输水工程小断面隧洞衬砌施工

李 娟 张海飞

（山西省水利建筑工程局有限公司山西太原030006）

1 工程概况

贵州省夹岩黔西北供水工程位于贵州省西北部，归属长江流域乌江支流六冲河中游，其工程包含了水源工程、输水工程等，主要以供水和灌溉为主。输水工程以本工程新建的水库作为起点，其中包含多条干渠和支渠。

输水工程中，多条支渠包含了44 条隧洞，隧洞的断面型式大部分为城门洞型，城门洞型隧洞顶拱角度为120°，净断面尺寸为1.5 m×1.8 m，隧洞衬砌厚度为0.3 m。本文中列举一条支渠的隧洞来阐述施工过程和方法。

隧洞衬砌断面示意图，见图1。

图1 隧洞衬砌断面示意图（单位：mm）

2 施工准备

2.1 施工前准备工作

1）施工用水

混凝土搅拌站设置在隧洞出口，在搅拌站修建2 座10 m3蓄水池，其中1 座正常使用，1 座备用，水从地下抽取。

2）施工用电

施工用电在就近10 kV 线接入，在隧洞口安装315 kVA 变压器后接入施工配电间，再由配电间接至施工作业面。在隧洞口安置一台100 kW 柴油发电机组作为备用电源。

3）施工排水

工作面利用水流的自流特性沿洞壁一侧排水沟进行排水，若无自流条件的工作面，在工作面放置一个移动集水箱，施工废水用潜水泵抽至集水箱后，移动集水箱上接水管，再用水泵抽排至洞外沉淀池。

4）材料准备

水泥、粗细骨料、粉煤灰、钢筋、外加剂等材料，均采用当地大型厂家所生产的合格产品。

5）混凝土制备

根据本工程隧洞断面面积较小、每次浇筑量不大、隧洞长度在1 000 m 以内的特点，在隧洞出口处建设一处混凝土搅拌站，进出口浇筑混凝土均可兼顾，混凝土搅拌站至洞口由混凝土罐车运输。

为方便后期泵车顺利运行和保证强度等级（C25），混凝土配合比采用一级配混凝土，并经监理复核批复后进行制备。

2.2 主要机械设备投入

主要机械设备投入：0.5 m3混凝土搅拌站1 套，6 m3混凝土罐车2 辆，3 t 改装三轮车（长2.7 m×宽1.1 m×高1.3 m）3 辆，插入式振捣器和附着式振捣器各10 台，钢筋切割机和弯曲机各1 台，电焊机1 台，电动高压水枪机2 台，12 m 台车2 套，HBT-40ZID 型混凝土泵车（长3.2 m×宽1.35 m×高1.6 m）2 套。

3 施工方法

3.1 施工程序

底板混凝土施工程序为：施工准备→测量放线→基础处理→钢筋制安、预埋件安装→模板制安→清仓、验收→混凝土入仓浇筑→混凝土表面抹光、养护。

边墙、顶拱混凝土施工程序为：基础清理、清洗岩面→台车轨道铺设→纵缝处理→钢筋制安→台车就位→堵头模板组立及止水安装→预埋件埋设→仓面验收→混凝土浇筑→脱模、拆模、养护。

3.2 基础处理

1）底板基础面的处理：在钢筋施工以前，将基础面上的松动岩石、泥土等杂物全部处理干净。

2）边墙及顶拱的处理：将边墙顶拱上的松动岩石、泥土等杂物全部处理干净，层间施工缝人工凿成麻面，然后使用高压水冲洗并排除积水，确保岩面和施工缝清洁湿润。

3）冲洗用水从搅拌站蓄水池中抽取，冲洗设备采用电动高压水枪机。

3.3 钢筋制安

1）首先进行底板钢筋的制安，预留与侧墙钢筋的搭接长度，待底板混凝土浇筑完成后，再进行侧墙和顶拱钢筋的制安。

2）隧洞断面全部复核无欠挖情况，基础面全部处理验收合格后，进行钢筋绑扎控制点的放样测量，做好明显标记点。

3）钢筋在隧洞口钢筋厂加工完成，由三轮车运至工作面。

4）设置足量的架立筋，确保结构钢筋的安装结构尺寸。

5）按照测量放样标记点，先进行支撑钢筋的安装绑扎，然后再进行受力筋和分布筋的顺序安装绑扎。钢筋在安装绑扎过程中，安装位置、间距、保护层按设计图施工。钢筋绑扎过程应做到无缺扣和松扣。在钢筋与模板之间使用不低于隧洞混凝土强度的垫块，以确保混凝土的保护层厚度。

6）钢筋接头采用单面焊接，搭接长度不小于10 d。

7）钢筋绑扎完成之后，避免其变形，安排专人巡查保护，直至混凝土浇筑完成。

3.4 止水和预埋件安装

1）止水带（条）安装

（1）止水带（条）安装严格按照设计图纸位置进行施工。

（2）混凝土分期浇筑后在施工缝处凿毛时应预留粘贴止水条的宽度。

（3）粘贴止水带前应对混凝土面清洁，使其干燥、干净、无杂物。

（4）止水带（条）应安装牢固，防止发生变形位移。

（5）止水带粘贴后尽快浇筑混凝土。

2）闭孔泡沫板安装

在闭孔泡沫板施工前，首先按照伸缩缝断面的尺寸，使用刀锯等将其切割成与伸缩缝尺寸相符的形状，然后放置在伸缩缝面上，做到紧密牢固，避免发生位移。

3.5 模板安装

根据隧洞的结构特点，边墙和顶拱混凝土衬砌采用台车，其它位置衬砌采用钢模板和木模组合。台车示意图见图2。

图2 隧洞衬砌台车示意图

模板安装前清理其表面的杂物，并均匀涂刷脱模剂。

首先测量放样再进行模板安装。

模板安装过程中，临时的固定措施要满足其稳定要求；模板拼接严密，确保浇筑过程不漏浆。

隧洞直线段边墙顶拱模板采用12 m 台车完成（2套），隧洞底板、堵头和转弯弧形段的模板，采用定型钢模板和木模板根据结构尺寸组合完成。边墙和顶拱混凝土注入口（观察口）布置在边墙与顶拱连接处和顶拱正上方，每3 m 各布置一处。浇筑过程特别注意分布的注入口（观察口）和堵头是否有漏浆，一旦发现立即封堵加固。

浇筑过程中派专人对模板值班巡视，加强保护。

3.6 混凝土浇筑

隧洞混凝土的浇筑，整体由隧洞中部往隧洞进出口推进；等底板混凝土全部浇筑完成后，再浇筑边墙和顶拱。

1）底板混凝土浇筑

底板混凝土由混凝土罐车从搅拌站运送至隧洞口，再由三轮车运输倒入工作面的浇筑方式。按照设计分缝进行连续浇筑，人工摊铺混凝土，插入式振捣器振捣，人工收面压光。

2）边墙及顶拱混凝土浇筑

根据隧洞断面较小，每次混凝土浇筑量较少的情况，并结合实际现场情况，最终确定采用符合本隧洞混凝土衬砌要求的HBT-40ZID 型混凝土泵车。

按照设计分缝要求，准备2 套12 m 台车用于跳仓作业。工作面与隧洞洞口距离小于300 m 时，混凝土由混凝土罐车从搅拌站送至隧洞口，再由混凝土泵车从洞口直接泵送至工作面；工作面与隧洞洞口距离大于300 m 时，在隧洞洞口设立一台泵车和距离工作面较近处设立一台泵车，两台混凝土泵车配合将混凝土泵送至工作面。

边墙部位混凝土通过泵车输送软管直接从台车灌注口入仓，每段两侧边墙的混凝土注入量均衡上升，防止台车偏移；顶拱部位的混凝土直接通过台车顶部注入口入仓。边墙、顶拱混凝土浇筑过程当中，采用插入式和附着式振捣器相结合振捣。严格控制振捣时间，不超振不漏振。

3.7 脱模、拆模及养护

根据本隧洞的结构特点，结合其它隧洞工程经验，经现场试验一段按混凝土浇筑完成48 h 后拆模，对混凝土结构无影响，后期拆模时间按48 h 控制。混凝土终凝后拆除堵头模板。衬砌完成的混凝土采取洒水养护。

4 混凝土质量保证措施

1）台车就位时，要严格进行测量控制，保证台车就位准确。

2）做好原材料进场前检验，检验不合格禁止进场；施工时严格按配合比进行配料，各种材料和生产过程中的计量、搅拌、运输、浇筑、养护等各环节，严格按规范操作，确保混凝土质量。

3）根据《水工混凝土施工规范》11.3 条，进行拌和物质量的检验和控制，确保混凝土拌和物各项指标均符合其要求。

4）混凝土运输保证措施

（1）经常对混凝土运输道路维护和修整，缩短运输过程时间，减少因道路不平造成漏浆现象。

（2）运输混凝土的三轮车由专人经常维护保养，对挡板缝隙处加固密封，避免漏浆。

（3）混凝土由罐车直接卸入泵车后，为避免运输过程中产生泌水现象，在泵车料斗中经过第二次搅拌后，再进行泵送。