王曉平

（中國水電基礎(chǔ)局有限公司，天津 301700）

0 引言

在成功完成超大型水利工程以及世紀(jì)工程三峽水利水電工程等一大批大型等項目后，在長大隧洞、大跨度地下廠房、深埋施工能力和設(shè)計水平方面，我國已經(jīng)能夠與國際先進水平相媲美，隨著不斷開展的西部大開發(fā)，開始建設(shè)了眾多豐富水力資源的江河上梯級電站，我國所建設(shè)的水利水電隧道工程也邁入了一個新階段。該文將從工程概況、大河沿小斷面圓型隧洞混凝土襯砌施工技術(shù)分析2個方面來進行深入剖析。

1 工程概況

大河沿引水工程涉及多項內(nèi)容，包括供水管道、灌溉渠系工程、水源工程等。大河沿河中上游是大河沿水庫的具體位置，大河沿水庫是控制大河沿河上的一項水利工程，工業(yè)供水、城市供水以及灌溉是開發(fā)大河沿引水工程的主要任務(wù)。新疆吐魯番市大河沿鎮(zhèn)境內(nèi)是工程壩址，36.4km是具體的河長度值，1555m～4058m是壩址以上海拔高程的區(qū)間，713m2是壩址以上集水的具體面積值，10100m3是多年平均年徑流量的具體值。每50年，壩址會遇到688m3/s的洪峰流量，每1000年，會遇到1492m3/s的洪峰流量。3024萬m3為水庫總庫容的具體值，1615m是正常蓄水位的高度值，2098萬m3是具體的調(diào)節(jié)庫容量值，1582.5m為死水位高度值，550萬m3是死庫容的具體值，376萬m3是調(diào)洪庫容的具體值。40.13 km2是設(shè)計灌溉的總面積值，在建設(shè)完工程項目之后，就會為下游位置各個企業(yè)供水，6981萬m3/a是具體供水的總量。工程組成內(nèi)容包括多種，例如灌溉放水洞、擋水大壩、泄洪沖砂放空兼導(dǎo)流洞以及溢洪道等[1]。

左岸山體是布置灌溉隧洞的具體位置，658m為具體的洞長度值，3.4m為砂礫石段開挖洞徑的具體值，2.8m為巖石段開挖洞徑值，基巖內(nèi)存在洞身500m長的洞段，15m～60m是洞頂上覆巖體厚度值范圍，石炭系上統(tǒng)博格達下亞群第二組砂礫巖、砂巖、粉砂巖為圍巖。洞線與巖層走向接近于正交，巖層整個傾斜角度接近于直立，斷層不存在發(fā)育情況，巖體具有一定的全面性和完整性，有較好洞條件；Ⅳ級階地堆積的深厚砂礫石層內(nèi)存在出口、進口大約158m的長洞段，洞徑小于大約2倍的隧洞上覆砂礫石層厚，在干燥的環(huán)境下，想要成洞，需要進行強支護作業(yè)。

砂礫石洞段為G0-140.2～G0-034.0洞身樁號，70cm為混凝土襯砌的具體厚度值；巖石洞段為G0-034.0～G0+498.5樁號，40cm為混凝土襯砌的具體厚度值，G0+386.7～G0+498.5樁號的鋼襯段設(shè)有壓力鋼管，具體直徑為2m。同時安設(shè)兩處轉(zhuǎn)彎段在G0+225.04和G0-29.05處，如果40°小于轉(zhuǎn)角值，那么轉(zhuǎn)彎半徑就不應(yīng)當(dāng)大于30m。圓形過渡至方形的漸變段為樁號G0+3.50～G0+12.50、G0-131.1～G0-122.0、G0-9.00～G0+0.00。閘井段為G0+0.00～G0+3.50樁號，樁號G0+3.50～G0+498.5為閘井下游段，7%坡度，樁號G0-140.2～G0+0.00為閘井上游段，1.2%坡度[2]。

灌溉放水洞隧洞擁有較為狹小的斷面和較長的施工戰(zhàn)線，沒有對錯車道進行設(shè)置，大大限制了運輸材料工作，安放設(shè)備的過程中，存在擁堵情況。對整個工期來說，混凝土襯砌施工是重要的影響作業(yè)，施工難度系數(shù)高。為此，全面掌握和熟悉混凝土襯砌施工工藝，確保配置設(shè)備的合理性和科學(xué)性，尤為關(guān)鍵。在初期展開混凝土襯砌工作期間，充分考慮到隧洞斷面僅有2m、鋼模臺車轉(zhuǎn)彎難度大以及2個轉(zhuǎn)彎段等因素，定制了一臺鋼模臺車，其車是套邊頂拱軌行平移式，由30cm的鋼模板組成面模，在4倉混凝土生產(chǎn)經(jīng)過試驗后發(fā)覺，每隔30cm就會出現(xiàn)錯臺情況，混凝土整體外觀較差，為了提高混凝土外觀質(zhì)量和襯砌施工工藝水平，就要全面分析和掌握大河沿小斷面圓型隧洞混凝土襯砌施工技術(shù)。

2 大河沿小斷面圓型隧洞混凝土襯砌施工技術(shù)分析

針對大河沿小斷面圓型隧洞混凝土襯砌施工技術(shù)進行，筆者整理了7點，分別是施工工藝、混凝土襯砌設(shè)備型式選擇、倉面清理、測量放線、鋼筋的安裝、模板安裝、加固與拆除、混凝土澆筑，本章將一一進行說明。

2.1 施工工藝

前期要做好施工準(zhǔn)備工作，施工期間要嚴格開展基礎(chǔ)以及縫面處理、測量放線、鋼筋綁扎和預(yù)埋件安裝、模板架立和止水安裝、清倉和驗收、混凝土澆筑等工作，后期還要做好養(yǎng)護、拆模和修飾等工作。具體混凝土施工流程如圖1所示。

圖1 混凝土施工工藝流程

2.2 混凝土襯砌設(shè)備型式選擇

2.2.1 鋼模臺車型式選擇

原計劃展開施工灌溉放水洞混凝土襯砌時，選擇的是全圓針梁式鋼模臺車，該車具有較多優(yōu)點，例如速度快、混凝土澆筑一次成型、資源高利用率等，但是在對該工程隧洞結(jié)構(gòu)特性充分結(jié)合之后發(fā)現(xiàn)，選擇全圓針梁式鋼模臺車有明顯的不足之處，具體表現(xiàn)為以下2個方面。

第一方面，洞徑有較長的距離，較小的斷面，2個轉(zhuǎn)彎段，40°轉(zhuǎn)角，無軌道自行式設(shè)備采用的是針梁鋼模臺車，空行走距離較長會導(dǎo)致很多構(gòu)件發(fā)生變形，包括模板、針梁等，沒有較好的靈活性，難以滿足施工需要。各個主要構(gòu)件存在較大的質(zhì)量，較小的洞內(nèi)空間，難以進行各種操作，包括轉(zhuǎn)彎、安裝、行走、拆卸等，與此同時，對全圓針梁式鋼模臺車進行調(diào)試和安裝也需要一定的時間，難以確保工期。

另一方面，在面對洞型變化、復(fù)雜的洞身結(jié)構(gòu)以及三處漸變段時，采用全圓針梁式臺車難以滿足洞身整體襯砌需要，需要對模板和漸變段進行定制。全圓針梁式臺車會涉及巨額投資，并且在變化較大的洞型、洞徑工程中，沒有較高的利用率，會大幅度增加成本攤銷。

考慮以上2個方面，決定將全圓針梁式鋼模臺車替換為邊頂拱軌行平移式鋼模臺車，在120°范圍中先襯砌底板，而后襯砌上部在240°邊墻及頂拱之中，通過定型組合鋼模板對底板120°范圍進行處理，在上部240°頂拱以及邊墻中選擇邊頂拱軌行平移式鋼模臺車進行處理[3]。

2.2.2 確定鋼模板拼接寬度

考慮到隧洞擁有較為狹窄的空間，較小的斷面，多個轉(zhuǎn)彎段（2個），難以使臺車進行轉(zhuǎn)彎和行走，初步定制鋼模臺車鋼模板，大小為9m，拼接寬度為30cm，在4倉混凝土襯砌生產(chǎn)中，通過實驗發(fā)現(xiàn)，混凝土外觀沒有較好的質(zhì)量，存在嚴重的錯臺情況，難以滿足規(guī)范和設(shè)計，經(jīng)過研究分析后，認為多拼縫、鋼模板拼接寬度值不大是主要原因，從而導(dǎo)致混凝土表面感觀不佳、存在較多的錯縫。但是如果選擇更換鋼模板臺車，就會增加施工成本，由多個部門經(jīng)過商量后，決定更換臺車鋼模板面板，1.5m是最終確定的拼接寬度值，從最后襯砌情況來看，有效解決了混凝土外觀錯臺情況，存在較好的平整度，不僅如此，還降低了施工成本。

2.3 倉面清理

進行混凝土澆筑工作的必要條件是驗收完建筑物建基面，并顯示合格。在實際澆筑混凝土之前，要對巖基上的松動巖石、泥土以及雜物進行清除，而后將其沖洗干凈，將積水排干，在相關(guān)監(jiān)理人員許可之后，才能進行混凝土澆筑作業(yè)，在實際澆筑混凝土之前，清洗后的基礎(chǔ)巖面要保證濕潤和潔凈。巖石基礎(chǔ)以及軟基十分容易風(fēng)化，在立模扎筋工作展開之前，要對地基臨時混凝土保護層進行處理工作，在操作軟基時，要防止原狀土出現(xiàn)被破壞、被擾動的情況。

2.4 測量放線

合格驗收基面后，采用全站儀，展開測量放線工作。在展開放樣時，需要給出各個重要控制點，包括中心線、起止樁號、模邊線等。利用水平管等在鋼筋綁扎時，對樣架鋼筋的高程進行控制。

2.5 鋼筋的安裝

完成鋼筋加工作業(yè)后，通過使用5t自卸汽車，將其運輸?shù)焦喔确潘闯龆纯诤瓦M洞口，然后使用小三輪車，在各個施工作業(yè)面中運輸，安裝鋼筋可以選擇散裝方法。

擺放底層主筋時，要根據(jù)設(shè)計圖紙位置線將其整理好，如果存在必要情況，就需要對架立筋進行加裝處理，從而保持穩(wěn)定的主筋間距和垂直度。在對主筋根數(shù)、間距等內(nèi)容仔細檢查后，開始對底板底層筋中的分布筋進行綁扎。

嚴格根據(jù)施工圖紙，測量鋼筋的間距、保護層、安裝位置以及各個部分鋼筋尺寸和大小，要求偏差要控制在相關(guān)規(guī)章制度范圍內(nèi)。利用短鋼筋支撐各排鋼筋，保證位置準(zhǔn)確。在實際施工現(xiàn)場中，要確保儀器配備的全面性，還要利用鋼筋彎曲模具對彎曲規(guī)格進行優(yōu)化和調(diào)整。

2.6 模板安裝、加固與拆除

充分考慮混凝土澆筑分塊、結(jié)構(gòu)布置特點、分層、混凝土外觀質(zhì)量要求、灌溉放水洞洞室襯砌混凝土進度要求以及施工特點等，模擬采用多種模板型式，包括定型組合木模、鋼模板以及鋼模臺車等。優(yōu)先采用鋼材作為支架和模板的材料，盡可能的減少使用木材的次數(shù)[4]。

2.6.1 組合鋼模板安裝與加固

安裝模板期間，要盡可能地保證臨時固定設(shè)施的充足性，避免傾覆；不應(yīng)當(dāng)彎曲模板的拉桿。需要牢固錨環(huán)和拉桿的連接，從而便于開展振搗砼工作。安裝期間，要在相關(guān)規(guī)定范圍內(nèi)合理控制偏差。

2.6.2 鋼模襯砌臺車安裝

由于地形的限制，在灌溉放水洞進口段中，要選擇在洞外安裝鋼模臺車，在汽車液壓起重機起吊部件的基礎(chǔ)上，安裝好鋼模臺車（見圖2），將行車機構(gòu)進行啟動，而后在洞內(nèi)開進鋼模臺車。安裝的過程中，要根據(jù)總圖情況，查看地面平整度情況，將P43kg/m型鋼軌作為軌道選擇的型號，根據(jù)設(shè)計需要，掌握軌道中心距離，嚴格控制誤差值；門架的安裝，要有效連接門架縱梁及各連接梁、立柱、立柱以及橫梁；重合軌道中心和行走輪中心，在安裝好整個門架后，要精準(zhǔn)尋找縱梁之間的中心線，嚴格控制測量門架橫梁上部對角線長度的誤差值；在安裝托架時，要先對托架縱梁進行安裝，然后依次對各支撐螺旋千斤、邊橫梁、中立柱以及中橫梁進行安裝；模板安裝首先要對頂模進行安裝，在安裝完全部頂模后，再繼續(xù)對各側(cè)向支撐千斤和千斤連接梁進行安裝。

圖2 邊頂拱鋼模襯砌臺車示意圖

2.7 混凝土澆筑

2.7.1 底拱襯砌

將小模板和鋼拱架配合放在澆筑下部120°范圍內(nèi)，選擇自購廠家定型鋼模板在底拱模板中，固定時利用“U”形小扣件和鋼拱架，利用5cm厚木模板拼裝封堵兩端頭。

設(shè)置架立筋在底拱混凝土每倉中，對襯砌體形進行合理控制，在底板弧形基礎(chǔ)巖石面上存在巖石洞段，布置梅花形，利用φ25mm錨桿拉筋展開設(shè)置；通過橫向支撐手段在砂礫石洞段中，將弧形模板兩端的頂部設(shè)置橫向支撐，并且焊接固定初期的支護鋼拱架，從而滿足底板模板上浮需要。

2.7.2 邊頂拱軌行平移式鋼模臺車襯砌

在完成3～4倉后，底板混凝土襯砌通過使用邊頂拱軌行平移式鋼模臺車，襯砌上部240°角的頂拱以及邊角，在邊頂拱和底拱同時開展工作。鋼模臺車工作示意圖見圖3。組裝鋼模臺車之前，要開展安裝軌道和測量放樣工作，而后依次進行各項安裝工作，包括軌道輪、主梁等。在完成安裝工作后，需要第二次進行驗收形體工作。在達到相關(guān)要求后，才能進行投入利用。在進行混凝土澆筑工作期間，利用鋼模臺車設(shè)置溢漿孔在拱頂位置，當(dāng)溢出混凝土后，需要暫時停止泵送工作，等待5 min左右，再進行泵送工作，如果從溢漿孔均勻泌出混凝土，說明已經(jīng)灌滿了混凝土。封頂后，泵送混凝土要停止泵送工作，5 min后，將臺車頂泵送管進行拆卸，而后將其封堵，對輸送泵進行清理，從而更好地開展后續(xù)混凝土澆筑工作[5]。

圖3 底拱模板示意圖

3 結(jié)語

總而言之，大河沿引水工程隧洞標(biāo)灌溉放水洞工程存在較小的斷面尺寸、緊張的工期、較大的工程量、較長的戰(zhàn)線以及較高的施工難度，工程的重點內(nèi)容就是要確?；炷潦┕べ|(zhì)量和施工工期。通過對大河沿小斷面圓型隧洞混凝土襯砌施工技術(shù)進行分析，能夠提高配置資源的合理性和科學(xué)性，保證施工最終的質(zhì)量，在工期時間內(nèi)，完成施工作業(yè)，與此同時，還能有效降低施工成本，保證施工企業(yè)的經(jīng)濟效益。