節(jié)弧型段。加工制作好的成品鋼筋，采用15t自卸汽車改裝成的平板車運(yùn)進(jìn)洞內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)人工綁扎安裝?；炷帘Ｗo(hù)層厚度用帶鉛絲的強(qiáng)度不低于結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)強(qiáng)度的砂漿墊塊控制。

4 預(yù)應(yīng)力鋼絞線制作

預(yù)應(yīng)力鋼絞線制作包括鋼絞線制作和安裝鋼絞線托架制作。

4.1 鋼絞線制作

圖2 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土施工工藝流程圖

鋼鉸線采用7φj5,σb≥1470 N/mm2，在鋼筋加工廠（包括鋼絞線加工）集中加工制作。鋼鉸線加工區(qū)內(nèi)設(shè)一條放樣通道、一個(gè)與隧洞每一組張拉錨索實(shí)際纏繞軌跡相同的1：1加工制作平臺(tái)和兩個(gè)鋼鉸線轉(zhuǎn)盤架（旋轉(zhuǎn)平臺(tái)），采用工地現(xiàn)場(chǎng)起吊設(shè)備（16t汽吊或50 t履帶吊）將出廠的兩盤鋼鉸線盤卷安放在轉(zhuǎn)盤架上，按設(shè)計(jì)圖線在放樣通道上依照放樣標(biāo)志進(jìn)行放樣制作。鋼鉸線切斷需采用砂輪切割機(jī)，不能采用電焊機(jī)或氧焊切割。鋼鉸線切割好后，每?jī)筛唤M進(jìn)行綁扎，綁線一般采用18#鉛絲，綁扎點(diǎn)間距為0.5～0.6m。同時(shí)在鋼鉸線上用紅油漆標(biāo)注出引水洞底拱中心線和錨具槽中心線位置，以保證鋼鉸線現(xiàn)場(chǎng)安裝精度。鋼鉸線加工好的，由于直徑太大，無法直接運(yùn)輸進(jìn)洞，故將其折成8字形，再拆成圓形，經(jīng)過綁扎固定后，采用起吊設(shè)備將鋼鉸線吊放在自卸汽車改裝成的平板車上，運(yùn)輸至洞內(nèi)施工現(xiàn)場(chǎng)。

4.2 托架加工制作

鋼絞線安裝托架根據(jù)不同斷面鋼絞線的不同位置制作不同型式的托架，本工程共需制作六種型式托架（五種型式托架為特殊托架，特殊托架用于靠近錨具槽的地方）。由于特殊托架不完全對(duì)稱，特殊托架制作好后應(yīng)及時(shí)對(duì)托架進(jìn)行標(biāo)注（編號(hào)、安裝方向等）。托架統(tǒng)一在洞外鋼筋加工廠集中制作，將制作好的托架嚴(yán)格按要求焊接在鋼鉸線布置位置的分布筋上，以保證托架的安裝精度。

5 鋼筋、鋼鉸線、錨具槽模板的安裝

5.1 鋼筋、鋼鉸線安裝

鋼鉸線位于外層鋼筋和內(nèi)層鋼筋之間，鋼鉸線的安裝需通過各種托架附著在外層鋼筋上。鋼絞安裝工序?yàn)椋和鈱又鹘畎惭b→測(cè)量定位→分布筋安裝（托架分布筋）→鋼鉸線安裝。

（1）各段隧洞襯砌前驗(yàn)收合格后，在洞內(nèi)沿洞軸線每1.5m測(cè)放8個(gè)安裝鋼筋的控制截（斷）面。

（2）每個(gè)控制截面安裝φ20以上鋼筋點(diǎn)進(jìn)行控制。鋼筋長度為1m，采用手風(fēng)鉆鉆孔，砂漿錨固，錨固長度0.5，外露0.5m，錨筋作為鋼筋的綁扎安裝控制點(diǎn)。

（3）鋼筋運(yùn)輸至安裝部位附近，人工搬運(yùn)至安裝部位后利用鋼筋臺(tái)車進(jìn)行拼裝外層4段環(huán)形主筋，采用電焊機(jī)現(xiàn)場(chǎng)焊接。

（4）在分布鋼筋安裝前，按隧洞襯砌鋼筋圖紙位置進(jìn)行放線，采用墨線彈出單段（12m）隧洞鋼筋邊線，用粉筆畫出每根分布鋼筋的位置。人工用20#～22#鉛絲綁扎帶有托架的分布筋和一般分布筋。

（5）鋼鉸線同樣采用鋼筋安裝臺(tái)車進(jìn)行安裝。首先，按照鋼鉸線上用紅漆標(biāo)記的底拱中心線、錨具槽中心線標(biāo)記與已安裝好的底拱中心線和錨具槽中心線的標(biāo)記鋼筋一一對(duì)應(yīng)，采用鉛絲進(jìn)行綁扎固定鋼鉸線。然后，將鋼鉸線由底向上依次對(duì)稱綁扎在分布鋼筋的托架上。最后，對(duì)鋼鉸線位置進(jìn)行調(diào)整，將鋼鉸線頭固定在錨具槽內(nèi)。

（6）焊接內(nèi)層4段已加工好的環(huán)形主筋。鋼筋焊接時(shí)，為保證鋼絞線安裝質(zhì)量、安裝精度，需對(duì)錨具和鋼絞線采取隔熱保護(hù)措施。

5.2 錨具槽施工

鋼鉸線安裝完后，對(duì)鋼鉸線安裝進(jìn)行檢查驗(yàn)收。檢查驗(yàn)收合格后，才能進(jìn)行加工好的錨具模板（錨具槽盒）安裝。錨具槽安裝工序?yàn)椋涸阱^具槽位置的鋼筋上固定一個(gè)錨具槽盒鋼筋托架，并定位→在托架上鋪設(shè)一層的鋼絲網(wǎng)和一層泡沫板→在泡沫板上安裝錨具槽盒底模，然后固定鋼鉸線張拉端→立錨具槽盒邊?！捎每ㄗ永瓧U將錨具槽模板固定→對(duì)錨具槽弧形頂模進(jìn)行安裝→采用泡沫板將錨具槽盒邊模板包裹一層并用膠帶密封→安裝錨具槽兩側(cè)加力鋼筋（防止鋼鉸線張拉時(shí)產(chǎn)生的徑向拉應(yīng)力對(duì)混凝土破壞）。

5.3 檢驗(yàn)

鋼鉸線、錨具槽模板安裝精度檢驗(yàn)要求為：①鋼鉸線誤差范圍：鋼鉸線所在平面應(yīng)與隧洞中心線垂直，其偏差范圍為±0.15°。②錨具槽誤差范圍：錨具槽與鋼鉸線中心線應(yīng)控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，其偏差范圍為±10 mm，錨具槽中心承壓板面與鋼鉸線中心線垂直。

6 隧洞襯砌模板安拆

隧洞襯砌模板采用國際上通用的穿行式鋼模臺(tái)車（見圖3）。穿行式模板臺(tái)車安裝、移動(dòng)、拆卸流程如下：

（1）采用平板汽車將鋼模臺(tái)車分節(jié)運(yùn)至在隧洞襯砌起始段，采用倒鏈現(xiàn)場(chǎng)分節(jié)進(jìn)行組裝一段模板（14m），驗(yàn)收合格后澆筑第一段混凝土（12m）；

（2）第一段混凝土強(qiáng)度達(dá)到拆模條件后，開始進(jìn)行拆、支模板。首先將側(cè)模用液壓油缸脫模，把頂模用架臺(tái)上的液壓油缸降下來脫模；

（3）移動(dòng)架臺(tái)，把頂模側(cè)模往前移動(dòng)；

（4）臺(tái)車上的電動(dòng)葫蘆返回把底模吊起往前移動(dòng)，一直移動(dòng)到頂模和側(cè)模的前方；

（5）頂模、側(cè)模、底模一起往前移動(dòng)，一直移至第一段混凝土前方；

（6）把底模先放下去，用支桿支起來；

（7）底模做為軌道，架臺(tái)帶著頂模和側(cè)模繼續(xù)往前移動(dòng)；

（8）把頂模和側(cè)模用液壓油缸定位；

（9）把側(cè)面螺桿和頂部螺桿固定好；

（10）反復(fù)把后面的模板移動(dòng)到前方固定好,支撐完一段（12m）；

（11）開始襯砌第二段混凝土。

圖3 穿行式鋼模臺(tái)車圖

7 混凝土澆筑施工

混凝土采用洞外安設(shè)的HZS50型混凝土拌和站進(jìn)行拌制。混凝土熟料采用8m3混凝土罐車運(yùn)輸至澆筑部位附近，卸料至HBT60型混凝土輸送泵內(nèi)，由混凝土輸送泵泵送入倉。穿行式鋼模臺(tái)車每隔2m高度布置澆筑孔，通過臺(tái)車預(yù)留的混凝土入倉孔澆筑入倉，混凝土振搗采用穿行式鋼模臺(tái)車自帶的附著式振搗器振搗密實(shí)，每個(gè)施工段澆筑一次成型。

8 鋼鉸線張拉施工

本工程鋼鉸線張拉為后張法，鋼鉸線的張拉工作在襯砌混凝土達(dá)到28d設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行。鋼鉸線張拉方法為：①首先采用砂輪切割機(jī)將張拉端部多余的鋼鉸線切割掉；②將張拉端鋼鉸線上的塑料皮套管剝掉,采用棉紗布將鋼鉸線上的防腐油擦掉；③采用游動(dòng)型錨具卡（張拉固定一體型）固定底拱中心線旁錨具槽一端的鋼鉸線；④將防腐件、夾片及偏轉(zhuǎn)器安裝在錨具槽的另一端；⑤安裝千斤頂進(jìn)行張拉。

張拉時(shí)，需采用兩臺(tái)千斤頂同時(shí)對(duì)相鄰兩束鋼鉸線進(jìn)行張拉，以免相鄰兩束的張拉力差值大而導(dǎo)致混凝土襯砌產(chǎn)生不均勻的拉應(yīng)力。在鋼鉸線的張拉過程中，相鄰錨具槽的鋼鉸線的張拉力差值不得大于50%。鎖定后錨具位置在洞軸線方向上的偏差不大于10 mm。

根據(jù)隧洞襯砌混凝土厚度的不同需采用不同的方法進(jìn)行張拉。對(duì)于襯砌厚度大的襯砌段，先張拉左邊一排鋼鉸線至設(shè)計(jì)張拉力的50%，再張位右邊一排鋼鉸線至設(shè)計(jì)張拉力的100%，最后再張拉左邊一排鋼鉸線至設(shè)計(jì)張拉力的100%；對(duì)于襯砌厚度小的襯砌段，則分三次進(jìn)行張拉，每次張拉分別為設(shè)計(jì)張位力的50%，75%和100%。

9 鋼鉸線防腐及錨具槽混凝土回填

對(duì)于預(yù)應(yīng)力襯砌混凝土引水洞，防腐、回填混凝土一定要做好。

鋼鉸線張拉端和錨具防腐及錨具槽混凝土回填應(yīng)在鋼鉸線張拉鎖定驗(yàn)收后進(jìn)行。其施工方法為：①將鋼鉸線端頭和錨具清理干凈，②在張拉端鋼鉸線上重新安裝上塑料防腐管，③給塑料防腐管內(nèi)注入防腐油，鋼鉸線端加防護(hù)帽，并在錨具上涂上防腐油，④對(duì)防護(hù)罩進(jìn)行密封，⑤對(duì)錨具槽進(jìn)行加工（做成燕尾槽），⑥回填混凝土。

錨具槽回填混凝土采用引水隧洞同標(biāo)號(hào)微膨脹混凝土。人工采用切割機(jī)將描具槽口切成深50～80 mm、寬50 mm的燕尾槽形式，并對(duì)混凝土進(jìn)行打毛處理，然后在槽內(nèi)刷一層進(jìn)口SIKA丙乳膠，最后人工鏟運(yùn)混凝土熟料進(jìn)行澆筑?；炷吝_(dá)到拆模條件后拆除模板，人工采用打毛機(jī)進(jìn)行表面修磨。

10 質(zhì)量控制要求

無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土施工質(zhì)量控制措施如下：

（1）預(yù)應(yīng)力鋼絞線的品種規(guī)格、長度和有關(guān)試驗(yàn)均符合設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)范的規(guī)定。進(jìn)場(chǎng)的鋼鉸線需分批量進(jìn)行力學(xué)指標(biāo)試驗(yàn)。

（2）施工期間，嚴(yán)格對(duì)鋼鉸線的加工精度和安裝精度進(jìn)行控制。

（3）定期對(duì)千斤頂進(jìn)行率定。

（4）鋼絞線張拉期間，需對(duì)應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)進(jìn)行分析。

（5）嚴(yán)格控制錨具槽內(nèi)鋼鉸線的防腐和回填混凝土質(zhì)量。

11 結(jié)束語

無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土在吉林省引水隧洞襯砌混凝土中的成功應(yīng)用，改善隧洞襯砌混凝土的受力性能，提高了隧洞的抗裂度，進(jìn)而提高隧洞的耐久性、耐疲勞性和抗震能力。同時(shí)，由于采用了高強(qiáng)度混凝土和鋼筋，從而節(jié)省材料和降低襯砌混凝土厚度。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土在施工時(shí)需嚴(yán)格按照施工要求進(jìn)行鋼鉸線安裝、錨具槽模板安裝、鋼鉸線張拉、鋼鉸線防腐及錨具槽混凝土回填，確保無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土施工質(zhì)量。