戴蔥蔥

(北京金河水務建設集團有限公司，北京 102200)

北京市南水北調(diào)配套工程團九二期工程隧洞，采用盾構形成初襯，而后采用針梁臺車澆筑自密實混凝土形成二次襯砌，由于澆筑空間在臺車模板內(nèi)部，混凝土不能振搗，且施工監(jiān)控困難，蜂窩、麻面、氣泡、漏筋等施工質(zhì)量問題往往拆模才能發(fā)現(xiàn)，對隧洞防滲和耐久性有很大影響。出現(xiàn)質(zhì)量問題的原因是綜合性的，包括自密實混凝土性能、組織安排、施工流程、細節(jié)把控等多方面，因此，本文從施工管理控制上綜合論述，希望為后續(xù)相關工程提供借鑒作用。

1 工程概況

北京市南水北調(diào)配套工程團城湖至第九水廠輸水工程(二期)施工第一標段，位于北京市海淀區(qū)。標段隧洞起點位于團城湖調(diào)節(jié)池工程環(huán)線分水口末端1號盾構始發(fā)井，線路出1號盾構井后基本向北方向敷設，線路依次穿越垃圾坑、軌道交通西郊線、電力隧道、金河、燕化供水管道、東水西調(diào)供水管道、北長河及景觀水池，最終到達標段終點團北取水閘站2號盾構接收井，輸水隧洞樁號0+000～2+153.848，中心導線全長2153.848m。

團九二期輸水隧洞二襯為圓形隧洞，內(nèi)徑4.7m，使用C30W6F150自密實混凝土。隧洞二襯結構采用全圓針梁臺車一次澆筑成型，每12m(轉彎處7.5m)設置一道永久變形縫，縫內(nèi)設一道紫銅片止水帶。

2 二襯主要施工步驟

二襯施工步驟為：盾構管片處理→防水施工(EVA防水卷材鋪設)→二襯鋼筋制作及安裝→模板支立及加固→混凝土施工及養(yǎng)護→變形縫施工→二襯背后回填灌漿(見圖1)。

圖1 二襯施工步驟

由于澆筑地點在隧洞內(nèi)部，一般埋深20m左右，因此混凝土要通過施工豎井進行倒運，一般澆筑分為3步(見圖2)。第一步：混凝土從攪拌站運輸?shù)浆F(xiàn)場溜槽口；第二步：通過豎井溜槽下放到豎井施工平臺上的小罐車(3m3)；第三步：通過小罐車運輸?shù)剿矶磧?nèi)，由地泵泵送入模板內(nèi)。

3 針梁臺車控制重點

3.1 針梁臺車操作原理

針梁式襯砌臺車由針梁、框架、模殼、支撐系統(tǒng)和運行系統(tǒng)組成，主要用于隧洞襯砌施工。它以針梁為支撐和定位基準，通過框架和針梁的相對運動以及模殼的伸縮使隧洞的襯砌作業(yè)不斷向前延伸。模板應具有足夠的強度、剛度，表面光滑，不出現(xiàn)凹坑等表面缺陷(見圖3)。

圖3 針梁臺車端頭模封堵

3.2 施工主要把控點

3.2.1 抗浮措施和抗傾斜措施

澆筑混凝土時，巨大的浮力會導致臺車整體上浮，導致漏筋、排骨印、保護層變小、水線等。

抗浮措施和抗傾斜措施在廠家加工制作時已經(jīng)經(jīng)過嚴謹計算，并有一定的保險系數(shù)，理論上沒問題。但由于抗浮措施現(xiàn)場設置主要通過工人松緊螺絲完成，施工操作慢，效果不盡人意，后期可以增加千斤頂數(shù)量，以增加保險系數(shù)。另外增加抗浮措施的同時，適當減緩澆筑速度也是防止上浮的有效措施(見圖4)。

圖4 增加千斤頂措施

3.2.2 采用配套端頭模板

模板封堵采用定制配套的專業(yè)封堵板，保證二襯澆筑端頭面整齊，也保證了變形縫順直、美觀。

端頭板采用厚1cm的鋼板，由弧度30°的單塊扇形板拼裝而成，每個端頭封堵，扇形板之間預留5mm間隙以調(diào)節(jié)管片橢圓的誤差。端頭板安裝在止水帶內(nèi)，每塊通過兩個螺栓固定在模板環(huán)向肋板上。確保端頭模板垂直安放，既避免了端頭模板脹模、跑模，在保護凝土澆筑時候，不導致瀝青油麻流失，又能保護紫銅止水帶(見圖5)。

圖5 定制端頭模板

3.2.3 其他

臺車定位進行嚴格復測，保證二襯厚度上下左右均勻；臺車模板每倉要進行打磨，涂刷脫模劑，防止產(chǎn)生局部麻面；頂部注漿孔以抽拉方式封閉，使注漿孔與模板臺車處于一個平面內(nèi)，避免混凝土澆筑后凹陷情況的發(fā)生。

4 自密實混凝土材料控制

4.1 優(yōu)選商品混凝土廠家并嚴格控制各項指標

優(yōu)選自密實口碑良好的攪拌站為供應商，與攪拌站技術團隊共同研究，以現(xiàn)場需要確定合理的技術指標參數(shù)，對攪拌站的原材、試配混凝土進行檢查、檢測，完全符合設計及規(guī)范指標后才能出站。對混凝土控制主要技術參數(shù)進行設計(見表1)

表1 混凝土性能指標

4.2 控制混凝土原材

自密實混凝土對中砂要求高，細度模數(shù)宜為2.3～2.8，且含泥量宜在0.3%以下，石子粒徑1～2cm，摻加的粉煤灰應為一級?；炷僚浔刃杞?jīng)過嚴格的現(xiàn)場試驗確定。

4.3 現(xiàn)場控制指標

現(xiàn)場嚴格控制混凝土指標，尤其是擴展度和V漏斗試驗，屬于互斥項目，擴展度太大會導致混凝土黏度降低，導致V漏時間不夠，而混凝土太黏，流動性則不能達標，因此經(jīng)過多次現(xiàn)場試驗，入倉前混凝土擴展度以690mm左右最佳(見圖6～圖9)。

圖6 擴展度試驗

圖7 漏斗試驗

圖8 氣密性試驗

圖9 U形箱試驗

5 施工安排

5.1 保證分工合理周密

自密實混凝土必須保證連續(xù)澆筑，否則會出現(xiàn)冷縫，以下安排可供參考。

駐攪拌站試驗員一名：記錄混凝土出站坍落擴展度、V形漏斗通過時間、T50時間、U形箱高度等各項指標，出站時間，保證下一罐混凝土及時發(fā)出。

現(xiàn)場試驗員一名：記錄每一罐車混凝土擴展度、V形漏斗通過時間、T50時間、U形箱高度以及到站時間，駐場人員與現(xiàn)場人員隨時聯(lián)絡，控制從攪拌站到現(xiàn)場時間為40min以內(nèi)，混凝土性能不達標時退回。

施工員2名：井上1名：調(diào)配混凝土，保證現(xiàn)場照明、交通以及協(xié)調(diào)相應問題；井下1名：根據(jù)現(xiàn)場情況合理安排澆筑，看模，以及保證隧洞內(nèi)安全。

測量員1名：全程測量臺車上浮，臺車上浮時及時采取減緩澆筑速度等措施。

5.2 調(diào)整合理的澆筑時間

為保證混凝土連續(xù)性，避免堵車造成影響，混凝土澆筑時間確定為夜間22點至翌日7點內(nèi)完成。

施工過程中，施工人員要嚴格控制施工節(jié)奏，為了保持澆筑連續(xù)性，在小罐車混凝土運輸完成后，地泵內(nèi)要留有混凝土不能空泵，略停2～5min泵送量，在下一車混凝土到來前再進行混凝土泵送。

5.3 嚴格控制每個環(huán)節(jié)的標準化參數(shù)

夜間澆筑的另一個好處就是混凝土從出站到入倉時間可控，從攪拌站(10m3罐)到施工現(xiàn)場嚴格控制在40min以內(nèi)，從地面溜槽到小罐車(2.5m3)控制在3min以內(nèi)，小罐車從洞外到倉內(nèi)單次進出最長時間控制在15min(運輸最長距離350m)，即每一大罐車從攪拌站出廠到澆筑完成大概需要100～120min(考慮人為因素)。全倉澆筑完控制時間504min。

要求混凝土最佳入倉擴展度為690mm，通過多次測算核驗，考慮損失，嚴格控制出站擴展度為780mm左右。

5.4 溜槽的改進措施

從地面上到基坑下垂直距離18m，溜槽整體形式為“Z”字形，混凝土溜放過程中會對溜槽彎頭進行很重的壓砸，導致彎頭破漏，為保證混凝土澆筑連續(xù)不中斷，將彎頭改為“卜”字形，每個轉彎處超出50cm，這樣積累的混凝土變在抗壓砸的底部，保證了中間環(huán)節(jié)不出差錯。

5.5 嚴格控制每倉模板質(zhì)量

嚴格控制拆模時間和拆模混凝土強度，混凝土達到2.5MPa后，可將堵頭拆除，根據(jù)《水工混凝土施工規(guī)范》(SL 677—2014)常溫施工承重模板應在混凝土強度達到5MPa后方可拆模(見圖10～圖11)。

圖10 臺車打磨

圖11 涂刷脫模劑

6 主要問題原因分析

現(xiàn)場問題主要是蜂窩麻面、漏筋、排骨印、水線、環(huán)縫壓碎等。

6.1 蜂窩麻面原因分析及解決措施

原因：臺車打磨不徹底、脫模劑不均勻、混凝土和易性差。

解決措施：?嚴格按照上面論述方案施工，保證混凝土性能；?控制拆模時間不宜過早。

6.2 漏筋等原因分析及解決措施

原因：未復核一襯洞涇，鋼筋保護層局部變小，臺車上浮，墊塊施工過程中移動，混凝土性能差。

解決措施：嚴格復核、實測隧洞軸線、橢圓度，根據(jù)隧洞實測值布置鋼筋及臺車；保證混凝土性能良好；根據(jù)實際情況制作剛性支撐代替墊塊，在縱向架立筋與內(nèi)圈鋼筋交叉點處布置6排T型鋼索支架，間隔1.5m一個，需注意鋼索支架頂部需安裝塑料保護帽，防止鋼筋頭漏出混凝土，形成鐵銹點。

6.3 水線原因分析及解決措施

原因：臺車上浮。

解決措施：增加千斤頂?shù)瓤垢〈胧?；臺車腰線以下澆筑時放緩澆筑速度；保證入倉混凝土擴展度不宜太大，擴展度太大，混凝土離析，容易導致臺車上浮。

6.4 環(huán)縫破碎原因分析及解決措施

原因：臺車針梁塌腰；臺車在已澆筑好的混凝土上壓板過短，導致混凝土局部受力過大；臺車不居中或者分倉過長，導致合模時壓碎混凝土。

解決措施：合理分倉，臺車長度12m，由8環(huán)組成，每環(huán)1.5m，過彎半徑小于500m，就得合理分倉，一般7.5m即可；臺車壓板一控制在20cm，保證受力面積，但也不宜過長，過長也會壓碎混凝土；一般臺車重70t左右，全部承受在鋼梁上，所以鋼梁要經(jīng)過嚴格計算，保證一定的剛性。

7 結 語

團九二期工程在后續(xù)施工中混凝土表觀質(zhì)量良好，得到了各方認可。本文根據(jù)團九二期工程前期施工過程出現(xiàn)的質(zhì)量問題和解決措施，綜合多方面原因，重點闡述了施工中應該把控的技術重點，需要特別重視的是，保證表觀質(zhì)量的同時，更要重視實體質(zhì)量，在后期的背后回填灌漿中要嚴格控制注漿量，保證后背密實，對整個隧洞的防滲有至關重要作用，希望本文對后續(xù)類似工程有借鑒作用。