胶东调水有压圆形隧洞混凝土衬砌施工

孙中宏，崔风营

（山东水利工程总公司，山东 济南 250013）

胶东调水工程桂山隧洞入口位于烟台市莱山区莱山镇贾家疃村北，出口位于梁家夼村北，入口底高程49.29m，出口底高程 49.085m，纵降 1/10000，全长2050m。设计流量5.5m3/s，校核流量6.9m3/s，洞径2.6m，为圆形有压隧洞。初砌支护对于Ⅳ、Ⅴ类围岩采用复合衬砌（即喷、锚、网、格栅钢架优化组合支护），对于Ⅱ、Ⅲ类围岩采用锚喷支护；二次衬砌采用模筑C25钢筋混凝土，W8，厚度为30cm。

1 施工难点分析

该工程为过水有压隧洞，混凝土表面受水流冲刷、侵蚀作业较强，整个衬砌结构常年处于饱和状态，且隧洞所在区内普遍有地下水，尤其是几处破碎地带更是地下水富集带。这就要求混凝土具有良好的抗渗性、抗磨性及耐久性。在施工中重点防止蜂窝、麻面等质量问题。

由于二次衬砌为封闭式结构，仅在组合钢模板的底部和拱腰要留有工作窗便于观察和振捣。仓内空间狭小，双层钢筋密集，施工人员无法进入仓内振捣，尤其是顶拱位置振捣难度更大。

洞内空间狭窄（衬砌前洞径3.2m），组合钢模板加固困难，如何做到不偏移、不上浮，以及泵车位的布置、混凝土运送都非常关键。

2 施工工艺

隧洞二次混凝土浇筑采用全断面法衬砌，一次成型。施工程序安排为从隧洞中间段开始，向两侧方向逐序浇筑。采用组合钢模板，混凝土运输车3m3运输至混凝土输送泵，由HB60混凝土输送泵入仓（同时减少混凝土运输车运距），混凝土入仓后由人工手持Φ20mm、Φ40mm软轴振捣器配合振捣。终凝后人工洒水养护。其工艺流程如图1所示。

图1 全断面衬砌工艺流程

2.1 模板施工

1）模板选定及设计。圆形隧洞衬砌一般有针梁台车和组合钢模板施工形式。因针梁台车适用于大直径洞身衬砌，且2d一循环，1仓（12m）不能满足进度要求，且隧洞有2处弯道，故采用拆移式组合钢模板。

2）布设支撑架立筋。为了防止支撑架立筋在施工结束后漏筋，可在架立筋和模板之间布设混凝土垫块。

3）安装模板。安装模板前，要将模板面清理干净，涂脱模油。通过中轴线和底板高程固定好立柱，以此控制侧墙模板的安装和顶模的安装。先安装底部模板，要注意模板定位，以隧洞中心底板架立筋为分界点，开始拼装模板，最后安装特制顶板。要求模板表面平整、安装牢固、不变形、不移位、接缝严密，且边拼装边加固，最后校正。加固采用脚手架、倒链或花杆螺丝相结合。采用“井”字架加固，底部交叉钢管。在两端及中间均匀布设倒链或花杆螺丝。

4）设置抗偏移和抗浮装置。为保证成形混凝土满足设计要求，需在洞身腰部布设抗偏移锚杆装置，模板和锚杆间安装混凝土垫块以防漏筋。抗浮装置待模板安装完后设置，用Φ50mm钢管上部支撑隧洞岩面，下部支撑模板，用顶丝加固或采用千斤顶。注意顶丝易缓动，需专人值班。

5）设置进料口。在模板顶部均匀布设5个进料口，进料口处顶部模板改装成推拉门式进料口，待浇筑完成后关闭。为方便振捣人员平仓振捣，可采用间隔预留工作窗以提供作业空间。

6）安装堵头模板。由于洞壁不规则，故在止水外侧和内侧分别采用定型钢模和木模。在洞壁打插筋固定模板。

2.2 混凝土施工

1）岩基面和新老混凝土施工面需铺设水泥砂浆，厚3cm，均匀平整，无漏铺，以保证施工缝面结合良好。

2）为保证混凝土质量，采用混凝土输送泵入仓。两侧均匀升高，以免模板偏移。粗骨料堆叠时应均匀分布，以防出现蜂窝和漏洞。在灌注腰拱以下部位时，坍落度宜控制在12～14cm。在底拱范围内由于底模密闭、混凝土压力等原因易产生气泡，且不易排出，易出现气孔和麻面现象。对该处应加强振捣，防止过振和漏振。灌注拱腰以上部分时，混凝土坍落度宜控制在14～18cm内，并控制浇筑速度，以免引起堵头损害、侧模板内胀及偏移。

3）在混凝土浇筑过程中，严禁在泵车处或仓内加水；混凝土和易性较差时必须采取加强振捣等措施。仓内的泌水及时排出，严禁在模板上开孔，带走灰浆。

4）拱顶设置溢浆孔，当有混凝土从溢浆孔溢出时暂停泵送，间隔3～5min后再泵送一次。若泵送时混凝土溢出，则表明封顶混凝土已灌满。

5）应保持混凝土浇筑的连续性，若因故超过允许间隔时间，但混凝土能重塑者可继续浇筑。如局部初凝，但未超过允许面积，则在初凝部位铺水泥砂浆后可继续浇筑。当混凝土出现严重初凝时应作为施工缝处理。

6）混凝土入仓后顶部采用附着式振捣设备进行振捣，洞身腰部以下采用人工手持Φ40mm软轴振捣器振捣，洞身至顶部之间采用人工手持Φ20mm软轴振捣器振捣。

7）该隧洞直径仅3.2m，且无支洞，混凝土输送泵的位置布设和运输要统筹考虑。利用原避车洞，在其一侧扩挖洞身，符合混凝土输送泵的要求。

2.3 隧洞钢筋制作安装

严格按设计图纸及规范要求制作安装钢筋。钢筋的型号、长度、样式要符合设计要求，钢筋焊接和绑扎要符合规范，搭接双面焊要求接头长4倍钢筋直径，钢筋绑扎要求受接钢筋的接头长30倍直径，受力钢筋长20倍直径，直盘不得弯曲，并要进行除锈处理，做到绑扎牢固、布置均匀、合理。钢筋绑扎时要注意预留保护层。

2.4 模板拆除及混凝土养护

1）拆模。混凝土浇筑完成后10～20h，混凝土达到终凝后方可进行脱模。拆模时应根据加固情况分批拆除，防止大片模板坠落。拆除应使用专门工具，以减少混凝土与模板的损害。

2）养护。混凝土浇筑完成后6～18h内，应及时人工洒水养护，一般连续养护7～14d，保持混凝土表面湿润。混凝土养护设专人，并做好养护记录。

小直径有压圆形隧洞的施工，重点是解决模板的拼装加固，混凝土的运输、入仓和振捣，严格按照混凝土配合比和设计要求施工，加强质量和安全控制。