地下洞室内薄壳穹顶施工方法

柴正富

(中铁隧道集团四处有限公司，广西南宁 530003)

1 工程概况

青岛洞库工程紧邻黄海，位于山东省胶南市高峪村古镇口，由洞库组成。洞库1为油料洞库，该洞在同一垂直面上设上下两条主通道，在主通道两侧共设15个油罐室，13个5 000 m3，2个3 000 m3。其中，3 000 m3，高 13．4 m，起拱高度为 3．5 m，直径21 m;5 000 m3，高13．8 m，起拱高度 4．4 m，直径 26 m，墙身用混凝土空心砖砌筑，8．67 m以下为三七墙，以上为二四墙，QL2及穹顶外环梁处均匀分布20根连接梁与毛洞连接，穹顶为钢筋混凝土双曲薄壳板，板厚为60 mm～120 mm，穹顶上均匀分布20根半圆形加强肋梁，102，103罐室穹顶离毛洞顶最高处2．027 m，最低处只有0．462 m;104～116穹顶离毛洞顶最高处3．126 m，最低处0．582 m。其余通道工程为贴壁被覆和离壁被覆，贴壁被覆采用混凝土结构，离壁被覆采用砖砌体结构，面板采用现浇混凝土结构。

2 施工方法

根据地下洞室内薄壳穹顶的特点，利用高程传递的原理来控制穹顶标高，合理设计穹顶施工所需支架、模板、布设顶部钢丝、钢筋网，针对洞内施工通道狭小的特点，合理配置施工机械、运输设备，特别加强了混凝土的拌制工艺控制，才能确保顶部薄层混凝土施工的安全和质量。

穹顶薄壳部分呈伞状，利用高程传递法有效控制穹顶标高，能确保穹顶成型达到设计要求。

地下洞室穹顶混凝土较薄，最薄处不足10 cm，对混凝土的配制及浇筑工艺提出了较高的要求。

穹顶混凝土的收水压光技术有效控制了混凝土的外观质量。

在空间有限的条件下，地下洞室内穹顶施工具有较强的时空效应，穹顶成型良好，施工质量得到保证。

3 施工工艺流程及操作要点

3．1 施工工艺流程

地下洞室内薄壳穹顶施工工艺流程见图1。

3．2 操作要点

1)搭设脚手架。

脚手架搭设前需进行详细的高程测算，首先在洞室底板上测设一条高程控制基准线，并在边墙上设置校核水准点。因整个穹顶采用满堂脚手架支撑，起拱线以下呈圆柱形，起拱线以上呈伞状，计算时模板之间要预留一定空隙。起拱线以上的竖杆高度控制主要取决于伞状穹顶模型的形状，因此在进行竖杆高程定位时也应考虑预留纵向弧形横杆、环向支撑方木和模板的高度尺寸。脚手架施工前进行详细的高程交底，算出各立杆的绝对高程。满堂脚手架采用单立杆，起拱线以下为圆形脚手架，纵距120 cm，横距120 cm，步距150 cm，起拱线以上为伞状脚手架，纵距90 cm，横距70 cm～120 cm，步距90 cm。立杆接头采用对接扣件连接，立杆与大横杆之间采用直角扣件连接。起拱线以上竖杆高度根据穹顶结构尺寸控制高度，最终标高用倒插杆控制，标高应考虑环向方木所占的标高。弧形大横杆根据穹顶对中剖面预先用弯管机弯制，焊接钢管一般最长600 cm，每组由2根～3根组成，弯制时用油漆标上记号，以便现场安装。起拱线以上竖杆和弧形大横杆连接用直角扣件连接。纵横向扫地杆根据需要安设，为保证脚手架受力稳定，每层水平大横杆靠墙端必须顶到墙面，同时每层设剪刀撑。

在立杆安设过程中注意接头应错开，一般同一水平截面接头率不大于50%，施工中采用300 cm和600 cm长钢管交错布置，立杆底部安设垫板和扫地杆。

Belt samples size on tensile experiment is shown in the following Figure 2, according this size to cut conveyor belt materials, gage′s length is 20 mm, gage′s cross section area is 25 mm×10 mm, the tensile rate is 500 mm/min.

脚手架板采用竹夹板，并在作业面下部安设安全网，脚手架板设置在三根横向水平杆上，并在两端用8号铁丝捆扎固定，薄壳穹顶结构示意图详见图2。

2)穹顶模板。

穹顶模板施工前，必须对穹顶脚手架高度进行认真检查，并对照已检算的脚手架施工方案检查各杆件的安设情况，确认无误后开始穹顶模板安设。

施工中首先在钢管搭设的伞状面上，用50 mm×100 mm方木将相邻弧形大横杆连接，作为模板的支撑点。最终在伞状平台上形成一个50 cm厚的方木支撑平台。方木支撑平台完成后，按照由下至上的顺序铺设模板，模板采用244 cm×124 cm×10 cm竹胶板，为增加模板的倒用次数，提高模板利用率，采取整块铺设方法，模板短边朝向穹顶径向方向，沿环向逐层铺设，收口处根据实际尺寸现场下料，用铁钉将模板固定在方木上，局部模板缝隙最后进行找补。

加强肋梁为半圆形，其模板为两条方木，方木安装待所有钢丝网及钢筋网施工完毕后进行。整个穹顶模板施工中模板及方木的选材至关重要，其模板和方木的强度不宜追求过高，否则弧形无法控制，以满足施工荷载需要选用，穹顶模板安装过程见图3，穹顶加强肋梁见图4。

3)穹顶钢丝网及钢筋网。

首层钢丝网铺设，按经向方面逐条铺设，钢丝网搭接5 cm～10 cm。对钢丝网起拱较大处，采用剪断搭接或斜向铺设措施进行处理。钢筋网安装时采用长条钢筋，经纬向布置钢筋，即沿穹顶球面先布置经向钢筋，最后布置纬向钢筋。绑扎加强肋梁主筋时，为保证主筋的顺直，设置Φ10的三角箍筋来稳固骨架，且箍筋和钢筋网有效连接，箍筋间距30 cm，穹顶钢筋铺设见图5。

4)混凝土拌制。

原材料控制，水泥的品种、标号、厂别及牌号应符合混凝土配合比通知单的要求。所有原材料经检查，必须全部符合配合比通知单所提出的要求。搅拌机及其配套的设备应完好，所有计量器具必须有检定的有效期标识，砂、石计量的允许偏差应不大于±3%。

混凝土的坍落度及和易性，每一工作班至少两次。混凝土拌合物应搅拌均匀、颜色一致，具有良好的流动性、粘聚性和保水性，不泌水、不离析。不符合要求时，应查找原因，及时调整。

5)混凝土运输。

从拌合站到洞口采用混凝土罐车运输，洞内因通道空间有限，采用人工手推车转运，利用原有砌筑附着升降机进行垂直运输，转运过程中不能随意加水，通过预留孔洞将混凝土转到工作面。

6)混凝土浇筑。

因穹顶结构为一多向受力体系，为避免偏压引起变形，混凝土施工应对称进行，以从下至上，分片进行的原则。混凝土厚度采用插签法控制，即收面人员携带一根20 cm长钢钎，收面时进行插签测量，不足处进行补充。施工中如出现2 h以上的暂停，需进行施工缝补处理。

7)混凝土捣固。

由于该混凝土较薄，且弧面施工流动性大，故采用手持式表面平板振动器进行振捣，施工人员用抹子进行清光，加强肋梁因形状为半圆形，加工特制的弧形抹子对其进行清光。

8)混凝土养护。

养护对裂缝的产生有重要影响，尤其是对防止混凝土早期收缩裂缝的产生具有重要意义。混凝土早期收缩裂缝的产生在很大程度上是由于养护不当造成的。因此，从养护上采取缩小温度差、湿度差抑制收缩的方法，具体有以下几种做法:

a．作业时间避开午间气温高峰，例如:在12:00～16:00停止浇筑。

b．水箱加盖、水管掩埋，必要时还可对碎石适当洒水降温。

c．按规范规定时间(终凝)及时覆盖养生，增加洒水润湿次数，确实保证保湿养生，并且养生时间足够。

［1］JGJ/722-98，钢筋混凝土薄壳结构设计规范［S］．

［2］JGJ 130-2001，建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范［S］．

［3］TB 1018-2002，铁路隧道喷锚构筑法技术规范［S］．