小断面长距离斜洞混凝土施工技术的研究与实践

李 建 洋， 曹 吕 军， 刘 斌

(中国水利水电第五工程局公司，四川 成都 610066)

1 概 述

山西省晋中东山供水工程输水线路施工二标为1#隧洞部分洞段，上接输水线路施工一标，标段分界点为1#隧洞SBE5+340，下接输水线路施工三标，标段分界点为1#隧洞SBE15+455。该标段主洞段长约10.115 km，施工布置3条支洞(支洞长分别为569 m、365.5 m、541 m)。1#隧洞为无压输水隧洞，断面形式为城门洞型(净宽2.5 m，净高2.96 m)，采用全断面钢筋混凝土衬砌。

目前隧洞衬砌多采用常规的洞外混凝土拌制，然后由混凝土罐车运输至作业面入仓。而该标段的1-3#施工支洞为斜井(坡度较大，为19.64°)，其控制的主洞段断面小、距离长，若采用常规的洞外拌制混凝土用矿用绞车牵引平台车组合的混凝土罐车运输则显得洞内空间不足。为此，项目部技术人员通过调整施工工艺，采用洞外拌制干料，再使用前期开挖的运输设备运输至作业面，利用混凝土搅拌输送一体泵进行二次搅拌直接泵送入仓，解决了斜井运输困难问题，提高了工作效率。该工程的实践成功，为今后小断面输水洞地下工程衬砌提供了一定的经验，可供借鉴。笔者详述了具体的研究过程。

2 混凝土施工技术的研究与实践

2.1 混凝土干料拌和站的设置

根据该工程的现有施工场地及施工工艺特点将拌和站安装位置设计在洞外轨道上[1]，拌和站搅拌主机的出料口正对中轨道中间，其支腿分别设立在轨道两侧。混凝土干料[2]经搅拌后直接卸料至停在轨道上的平台车上的集料箱内，经矿用绞车牵引台车运输至斜井底部(图1)。将拌和站的安装位置设计在轨道上，既节省了二次装运成本，又节省了时间，进而提高了施工效率。

图1 洞外拌和站的设计

2.2 斜井段运输安全保证措施的研究

斜井段每隔100 m在洞顶安装一高清视频摄像头及报警器，监控视频主机显示器设在矿用绞车房内。矿用绞车牵引平台车在斜井段的整个运输过程均在矿用绞车司机的监视范围内，如出现跳轨等异常情况可及时刹车并检修，报警器随矿用绞车的行走报警，用以提醒在斜井段内的行人注意避让。视频监控情况见图2。

图2 斜井内视频监控

2.3 斜井底部平台车物料卸装设备的设计

在斜井底部与主洞交叉口的拱顶安装了一台10 t可水平移动的电动葫芦[3]，其行走轨道焊接在一次支护的钢支撑上。为确保安全，在顶拱行走轨道两侧设置了长度为3 m的Φ25锚杆用以提拉加固轨道。

首先，将平台车放送至斜井底部的电动葫芦下，再用电动葫芦将平台车上装物料的集料箱提升脱离平台车，经电葫芦爬行轨道将集料箱运送至附近的自卸车顶部，最后用电葫芦将集料箱放入自卸车内，从而完成平台车上的物料装卸倒运工作(图3)。因实际操作空间受限，采用电动葫芦对物料进行装卸安全、高效，节省人力。

2.4 混凝土搅拌输送一体机上料装置的改装

混凝土搅拌输送一体机原送料系统为卷扬带动提升斗，将混凝土干料送入自落式搅拌罐内进行搅拌。但由于洞内高度限制，无法满足“一体机”上料的需求，故根据洞内情况及运料方式对“一体机”

图3 斜井底部电动葫芦提升卸装

送料系统进行了改装，将其改为皮带输送机送料。考虑到向上送料的角度对送料效率产生的重大影响，根据施工经验确定向上输送的角度为15°，搅拌罐中心与地面距离为1.5 m，故输送带长度为5.8 m[4]。一端伸入搅拌罐中，另一端焊接在锥型集料斗(上口1.5 m×0.8 m，下口0.4 m×0.6 m，高0.3 m)上，集料斗下方与传送带之间的距离为5 cm以方便集料送料。集料斗称量装置有助于干料的准确称量(图4)。

2.5 洞内混凝土二次搅拌称量系统的设计

图4 混凝土搅拌输送一体机集料、上料装置

根据设计思路，洞内混凝土干料采用集料斗三次称量后分批放入皮带机运送至搅拌罐内，搅拌时间采用继电器控制。为了准确的控制时间，在皮带输送机主动轮的电机上专门安装了时间继电器，在设定时间到时自动断电(图5)。

图5 时间继电器控制柜

搅拌加水采用计量水泵抽水。在“一体机”旁放置一水桶，从洞外水箱内引水自流至水桶内，水桶内放置计量水泵加水至搅拌罐内，加水量根据施工配比决定[5]。时间继电器控制干料重量以及计量泵控制水量均通过工艺试验确定，其配比需满足试验配比要求。实验室最终检测混凝土质量满足设计要求，施工质量得到了保证。

综上所述，主洞内混凝土衬砌的各个工序均在可控范围内，洞外拌制干料，洞内采用搅拌输送一体机进行二次搅拌直接泵送入仓的方式能够保证工程施工进度、质量和施工安全，节省了施工成本。

3 结 语

通过采用洞外干拌、平板车运输和搅拌输送一体泵入仓的方式，实现了斜井支洞控制小断面长距离主洞段混凝土衬砌。在施工过程中，满足了施工质量、进度和安全的要求。整个应用过程紧密结合现场施工实际，针对斜井运输安全保证、混凝土浇筑质量及进度等问题的严峻考验，分解问题并逐项合理给予解决，并将研究成果及时应用于现场施工过程，通过实际施工验证，整套研究成果取得了良好效果，为主洞混凝土衬砌施工质量、进度、安全提供了支撑和保障。