王 波

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰，611830)

1 工程概況

四川省都江堰灌區(qū)毗河供水工程是以灌溉、城鎮(zhèn)供水為主，兼顧人畜用水和改善生態(tài)環(huán)境的民生工程。中國(guó)水利水電第十工程局有限公司承建毗河供水一期工程第二施工分部，各渠系設(shè)計(jì)流量22m3/s～1.3m3/s，隧洞斷面尺寸2.7m×2.7m至1.5m×1.8m的共有17.141km。小斷面長(zhǎng)距離隧洞，受制于斷面尺寸影響，一般罐車無法進(jìn)入洞內(nèi)進(jìn)行混凝土水平運(yùn)輸，而混凝土長(zhǎng)距離泵送，泵管安拆耗時(shí)耗力，且容易堵管，堵管對(duì)隧洞襯砌質(zhì)量有很大影響，且需花大量人力進(jìn)行事故處理[1]。

在毗河供水一期工程第二施工分部小斷面隧洞襯砌施工中采用如下施工工法：針對(duì)小斷面長(zhǎng)距離隧洞洞內(nèi)混凝土運(yùn)輸目前主要采用接力泵送的方式，受制于隧洞尺寸，HBT60(長(zhǎng)×寬×高=6m×2.16m×2.6m)及以上的泵機(jī)無法在洞內(nèi)使用，采用1臺(tái)HBT80泵機(jī)配合HBT45泵機(jī)接力，泵送長(zhǎng)度有限。毗河二分部在別家山隧洞(斷面尺寸2.45m×2.45m，長(zhǎng)度923m)采用2臺(tái)2m3的有軌電動(dòng)罐車進(jìn)行隧洞襯砌。

2 特小隧洞混凝土施工難點(diǎn)

(1)由于隧洞斷面較小，較大的混凝土運(yùn)輸設(shè)備無法進(jìn)洞(3m3～4m3的罐車無法進(jìn)洞)，使混凝土運(yùn)輸困難，加大施工難度。

(2)隧洞內(nèi)面積小，只能是單一設(shè)備進(jìn)入，洞內(nèi)無法錯(cuò)車，輪式設(shè)備開進(jìn)去后只能倒車出來，倒車距離一般都在400m～500m左右，操作難度大。

(3)如果采用輪式運(yùn)輸設(shè)備，由于隧洞斷面小，倒車的速度慢，無法滿足泵送混凝土的輸送和待機(jī)要求。

(4)當(dāng)采用輪式運(yùn)輸設(shè)備在小斷面隧洞中作業(yè)，運(yùn)輸設(shè)備排出的廢煙在隧洞中無法有效地排出，給施工場(chǎng)所造成大量的污染，使施工不能正常進(jìn)行。

(5)由于輪式運(yùn)輸設(shè)備排出的廢煙在洞內(nèi)不能有效抽排，降低了洞內(nèi)能見度，在施工過程中對(duì)人員、設(shè)備安全帶來重大隱患。

3 小隧洞混凝土施工的幾種方法

3.1 混凝土泵接力輸送方法

針對(duì)小斷面長(zhǎng)距離隧洞洞內(nèi)混凝土運(yùn)輸，目前主要采用接力泵送的方式，受制于隧洞尺寸，輪式罐車的高度、寬度在2.4m×2.5m的洞內(nèi)使用都非常困難，設(shè)備在洞內(nèi)無法錯(cuò)車，產(chǎn)生的廢煙長(zhǎng)時(shí)間停留在洞內(nèi)，造成施工環(huán)境惡化。在隧洞長(zhǎng)度在400m～500m范圍內(nèi)可采用串聯(lián)多臺(tái)混凝土泵進(jìn)行接力輸送混凝土，采用兩臺(tái)混凝土高壓泵、一臺(tái)中壓混凝土泵接力輸送混凝土料來確保澆筑。

采用多臺(tái)混凝土泵接力輸送混凝土?xí)r，必須要求骨料質(zhì)量[2]，其混凝土配料準(zhǔn)確，保證混凝土有很好的和易性，確?；炷猎陂L(zhǎng)距離輸送過程中盡量不出現(xiàn)堵管，一旦出現(xiàn)堵管，處理堵管是非常麻煩的事。

3.2 滑模混凝土施工方法

在較小引水隧洞混凝土施工中，由于隧洞斷面較小使很多機(jī)械都無法使用時(shí)，引水隧洞平洞混凝土的襯砌施工也可采用平洞滑模[3]?；８鶕?jù)隧洞尺寸進(jìn)行制作，并在洞內(nèi)組裝，它能用于各類斷面的隧洞混凝土施工，小型混凝土泵在鐵軌上行走，混凝土用建筑工地的4輪前翻斗車運(yùn)輸，能滿足較小隧洞斷面要求。

同時(shí)，在滑?；炷潦┕ぶ?，因?yàn)槟０搴弯摻?、混凝土施工同時(shí)進(jìn)行，避免了傳統(tǒng)施工中各工序相互制約的因素，提高了施工速度。由于采用了液壓滑模施工，混凝土在初凝后即可移動(dòng)滑模，滑?；瑒?dòng)后混凝土出現(xiàn)缺陷能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，使混凝土的施工質(zhì)量和進(jìn)度都得到了保證。使用液壓滑模施工時(shí)應(yīng)前、后工序組織管理有序，減少無故的停頓。

3.3 軌道與臥罐運(yùn)送混凝土方法

小斷面長(zhǎng)距離隧洞受制于傳統(tǒng)襯砌方法低效率、高額成本且無法保證施工質(zhì)量，在隧洞斷面尺寸2.7m×2.7m至1.5m×1.8m的隧洞襯砌施工中大量應(yīng)用有軌電動(dòng)罐車系統(tǒng)。該方法有效地加快了隧洞襯砌施工進(jìn)度，也保證了質(zhì)量，能取得較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

4 電動(dòng)臥罐運(yùn)送混凝土施工方法

4.1 工藝流程

軌道電動(dòng)罐車系統(tǒng)包括軌道罐車、HBT45泵機(jī)等附屬設(shè)備組成。根據(jù)隧洞斷面尺寸、成熟的軌道電動(dòng)平車參數(shù)[4]，定制混凝土臥罐，組成軌道電動(dòng)罐車。將普通HBT45泵機(jī)改裝為軌道式，由軌道罐車牽引至鋼模臺(tái)車處。軌道罐車將混凝土由洞口運(yùn)輸至泵機(jī)處，泵機(jī)泵送混凝土入倉完成混凝土澆筑。軌道電動(dòng)罐車系統(tǒng)澆筑流程如圖1所示。

圖1 軌道電動(dòng)罐車系統(tǒng)澆筑流程示意

4.2 施工強(qiáng)度

以黃泥巴隧洞斷面尺寸2m×2.1m，有軌電動(dòng)罐車臥罐容積1.5m3為例，結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)、規(guī)范，軌道電動(dòng)罐車澆筑強(qiáng)度計(jì)算如下：

軌道電動(dòng)罐車循環(huán)時(shí)間T=t1+t2+t3+t4

t1——混凝土倒入臥罐時(shí)間，因只有1.5m3，取1min；

t2——列車在往返途中運(yùn)行時(shí)間，考慮最長(zhǎng)單頭襯砌500m，其中泵機(jī)泵送72m，罐車最長(zhǎng)往返長(zhǎng)度為2×(500-72)=856m，運(yùn)行速度取3m/s=10.8km/h，則t2=4.76min；

t3——罐車卸料時(shí)間，使用GH45-18泵機(jī)，理論泵送時(shí)間1.5/45×60=2min，取t3=3min；

t4——由于組織和技術(shù)上的原因可能發(fā)生的無法估計(jì)的停車時(shí)間，min，一般取t1～t3之和的5%～10%。

T=t1+t2+t3+t4=(1+4.76+3)×1.1=9.63min，小于混凝土初凝時(shí)間。

4.3 隧洞底板處理

雖然軌道電動(dòng)罐車壓強(qiáng)較小，但仍需要對(duì)隧洞的底板進(jìn)行先期處理。首先對(duì)隧洞底板進(jìn)行清理，隧洞底板清理完成并驗(yàn)收后，用混凝土對(duì)底板找平，待底板混凝土達(dá)到強(qiáng)度并能受壓后，再進(jìn)行隧洞內(nèi)的軌道鋪設(shè)；隨后HBT45混凝土泵機(jī)、電動(dòng)混凝土臥罐都在軌道上運(yùn)行，并完成隧洞混凝土澆筑。

4.4 軌道安裝

由于隧洞混凝土澆筑時(shí)混凝土運(yùn)輸采用軌道電動(dòng)罐車，其壓強(qiáng)較小，荷載也較小，而采用的軌高為63.5mm，理論重量8.94kg/m，單根長(zhǎng)度6m的輕軌作為電動(dòng)平車的軌道。結(jié)合隧洞配筋及實(shí)際需要，采用C16鋼筋固定軌道，鋼筋間距約1.5m，也在一定距離打一定數(shù)量的φ25插筋于軌道兩側(cè)，插筋深40cm，插筋孔內(nèi)注入砂漿再插入鋼筋，插筋起到固定軌的作用。施工過程中務(wù)必確保軌道順直，軌距符合要求，不發(fā)生側(cè)移和滑動(dòng)。

4.5 軌道電動(dòng)臥罐車安裝調(diào)試

結(jié)合隧洞斷面尺寸、成熟軌道電動(dòng)平車參數(shù)，定制混凝土臥罐。在滿足軌道電動(dòng)平車運(yùn)輸能力及洞內(nèi)照明通風(fēng)需求的前提下，盡量加大臥罐容積，還需考慮HBT45泵機(jī)進(jìn)料口高度，以便于放料。電動(dòng)平車也需根據(jù)臥罐參數(shù)預(yù)留加固件，配置足夠的動(dòng)力系統(tǒng)。HBT45拖泵也需進(jìn)行改裝，以便在軌道上行走。

4.6 軌道電動(dòng)罐車運(yùn)行

軌道電動(dòng)罐車通過牽引系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)前進(jìn)和后退，混凝土運(yùn)輸過程中保持臥罐低速轉(zhuǎn)動(dòng)，僅需1名普工進(jìn)行簡(jiǎn)單操作和收放電纜線。運(yùn)行過程中主要注意軌道固定情況、軌道電動(dòng)罐車運(yùn)行情況、有無漏電情況，出現(xiàn)問題及時(shí)處理。

4.7 混凝土泵送

混凝土泵機(jī)[5]啟動(dòng)后，應(yīng)先泵送適量清水以潤(rùn)濕混凝土泵的料斗、活塞及輸送管內(nèi)壁等直接與混凝土接觸部位。經(jīng)過泵送清水檢查后，確認(rèn)混凝土泵和輸送管中無異物后，可泵送水泥凈漿、砂漿等潤(rùn)滑泵管。潤(rùn)滑用漿料泵出后不得作為結(jié)構(gòu)混凝土使用，回收至污水處理池，經(jīng)處理后另作他用。

為保證混凝土連續(xù)供應(yīng)，在軌道電動(dòng)罐車離開泵機(jī)后，應(yīng)采取間隙泵送方式，放慢泵送速度，并保證料斗中混凝土在攪拌軸線以上，不許吸空或無料泵送。間隙泵送可采用每間隔4min至5min進(jìn)行兩個(gè)行程的反泵，再進(jìn)行兩個(gè)行程正泵的泵送方式。協(xié)調(diào)好混凝土接料、運(yùn)輸、泵送過程，各個(gè)施工工序銜接緊密，確?；炷吝B續(xù)供應(yīng)。如果混凝土坍落度過低，不準(zhǔn)在料斗內(nèi)加水，只能將攪拌均勻的水泥砂漿加入料斗。

泵送過程中，若泵送壓力突然升高或輸送管路有振動(dòng)現(xiàn)象，則應(yīng)反泵2～3個(gè)行程，然后正泵，也可用木棰敲打錐形管、彎管等易堵部位，若堵管連續(xù)反泵幾個(gè)行程未能排除，應(yīng)暫停泵送進(jìn)行排堵處理。

泵送過程中應(yīng)經(jīng)常注意油溫，當(dāng)油溫超過45℃時(shí)，打開冷卻風(fēng)扇后，油溫繼續(xù)升高，并超過65℃時(shí)，說明設(shè)備有故障，應(yīng)停機(jī)檢修，盡快恢復(fù)，避免冷縫產(chǎn)生。

5 小隧洞混凝土澆筑時(shí)的安全要求[6]

(1)在小型隧洞中采用有軌電動(dòng)臥罐進(jìn)行混凝土澆筑，由于隧洞斷面尺寸小，隧洞左、右兩側(cè)留下的空間非常窄小，在電動(dòng)臥罐通過時(shí)容易傷害行人，所以，隧洞混凝土澆筑過程中盡量控制施工人員頻繁進(jìn)出洞內(nèi)，如有工作人員在隧洞內(nèi)行走碰上罐車應(yīng)主動(dòng)避讓。同時(shí)，電動(dòng)臥罐上嚴(yán)禁綁扎寬于罐體的鋼筋、木棍等超長(zhǎng)物體，以免造成意外傷害。

(2)施工人員必須持證上崗，并經(jīng)過安全培訓(xùn)，堅(jiān)持班前五分鐘，對(duì)當(dāng)天存在的不安全因素及危險(xiǎn)源進(jìn)行分析并采取防范措施，施工前對(duì)工作面存在的安全隱患進(jìn)行排查和處理，進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)人員必須戴好勞動(dòng)防護(hù)用品。

(3)施工用電、電動(dòng)機(jī)械和設(shè)備必須接地，絕不允許使用破碎電線、電纜，嚴(yán)防設(shè)備漏電。施工用電線路由持證電工專職負(fù)責(zé)定期維護(hù)，發(fā)現(xiàn)有電路、線路問題及時(shí)處理，保障用電安全。

(4)軌道電動(dòng)罐車啟動(dòng)前應(yīng)鳴笛，運(yùn)行過程中注意避讓作業(yè)人員，在軌道末端設(shè)置限位器，避免軌道電動(dòng)罐車脫軌。對(duì)泵機(jī)、軌道電動(dòng)罐車進(jìn)行定期維護(hù)保養(yǎng)，確保其處于良好工況，泵機(jī)由持證人員按操作規(guī)程操作。運(yùn)行安全要遵循4～6節(jié)軌道電動(dòng)罐車運(yùn)行要求。

6 施工效果

有軌電動(dòng)罐車操作僅需普工1人，操作簡(jiǎn)單，泵管安拆僅約80m，省時(shí)省力，在隧洞底板處理后進(jìn)行邊頂拱襯砌與底板澆筑，施工過程中各施工工序銜接良好，除因暴雨等因素基本做到一天一倉(10m一倉)。隧洞內(nèi)混凝土在運(yùn)輸過程中未發(fā)生拌合物分離、嚴(yán)重泌水及坍落度下降過大問題，單頭襯砌400m時(shí)，每倉用時(shí)約3h，從未出現(xiàn)因混凝土供應(yīng)不及時(shí)帶來的冷縫等質(zhì)量問題，襯砌成形，混凝土色澤均勻，無蜂窩、麻面等現(xiàn)象。

7 結(jié)語

在毗河供水一期工程第二施工分部小斷面隧洞襯砌施工中采用有軌電動(dòng)臥罐進(jìn)行混凝土運(yùn)輸，在別家山隧洞采用2臺(tái)2m3的有軌電動(dòng)罐車進(jìn)行隧洞襯砌，均取得了良好的施工效果。有軌電動(dòng)罐車系統(tǒng)相對(duì)于接力泵送和輪式運(yùn)輸罐車在施工環(huán)境、施工效率、施工難度、混凝土運(yùn)輸質(zhì)量、澆筑效果等方面均具有明顯優(yōu)勢(shì)。毗河供水一期工程有軌電動(dòng)罐車系統(tǒng)進(jìn)行小斷面隧洞襯砌的施工技術(shù)具有一定優(yōu)勢(shì)，對(duì)于水利工程中的支干渠上的小隧洞混凝土澆筑有一定的指導(dǎo)作用。