中部引黄工程马蹄型断面二衬施工方案

杨建新

（山西省中部引黄工程建设管理局，山西 太原 030021）

山西中部引黄工程蒲大支线，工程所在区域属温带大陆性季风气候，大部分地区为半干旱型，仅东、南部的中高部山区为半湿润型，四季变化明显，雨热同季，光热资源丰富，其特点是冬季漫长、寒冷、干燥；春季短促、多风沙，常干旱；夏季高温多雨，秋季天气温和。根据本工程区1970—2000年地面气候资料统计，多年平均气温7～10.9℃。区内降水量分布不均匀，多年平均降水量为438.4～569.9 mm，汛期降水量占全年的70%，最大月降水量多发生在7、8两个月。区内20 cm蒸发皿年蒸发量为1 537.0～2 195.6 mm。初霜期10月上旬至11月上旬，终霜期3月下旬至4月上旬，无霜期179～201 d，最大风速10～27 m/s，最大冻土深79～131 cm。

1 工程概况

山西中部引黄工程蒲大支线，全线桩号0+84.1～2+519.6段，马蹄型断面，拱顶半径1.5 m，侧墙高3 m，底宽3 m，纵坡1/2000。总长2 435.5 m，地面高程923～1124 m，洞底埋深0～200 m，地下水位位于洞底以下。隧洞穿过的地层岩性为上第三系上新统低液限粘土，稍湿、可塑，结构较密实，局部夹卵石混合土，成洞条件较差。工程按新奥法原理进行设计和施工，二次混凝土衬砌不仅作为受力结构，也是最后一道防水防线。

施工主要困难一是洞身位于地下水位以下，混凝土浇筑时洞内排水困难，干扰施工；二是按照设计图纸要求，马蹄形断面单模浇筑长度为8 m，二次混凝土衬砌施工面临较大工期压力。

2 施工方案及措施

2.1 初期支护及基面处理

二次混凝土衬砌施工前，采用全站仪或激光断面仪对初期支护段面进行测量。依据测量结果对欠挖及侵限部位进行处理，对局部欠挖部位采用风镐凿除至设计断面；对钢拱架变形侵限段，采用弱爆破结合风镐凿除喷射混凝土等方法进行处理，待凿除至设计断面后，再逐榀置换已变形的钢拱架，并及时安装钢筋网片、锚杆、喷射混凝土等进行锚喷支护，为防止处理过后再次出现变形，钢拱架变形段处理过程中预留10 cm变形量，确保处理过后永久混凝土衬砌厚度满足设计要求。

为避免对初期支护的扰动，基面采用人工清理的方式。清理前，测量人员对开挖段进行标高测量，并在侧墙部位做好标记线。根据标记线，对基面的欠挖部位、虚渣、杂物、泥浆进行清理。基面有积水的及时引排。

2.2 钢筋制作

现场钢筋连接以绑扎为主，辅助电弧焊，保证钢筋安装的质量。钢筋在洞外加工区根据设计图纸下料、加工成型，由改装后的钢筋运输车运送至作业面，并按照钢筋编号有规律堆放，编号牌外露以方便查找。钢筋安装、绑扎、焊接全部由人工操作。

2.3 伸缩缝、止水带安装

根据施工蓝图，在设有伸缩缝的部位，缝间贴2 cm高密度聚乙烯闭孔泡沫板和30 mm厚沥青砂浆封顶。

按要求在环向缝设置橡胶止水，为防止止水带扭曲、移位，采用止水带定位筋和挡头模板夹持固定。止水带安装工艺流程为：施工准备、测量定位、定位筋固定、安装内侧挡头模板、放置止水带、安装外侧挡头模板、进行加固。

止水带定位筋采用直径8 mm的钢筋弯制而成，间距40 cm。挡头模板分内、外两部分，内侧模板为圆弧形整体模板，外侧根据围岩变化，由长度不一的小模板拼接而成；内侧模板与外侧模板，通过内支撑钢筋、垫块、挡板、钢管等整体加固；根据设计要求安装止水带，应与混凝土接缝面垂直、止水中线位于衬砌接缝中心线上；止水带应固定牢靠、定位准确。止水带中心变形部位，安装误差要小于5 mm。

2.4 模板制作与安装

选用全圆式整体式钢模台车，台车总长8.1 m。模板的刚度、强度和稳定性满足施工需求。台车行走以前，利用全站仪放出该仓衬砌洞段的设计中心线及设计标高，根据底板中线确定台车中线位置；台车中心线应尽可能与隧洞中心线重合，偏差控制在1 cm以内；台车表面污物清理干净后，采用高压喷雾器涂刷脱模剂。

台车行走至立模位置后进行固定，先利用竖向油缸调整其标高，再操作侧向油缸将侧模调整到位，调整旋紧顶部、侧部支撑丝杠；同时台车与已衬砌混凝土间搭接10cm；最后对台车中心线、顶模高程进行复核。

挡头模板安装前，对台车与已衬砌段混凝土是否密贴、变形缝处的止水设施及预埋件安装是否符合设计要求进行检查，检查无误后安装挡头模板。挡头模板采用组合模板现场拼装，垂直于衬砌断面安装，通过锚筋、木楔等措施整体加固，与初支间隙嵌填封堵严密，防止漏浆。

2.5 混凝土浇筑

混凝土浇筑采用定制的8 m长衬砌台车施工，混凝土浇筑施工工艺流程：施工准备，钢筋加工、运输，混凝土运输，规格修整、施工缝处理验，测量放线，筋焊接，止水、立模，衬砌台车就位、校核，仓面验收，混凝土入仓，取样试验，平仓、振捣、抹面，脱模、混凝土养护，质量检查。

2.5.1 混凝土拌和

混凝土拌和前，应检查拌和设备的性能，对称量系统、拌和机进行检查。选用液体形态的外加剂，搅拌均匀配入混凝土拌和物中。混凝土拌和时间通过试验确定，拌和时间不宜小于60 s。混凝土坍落度每4 h检测一次。混凝土含气量、塌落度、出机口温度每4 h检测不少于1次。

2.5.2 混凝土浇筑

混凝土浇筑，混凝土输送泵退管式浇筑，导管末下料端接活动弯管，附溜槽、溜筒或软管，工作窗以下部位，由工作窗下料，下料应左右对称，左右混凝土高度差要求不超过50 cm。工作窗以上由拱顶进料，应前后对称进料，使混凝土面均匀水平上升，模板内前后混凝土高度差不超过60 cm。要倒换浇注位置防止局部受力过大，引起变形、甚至跑模。严禁从拱顶浇注口直接浇注，浇注速度严禁大于6～7 m3/h。

混凝土浇筑前，先用水润湿基岩面与混凝土缝面，均匀铺一层富砂浆混凝土，再分层下料，人工平仓、振捣。振捣时间30～45 s，严禁过振、欠振、漏振，当混凝土不再显著下沉，气泡和水分不再逸出表面，开始泛浆停止振捣。

2.5.3 拆模、养护

混凝土表面和棱角不被损坏，并能承受自重时拆模；拆模时间以同条件养护试件强度来确定。混凝土拆模后，应及时对混凝土进行洒水养护，养护时间不得少于28 d。

2.6 混凝土浇筑时的地下水抽排

混凝土浇筑时，阻断了开挖阶段布置的排水系统，原抽排水系统在浇筑过程中需逐段进行拆除。故混凝土浇筑前，在初期开挖时布置的集水井中设置水泵抽排至未拆除的排水系统管道，排出洞外。

2.7 混凝土冬季施工措施

冬季混凝土拌和前应用热水将拌和机冲洗，拌和时间应比一般季节延长50%左右。为提高混凝土出机口温度，将拌和水加热，但水温不宜超过60℃，以免影响混凝土质量。冬季的混凝土干料运输时，在三轮车底部和顶部加盖一层塑料布加以保温。

3 结语

二次衬砌施工是隧道施工中非常重要的一部分，在进行二次衬砌施工前，需要做好详细施工计划，进行合理的安排，保证施工施工质量。

在土洞开挖过程中，应及时对监控测量结果进行分析，并依据测量结果及时调整施工方案，不良地质段开挖时，预留一定的变形量，以确保二次衬砌断面净空符合设计要求。根据施工需要及地质情况设置集水井，及时抽排水。

由于隧洞位于地下水位以下，底板开挖后遇地下水泥化严重，为防止底板及拱脚受地下水浸泡而引起初期支护变形及塌方的发生。因此在土洞开挖完成后，底板应及时换填20 cm厚C 15混凝土垫层，同时也可提高二次混凝土衬砌时车辆通行效率。

由于橡胶止水带焊接工艺要求较高，受到隧道衬砌断面小等现场施工条件的限制，现场焊接质量难以保证。为保证施工质量，应采用专门定制的整体环形橡胶止水带，在施工中能取得良好的止水效果。