深大竖井内衬墙整体式钢模施工工艺

高元博，田巧玲，庞三余，张 铎，闫军南

（1.中国水利水电第十一工程局有限公司，河南郑州 450001；2.广东粤海粤东供水有限公司，广东潮州 523000）

1 工程概况

粤东供水工程分三期实施，其中二期工程定位为当地水资源补水，供水对象为城乡居民生活及工业用水，供水范围包括汕头市潮阳区和潮南区、潮州市潮安区以及揭阳普宁市。工程利用已建的鹿湖隧洞引水工程的鹿湖取水口从韩江干流取水，通过新建封闭输水管道，连通已建的鹿湖隧洞引水工程和榕江关埠引水工程，组成主干输水管道，并在主干管潮阳关埠镇以及普宁北山村新建向潮阳、普宁和潮南分水的输水分干线，形成“一干二支”供水网络，将韩江优质水资源调配至汕头市潮阳区和潮南区、潮州市潮安区以及揭阳普宁市等粤东沿海缺水地区，增加地区供水量，优化各区域水资源多水源供水格局，提升区域水源保障程度，兼顾改善区域生态环境。

工程中的盾构工作井采用逆作法施工，即从地面高程进行开挖，每层开挖深度为5 m，开挖结束进行内衬墙混凝土施工，每层深度为4.50 m，厚度为1.50 m。为了保证施工工期及混凝土永久外观质量，内衬墙混凝土取消传统的组合式模板施工方法，采用电动整体提升式钢模板，在保证质量安全的前提下，加快了施工进度，取得了良好的经济效益和社会效益。

2 研究原理

电动整体式钢模施工主要通过在工作竖井冠梁施工时预埋提升系统，为钢模提供竖向拉力，模板背部内设双向调节撑杆提供水平支撑力。模板就位后，进行内衬墙混凝土浇筑，浇筑完成达到脱模强度后，先松动模板后背调节撑杆，然后启动液压系统，顺序操作各个电控换向阀使对应的油缸活塞杆外伸，通过反顶井壁脱模。下一层钢筋绑扎完成后启动电动提升机使模板下降，调整模板下降到指定位置，调节后背撑杆进行混凝土浇筑。

3 施工工艺

3.1 工艺流程

内衬墙整体式电动钢模板施工工艺流程为：土方开挖→钢筋绑扎→模板安装→浇筑冠梁及安装吊梁锚板锚杆→下一层基坑开挖→钢筋绑扎→安装模板→安装模板工作平台及调节模板圆弧→安装吊架、提升机、液压系统→提升系统控制模板整体下移→混凝土浇筑→脱模→下一循环。

3.2 施工方法

3.2.1 浇筑冠梁时预埋吊架锚板、锚杆

浇筑竖井冠梁时预埋锚杆，锚栓采用长度为2 m的A25的光圆钢筋，埋深1 m，外露1 m，每组8 根，共计9 组。锚板安装在锚杆底部，与锚杆一同预埋在冠梁中。

3.2.2 基坑开挖

竖井开挖按“竖向分层、盆式开挖法作业、由上至下、先内衬支护后开挖”的原则进行作业，使用挖机开挖，在竖井两端各配置一台抓斗机进行出渣。开挖顺序自井中心向周边进行开挖，且中心点高程低于整个开挖面50 cm。在施工区域出口处设立洗车槽，出场车辆必须经过清洗后方可出场，以出场车辆不携带泥土、不洒落泥土为原则。

3.2.3 地下连续墙墙面凿毛

凿毛的目的是提高混凝土表面的附着力，使内衬墙与地连墙混凝土之间能够形成一个整体，要求凿除混凝土表面的浮浆，露出粗骨料。深大竖井凿毛体量大，采用PC90挖掘机配备凿毛镐头进行凿毛，在凿毛镐头触碰不到的部位采用人工凿毛。凿除混凝土表面的水泥砂浆和松软层，使露出新鲜混凝土面积不低于75%。清除混凝土凿毛面的杂物，用水清洗干净混凝土表面，但不得积水。风镐机凿毛时混凝土应达到10 MPa。机械凿毛时与周边开挖土方机械保持最小安全距离，防止交叉作业时发生机械伤害，凿毛时不能触碰上一层已经浇筑完成的内衬结构，做好成品保护工作，机械凿毛过程中注意对地连墙预留钢筋的保护，一般只需凿除保护层漏出骨料即可，切忌破坏地连墙钢筋。

3.2.4 内衬墙钢筋绑扎

竖井为圆形结构，内衬墙混凝土浇筑一般采用逆作法施工，上下层竖向钢筋连接可采用焊接或机械连接，接头中点间距不得小于750 mm，剖面图呈平行四边形，每层内衬墙高度为4.50 m，层间采用1∶4斜坡处理方式。

3.2.5 模板安拆、调节

以粤东供水工程2号盾构工作井为例进行模板安装、拆除、调节说明。工作井内衬直径为34.60 m，模板组成为3.11 m标准块34块、1.00 m和1.89 m非标准块各1块组成，模板高度方向分为上、中、下三层。模板通过螺栓连接，用模板外部撑杆调节整体弧度。由于工作井内径较大，通过更换不同长度的调整模板即可改变模板周长，从而改变模板直径。内衬墙每层高度为4.50 m，模板共计高度为4.80 m，由1.50、1.80、1.50 m三层组装而成。

3.2.5.1 安装撑杆，调节模板弦长

沿高度方向设置3层双向调节撑杆提高模板整体刚度，另外还可在模板变径时控制两块模板的弦长。在模板相应位置焊有耳板，模板安装后安装撑杆。相邻2个模板单元间设有调节模板，可用于调节、变径。安装撑杆及调节模板弦长见图1。

图1 安装撑杆及调节模板弦长图

3.2.5.2 安装吊架、提升机、液压系统

吊架安装：提升体统共设置9 个吊架，沿圆周均布在冠梁顶面上，在冠梁上预埋精轧螺纹钢锚杆和锚板，用于固定吊架。

提升机：采用30 t电动提升机，每个吊架配置1台，吊杆采用φ32精轧螺纹钢，通过连接器接长。吊架主梁为两根40 b工字钢，横向分配梁为双25 b 槽钢，后锚压梁为双16 槽钢，支腿为25 b工字钢，锚杆采用φ20精轧螺纹钢。

液压系统：电动升降吊模系统共配3 套液压动力单元，每个单元共配置3根油缸，液压系统工作压力为16 MPa。

3.2.5.3 通过提升系统进行模板升降，调节及固定

首先前移并固定吊架横梁上的电动提升机，再调节撑杆的调节螺栓，使模板的整体刚度减小，最后通过油缸反顶已浇筑好的洞壁带动模板完成脱模。脱模时，油缸反顶已浇筑好的井壁带动模板脱模。同时启动6 台电动提升机使模板匀速下移，下移过程中每台电动机派专人看守，保证电动机转速均匀、稳定。放线并调整模板到位，模板到位后调节撑杆对模板进行预加固，增强钢模板刚度及增大钢模板直径，预加固完成后符合模板位置，拧紧调节螺栓，对模板进行最终加固，使模板刚度、直径符合浇筑要求。模板整体升降如图2所示。

图2 模板整体升降图

3.2.6 内衬墙混凝土浇筑

采用泵送方式进行内衬墙浇筑，混凝土通过钢模板预留的浇筑窗口，由泵车软管入仓。

3.2.7 钢模板脱模

调节螺旋撑杆及调节模板降低钢模板刚度，通过液压系统反顶已浇筑完成的井壁，利用反作用力完成脱模，脱模后混凝土表面无拉杆孔，整体外观质量良好。

4 结论

粤东供水工程盾构工作井内衬墙施工采用电动整体式钢模板，通过与传统组装钢模板对比，共节省工期72 d，节约费用377.40 万元，经济效益良好。电动整体式钢模板，省去了模板拼装、拆除流程，避免了模板等材料堆放，保证了现场干净整齐。同时，减少了吊车等机械设备投入，避免了机械带来的噪声污染及粉尘污染，有利于环保。模板采用了后背桁架受力体系，无拉杆孔，混凝土外观质量良好，避免了后期缺陷修复。深大竖井施工中采用电动整体整体提升式钢模板，加快了施工进度，提高了施工的安全性，保证了施工质量。