洞穿管施工探讨

□陈 宁（广东省水利电力勘测设计研究院）

□吴国权（南水北调中线干线工程建设管理局河南直管项目建设管理局）

□刘许超 □宋海印（黄河勘测规划设计有限公司）

1.工程概况

1.1 工程简介

1.1.1 原工程方案简介

原隧洞结构型式为洞内安装PCCP 管，即隧洞开挖后进行初期支护，初期支护后再进行二次衬砌，成洞后在洞内安装PCCP 管，洞壁和管道间回填混凝土。隧洞衬砌承受山岩压力、外水压力等外部荷载；PCCP 管承受内水压力、管道放空时产生负压；管道和隧洞支护间填充混凝土，以避免管道产生位移，同时作为管节处的防腐措施。隧洞为双洞布置，开挖洞径为6.16～6.42m，初期支护厚度为100～180mm，采用喷锚支护。初期支护后进行二次衬砌作为永久支护，衬砌厚400～450mm。成洞后洞内安装DN4000PCCP 管。

1.1.2 现施工方案简介

由于种种原因施工进度滞后合同进度计划较多。经研究决定，隧洞PCCP 洞穿管与衬砌混凝土一并施工。即洞挖完成后，先进行垫层混凝土施工，然后进行PCCP 洞穿管预埋件、底板混凝土施工，然后边穿管边进行衬砌混凝土施工，洞穿管与衬砌混凝土浇筑交替施工。

1.2 工程内容

衬砌混凝土施工主要工程内容有：C10 垫层混凝土、C30 衬砌混凝土、钢筋制安、聚乙烯闭孔泡沫板、不可避免施工缝处理、回填灌浆、回填灌浆管道预埋等。

2.施工主要疑难点及解决办法

一是，工程协调难度大：隧洞PCCP 洞穿管与衬砌混凝土施工交替施工，且分别由两家施工单位施工、两家监理单位监理，工程协调难度大。二是，工期紧张、施工强度大：PCCP 洞穿管与衬砌混凝土施工交替进行、流水作业，高峰时段日均混凝土浇筑量约300m3，且高峰时期延续较长。三是，隧洞腰线以上部位混凝土浇筑空间狭小，PCCP 管道做内膜，管道上不允许开浇筑仓口，隧洞腰线以上部位无法振捣，采用自密实混凝土非常规混凝土施工方法。四是，混凝土衬砌施工的总体安排需考虑管道专用安装设备——驮管车的到位情况，工程进度安排受制约的因素较多。五是，衬砌混凝土浇筑困难。穿管、制安钢筋后，两层钢筋间的净空仅40～45cm，且拱部为弧形，混凝土浇筑无法振捣。拟采取的措施：采取自密实混凝土浇筑，穿管与混凝土浇筑交替进行，穿管、混凝土浇筑分段不宜过长（15～20m 分段，可通过试验段确定），但分段过短影响进度。六是，岩石易崩解、地下涌水量大、底板混凝土浇筑困难：隧洞开挖揭露的岩石以砂岩、泥岩、泥质粉细砂岩为主，岩石强度低，泥岩、泥质粉细砂岩遇水易崩解，且断层、涌水等不良地质发育。清基后，如不及时封闭，岩石极易软化，而底板浇筑前需进行钢筋制安、PCCP 洞穿管预埋件施工，时间较长。拟在底板混凝土浇筑前先浇筑1 层垫层混凝土及时封闭基岩面。考虑衬砌混凝土处于雨季施工，进、出口继续保持前期使用的排水沟、集水井抽排水，并配足相应的防汛物资。七是，内层钢筋安装困难：PCCP 管道安装后，洞内由于作业面狭小，无法进行内层钢筋安装。拟在PCCP 洞穿管前，在洞外先进行聚乙烯闭孔泡漠板、内层钢筋安装（纵向钢筋自然断开），由穿管机、吊车配合进行。

3.施工程序及技术要求

3.1 施工主要程序

3.1.1 管道安装前的准备工作

①测量放线；②清基（包括降排水）；③垫层混凝土施工；④城门洞型下半幅矩形钢筋绑扎（轨道预埋件安装）；⑤通基混凝土浇筑；⑥凿毛处理（轨道安装）→具备管道安装条件。

3.1.2 混凝土衬砌施工

①吊车将管道卸至钢筋绑扎工作平台；②闭孔泡沫板安装；③圆形钢筋绑扎成型；④吊车将钢筋绑扎成型的管子吊放至安装轨道；⑤驮管车将PCCP 管架起；⑥钢筋局部调整；⑦管子进洞安装、验收（包括对装、打压、清理、管子固定）；⑧混凝土浇筑前的准备工作（混凝土管、混凝土泵就位、堵头模板安装）；⑨混凝土浇筑；⑩混凝土泵撤出、拆除堵头模板→下一段管子安装。

3.2 主要施工方法及技术要求

3.2.1 清基

底板清基采用反铲、装载机、推土机配合人工进行清理。底板需清至垫层设计底高程。要求底板平整、密实，无淤泥及软弱层。

3.2.2 垫层混凝土施工

底板清渣完成后，及时采用C10 商品混凝土浇筑垫层进行封闭。

一是施工程序：底板清理→找标高、弹水平控制线→浇筑混凝土→铺设混凝土→振捣→找平→养护。二是底板清理：底板需清至设计高程，并达到底板开挖岩石界面。三是找标高、弹水平控制线：在洞壁两侧墙上做+50cm 水平标高线，往下量测出垫层标高，有条件时可弹在两侧墙上。四是浇筑混凝土：根据配合比（其强度等级不宜低于C10）本次选用商品混凝土浇筑。五是铺设混凝土：为了控制垫层的平整度，可预制找平墩（用细石混凝土），墩上平为垫层的上标高。混凝土铺设从一端向另一端顺序操作。六是振捣：用铁锹铺混凝土，厚度略高于找平墩，随即用平板振捣器振捣。厚度超过20cm 时，应采用插入式振捣器，其移动距离不大于作用半径的1.5 倍，做到不漏振，确保混凝土密实。七是找平：混凝土振捣密实后，以墙上水平标高线及找平墩为准检查平整度，高的铲掉，凹处补平。并按设计要求的坡度用水平木刮杠刮平。八是养护：已浇筑完的混凝土垫层，应在12h左右覆盖和浇水，一般养护不得少于7d。

3.2.3 外层钢筋制安

钢筋的加工严格按照设计文件及施工规范的要求，外层钢筋在进、出口基坑内进行加工，人工入仓进行安装。

3.2.4 底板混凝土浇筑

底板混凝土在垫层混凝土浇筑完成后，并达到养护期后开始浇筑。先按设计图纸要求布设底板钢筋和相关预埋件，验收合格后，浇筑商品混凝土，混凝土采用泵车入仓，标高严格控制在设计高程范围内。

3.2.5 内层钢筋制安

内圈钢筋在加工厂制作成型，分为上、下两半部分网（瓦）片，长度5m，运至施工现场后，利用龙门吊配合穿管机安装网（瓦）片。首先下半部分网（瓦）片就位（吊装），然后吊装PCCP 管就位到穿管机，安装PCCP 管上半部聚乙烯闭孔泡沫板，吊装上半部分网（瓦）片，绑扎连接上、下两半部分网（瓦）片，将网（瓦）片安装在PCCP 管的外周，然后与PCCP 管一起入仓。

3.2.6 衬砌混凝土浇筑

3.2.6.1 混凝土制备

由于受衬砌空间限制，无法振捣，计划采用自密实混凝土，第二期管道安装完成后的回填混凝土考虑到浇筑仓内空间狭小，人员无法进仓振捣，故采用具有高流动性、不离析、均匀性和稳定性较好的自密实混凝土。混凝土入仓后不需振捣而依靠其自重均匀填充到浇筑仓内空间，实现自密实。衬砌混凝土均使用商品混凝土，施工前将搅拌站资质材料、混凝土配合比、原材料的检测、实验资料等相关技术文件报送监理人审批。混凝土衬砌采用的自密实混凝土的有关要求符合《自密实混凝土应用技术规程》（CECS203：2006）。

3.2.6.2 混凝土浇筑前的准备工作

浇筑前的准备工作包括混凝土泵和混凝土泵管就位，堵头模板安装。每个浇筑仓内布置一路混凝土输送管路，混凝土管必须布置隧洞顶拱中心位置，保证混凝土浇筑时两侧均衡上升。其它如预埋的回填灌浆管、管子固定件的布置须避开该位置。

混凝土泵管的架设采用可滑动的装置，便于其在浇筑过程的拆卸。在预先埋设的隧洞顶拱轨道上滑动，在隧洞顶拱中心位置布置滑轮轨道，轨道为10 号工字钢，随浇筑仓通长布置，浇筑时不予拆除。

堵头模板有自制定型模板和沥青油板两种方案。自制定型模板采用定型钢模板和自制异型模板拼装而成，待混凝土强度达到要求后予以拆除，重复利用。采用沥青油板做堵头模板需与设计施工分缝相结合，目的是浇筑完成不予拆除，可节省等混凝土强度上升和拆模的时间，对加快工程进度有利。采用沥青油板做浇筑仓间分缝材料的方案，按现定型模板考虑。

3.2.6.3 混凝土浇筑

混凝土浇筑前，管道安装单位必须确认管道各方向均已固定，确保管道在混凝土衬砌过程中不发生位移。混凝土采用罐车进洞运送至混凝土泵前，HB-60 泵压送入仓。混凝土浇筑通过滑动装置移动混凝土输送管路后退进行，浇筑时左右两侧均衡上升。由于混凝土选用自密实混凝土，不需振捣，其依靠自重填充密实。

3.2.6.4 混凝土浇筑段长

按照设计图纸，每安装3 节管道（15m）进行1 次混凝土浇筑。考虑到此次混凝土衬砌为非常规施工方法，先进行不同段长的实验，以获得相关施工经验，确定分仓长度。

3.2.7 回填灌浆

砌衬混凝土以PCCP 管为模板，混凝土浇筑后PCCP 管不可钻孔，故无法进行回填灌浆钻孔灌浆。根据具体情况，拱部回填灌浆拟采取预埋灌浆管，PCCP 管分段安设钢管，将灌浆管通过钢管段引至洞内，待混凝土强度达到设计要求后进行回填灌浆。

4.措施及总结

4.1 加大人员、设备、材料投入

内圈钢筋制作、运输、安装不能占用直线工期，必须有专人制作、专门的运输设备进行运输，专门的人员进行安装，形成流水作业，以加快施工进度。

4.2 施工协调、配合

施工中，穿管单位、供管单位必须全力配合，穿管单位须保证12h 完成穿管任务，供管单位必须及时足量的供应管道，而且穿管单位要全力配合PCCP 管安装在内圈钢筋支架上，PCCP 管洞内固定稳固，否则直接制约混凝土浇筑上升速度，进而影响施工进度。设计、监理单位要大力支持，设计要及时提供施工技术参数和相关技术要求。监理单位要尽量压缩验收时间，尽少占用直线工期。

4.3 资金保证

衬砌混凝土施工阶段，要有足够的资金保证，因混凝土浇筑后抗压强度试验需要28d 龄期，即当月浇筑的衬砌混凝土下月才能评定和计量。而采取赶工措施后，36d 浇筑完成，工程量过于集中，及时支付有利于材料物资供应和加快施工进度。

该洞穿管施工方案，是采用新方法应用于工程实体的一种实践，它克服了作业面空间狭小、不良地质条件、外部协调困难、漂管等不利因素的影响。目前工程已顺利完工，经验收质量达到优良标准，而且经过参建各方的共同努力，按照预先制定的计划，达到了节约工期的目的，取得了较好的工程效果。