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        小直徑承壓隧洞混凝土襯砌設(shè)計(jì)與施工方法

        2016-03-11 23:43:11
        黑龍江水利科技 2016年3期
        關(guān)鍵詞:拱架鋼筋混凝土隧洞

        高 山

        (葫蘆島平山供水有限責(zé)任公司,遼寧 葫蘆島 125000)

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        小直徑承壓隧洞混凝土襯砌設(shè)計(jì)與施工方法

        高山

        (葫蘆島平山供水有限責(zé)任公司,遼寧 葫蘆島 125000)

        摘要:平山供水工程設(shè)計(jì)日供水能力10 萬 t,是遼寧省葫蘆島市的重要基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目,擔(dān)負(fù)著向市區(qū)大型企業(yè)和城市居民供水的重要任務(wù)。工程建設(shè)中遇到許多施工問題,其中項(xiàng)目建設(shè)中小直徑承壓隧洞襯砌施工難度較大,因襯砌設(shè)計(jì)內(nèi)徑2 m,大型襯砌施工設(shè)備無法進(jìn)入,而且地質(zhì)條件較差,屬強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖,地下水豐富。通過西砬山引水隧洞襯砌施工的親身經(jīng)驗(yàn),對(duì)小直徑承壓隧洞混凝土襯砌設(shè)計(jì)與施工方法進(jìn)行總結(jié)和分析。

        關(guān)鍵詞:隧洞;鋼筋混凝土;拱架;預(yù)制墩;木支撐

        0引言

        水工隧洞是在山體中開鑿的一種水流通道,小直徑承壓隧洞在水利引調(diào)水工程中經(jīng)常遇到,為了保證圍巖穩(wěn)定,防止洞身滲漏、減小隧洞表面糙率,需要對(duì)洞身進(jìn)行襯砌,但由于每個(gè)工程所處地形和施工條件不同,襯砌的施工方法也有所不同。特別是小直徑承壓隧洞施工場(chǎng)地狹窄,物料運(yùn)輸困難;施工工序較多,作業(yè)干擾較大;大型施工設(shè)備無法進(jìn)入;施工難度大,質(zhì)量不易控制。所以改善隧洞施工條件、選擇合理的施工方案和工序、提高施工質(zhì)量和工程進(jìn)度是水工隧洞建設(shè)中的重要課題[1-3]。

        1工程概況

        葫蘆島平山供水工程為葫蘆島市引水工程,引水管線在經(jīng)西砬山時(shí),設(shè)計(jì)為隧洞引水,屬于淺埋隧洞。所處地層為強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖,全長818 m,隧洞形成后斷面為圓形,凈空直徑2.0 m,二次襯砌結(jié)構(gòu)分別是甲段:長度自進(jìn)出口分別向內(nèi)100 m,混凝土厚度50 cm,雙層配筋;其余618 m為乙段,混凝土厚度30 cm,單層配筋。此洞過水壓力為0.1MPa,采用C20P6鋼筋混凝土襯砌,為保證襯砌結(jié)構(gòu)安全,防止洞體滲漏,施工過程中對(duì)混凝土澆筑質(zhì)量要求高,整圈混凝土要一次性澆筑完成,并且連續(xù)澆筑,不能有冷縫。該工程技術(shù)人員參照類似工程施工經(jīng)驗(yàn)和水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范,制定適合西砬山引水隧洞工程設(shè)計(jì)施工方案和施工工藝。

        2拱架設(shè)計(jì)

        由于該工程洞徑小,襯砌自重不大又呈圓形,受力狀況好,所以拱架采用格柵型式。拱架受力計(jì)算依據(jù)水工建筑物中拱架設(shè)計(jì),每榀拱架分兩半,下接頭處用連接板連接,上連接板中間加5 cm厚木墊塊,以便拆模。兩片連接板用螺栓栓緊,拱架與拱架之間用連接筋定位,此種小直徑圓形拱架不能用輕軌或工字鋼加工,因?yàn)榍侍?,無法保證曲度,其腹部會(huì)扭曲變形[4-6]。

        3混凝土襯砌施工

        3.1施工方案

        施工方案、方法的選擇依據(jù)水工隧洞施工與質(zhì)量控制,并根據(jù)此隧洞地質(zhì)、地形情況確定合理的施工方案。此處地層風(fēng)化嚴(yán)重,地下水又極豐富,有壓隧洞對(duì)混凝土施工技術(shù)要求又十分嚴(yán)格,特別是底板與邊墻頂拱要一次澆筑成型,否則易出現(xiàn)冷縫,造成漏水[7-8]。經(jīng)多次研究采用如下方案:

        1)首先鋪15 cm厚混凝土底板(一側(cè)留倒流溝),并一次性澆筑完成。

        2)設(shè)置預(yù)制混凝土墩。

        3)綁扎鋼筋。

        4)架立拱架,安裝模板。

        5)澆筑混凝土。

        3.2施工工序

        第一步:先鋪設(shè)整個(gè)洞內(nèi)底板,從中間向兩頭鋪,右側(cè)留深15 cm寬20 cm的導(dǎo)流溝,把洞內(nèi)滲水排出。

        第二步預(yù)制混凝土墩設(shè)置,在進(jìn)行第一步的同時(shí),在洞外預(yù)制架立墩,尺寸為15 cm×15 cm×20 cm,此墩強(qiáng)度達(dá)到15MPa以上方可使用。

        第三步分倉澆筑混凝土,在第一步完成至少7天后在洞中間位置向兩洞口分段澆筑混凝土,每倉長6 m,每倉澆筑混凝土順序如下:

        1)綁扎鋼筋。

        2)測(cè)量中線,每隔1 m在中線上設(shè)一個(gè)預(yù)制墩,嚴(yán)格控制標(biāo)高,使之正確無誤。

        3)在預(yù)制墩上放一塊模板,模板的兩頭搭在兩預(yù)制墩上。

        4)在底模板搭接處架立拱架,嚴(yán)格控制中線;

        5)拱架定位后,澆筑此倉面混凝土,兩邊同時(shí)連續(xù)澆筑,直至封頂[9-11]。

        3.3施工工藝

        此襯砌混凝土澆筑要求一次澆筑完成,成一整體,必須底面與頂面混凝土連續(xù)澆筑,不能分體澆筑,故在立架時(shí)底模下要有一空間澆筑混凝土,故立拱架時(shí)有一定難度,6 m3拱架時(shí),采取如下工藝:

        1)首先進(jìn)行高程測(cè)量,高程無誤的情況下在兩預(yù)制墩上放一塊模板,在拱架與毛洞洞壁之間用木支撐讓拱架初步定位。

        2)然后再進(jìn)行中線測(cè)量,在已成型的隧洞中心綁扎一個(gè)與隧洞垂直的鋼筋,畫出中線位置作第一點(diǎn),在離已成型洞口8 cm處放一預(yù)先設(shè)置的中線座,在中線座上標(biāo)出中線位置作第二點(diǎn),兩點(diǎn)用細(xì)線連接拉緊此線即為隧洞中線。

        3)分別調(diào)整每榀拱架,使之定位并支撐牢固,因隧洞是圓形,調(diào)整拱架時(shí)用鋼尺拉緊,在任意一方向測(cè)量兩邊等距離即可讓拱架定位,并用木支撐撐住,仔細(xì)調(diào)整,直到符合規(guī)范要求為止[12]。

        4主要優(yōu)缺點(diǎn)

        4.1優(yōu)點(diǎn)

        主要有以下5個(gè)優(yōu)點(diǎn):

        1)隧洞襯砌整體性好,整個(gè)拱形斷面可連續(xù)澆筑。

        2)襯砌混凝土圓順度好,與水流流態(tài)相適應(yīng),外觀質(zhì)量優(yōu)秀。

        3)整個(gè)隧洞襯砌無蜂窩、麻面及露筋情況發(fā)生。

        4)拱架制作造價(jià)低,節(jié)約成本。

        5)施工工序安排合理,加快了施工進(jìn)度。

        4.2缺點(diǎn)

        主要有以下2個(gè)缺點(diǎn)

        1)底板15 cm厚混凝土與隧洞整體有施工縫。

        2)混凝土預(yù)制墩標(biāo)高控制較難,鋪設(shè)占用時(shí)間較長。

        5結(jié)論

        葫蘆島平山供水西砬山段小直徑承壓隧洞工程,經(jīng)歷幾年的運(yùn)行考驗(yàn),隧洞無滲漏和裂縫現(xiàn)象,水流運(yùn)行平穩(wěn),其施工方法和施工工藝是理論和實(shí)踐的結(jié)合,在水工隧洞工程施工中是值得推廣和借鑒的。

        參考文獻(xiàn):

        [1]任存鋒,李桂來.淺談小斷面隧洞鋼筋混凝土襯砌質(zhì)量控制[J].西部探礦工程,2009(S1):32-35.

        [2]中華人民共和國水利部.范SL279—2002水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)北京[S].中國水利水電出版社,2003.

        [3]王任國,張勇立,劉俠.格柵鋼架與型鋼拱架在隧洞支護(hù)中的比較與應(yīng)用[J].四川水利,2007(01):56-58.

        [4]王永興.水工隧洞施工與質(zhì)量控制 [M].鄭州:黃河水利出版社,2006:32-36..

        [5]王應(yīng)周,董曉峰.洪一電站引水隧洞混凝土襯砌施工[J].四川水利,2010(03):56-58.

        [6]衛(wèi)瑞崗.比較不同隧洞襯砌混凝土施工方法[J].山西水利科技,2010(04):17-20.

        [7]魯少陽.輸水隧洞環(huán)形無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力襯砌施工技術(shù)[J].石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2009(03):66-68.

        [8]霍福山,康立志,戴勇.白蓮河電站引水隧洞全斷面混凝土襯砌施工技術(shù)[J].水利水電施工,2008(02):105.

        [9]李曉華,班樹春,黃兵,陳亞紅.隧洞混凝土襯砌先邊頂拱后仰拱的施工方案[J].水利水電技術(shù),2007(01):63-64.

        [10]朱士斌,李洪波.圓形隧洞快速襯砌施工技術(shù)[J].四川水力發(fā)電,2007(01):21-24.

        [11]郭天明.簡論水工隧洞襯砌施工方法[J].山西水利科技,2007(04):78-79.

        [12]林金良.三峽電源電站尾水隧洞襯砌混凝土施工技術(shù)[J].人民長江,2006(06):11-12.

        中圖分類號(hào):TV554

        文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

        [作者簡介]高山(1972-),男,遼寧葫蘆島人,工程師。

        [收稿日期]2016-01-12

        文章編號(hào):1007-7596(2016)03-0095-02

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