馮國軍

（遼寧省水利工程建設質(zhì)量與安全監(jiān)督中心站，遼寧沈陽　110003）

大伙房水庫輸水隧洞鋼襯混凝土施工方案

馮國軍

（遼寧省水利工程建設質(zhì)量與安全監(jiān)督中心站，遼寧沈陽110003）

大伙房水庫輸水工程有壓隧洞進、出口段采用鋼襯混凝土施工，由于隧洞巖壁和鋼襯外延間隙很小，其間還要進行鋼襯焊接、鋼筋焊接、混凝土澆筑和灌漿施工等，施工難度較大。建設單位通過分析該工程的難點重點，采取科學合理的施工方法，較好完成了施工任務。本文詳細論述了鋼襯混凝土施工過程和方法。

大伙房水庫；輸水隧洞；鋼襯混凝土

1　工程概述

大伙房水庫輸水工程有壓隧洞進、出口連接段采用鋼襯混凝土施工。隧洞洞徑6m，鋼管規(guī)格為DN5400mm×2.80m，隧洞進、出口段鋼襯長度為56m。鋼襯混凝土標號為C35W12F200，Ⅳ類圍巖混凝土襯砌厚度為60cm，V類圍巖混凝土襯砌厚度為70cm。鋼襯段混凝土施工完畢后，進行回填灌漿、固結(jié)灌漿、接觸灌漿，對圍巖補強。

2　施工進度安排

隧洞鋼襯段施工包括鋼管安裝和混凝土澆筑兩大項。施工主要順序為:分節(jié)鋼管運輸→安裝點焊接→鋼管外包鋼筋綁扎→混凝土澆筑→灌漿施工。

鋼管安裝循環(huán)周期主要考慮鋼管安裝、焊接、探傷、防腐等各工序所占用的時間。

混凝土澆筑施工循環(huán)周期主要考慮倉位清理、鋼筋制安、支模、混凝土澆筑等各工序所占用的時間。

隧洞鋼襯段單倉11.2m，單循環(huán)需要12d。隧洞進、出口鋼襯段長56m，每倉11.2m，共分5倉。每倉計劃工期12d，各段計劃工期為60d。

3　鋼襯段鋼管安裝

鋼襯段處于洞口進、出口兩端，鋼管規(guī)格為DN5400mm×2.80m，每端20節(jié)鋼管，從隧洞進口開始安裝，完工后再安裝隧洞出口段鋼襯。安裝方向由洞內(nèi)向洞口安裝。

采用100t履帶吊吊運鋼管至洞口自制臺車上，用卷揚機牽拉方式，通過地上鋪設的軌道運輸至洞內(nèi)安裝位置。

鋼襯段鋼管安裝施工工藝流程為:前期準備→鋼管轉(zhuǎn)運→始裝節(jié)安裝→其他鋼管安裝→焊接→探傷→防腐處理。

3.1鋼襯安裝

鋼襯運到安裝位置后，先用線墜測量管口里程，根據(jù)測量值調(diào)整鋼襯里程至設計里程（±5mm），然后在鋼襯的兩個加勁環(huán)上對稱焊接4個托板，用4個螺旋式千斤頂（32t）放在托板下面，由4人同時操作千斤頂，將鋼襯同時、緩慢地頂起，使鋼襯上升到設計高程（±2cm），然后在鋼襯的加勁環(huán)上焊接臨時支撐將鋼襯固定，之后，再由4人同時緩慢地降下千斤頂，使鋼襯的重量由臨時支撐承擔，鋼襯穩(wěn)固后，再退出臺車并將臺車推至洞口。

測量始裝節(jié)鋼襯下管口兩端的高程，根據(jù)測量值用千斤頂先調(diào)整一端管口高程至設計高程（±5mm）并固定，再調(diào)整另一端管口的高程至設計高程并固定，管口兩端高程調(diào)整到位后，用200工字鋼在鋼襯下面做好支撐平臺，用千斤頂調(diào)整鋼襯管口兩端的軸線至設計軸線（±5mm）并固定，最后用線墜測量兩端管口的垂直度，利用鋼襯的高程偏差值調(diào)整管口兩端的垂直度至規(guī)范要求（±3mm）并固定。重新測量管口里程、高程、軸線，根據(jù)測量數(shù)據(jù)用千斤頂和導鏈依據(jù)設計公差調(diào)整鋼襯位置，達到設計標準后，將鋼襯重新定位，并在兩個加勁環(huán)上用200工字鋼焊接6個定位支撐。定位支撐沿加勁環(huán)圓周平均分布。各支撐與混凝土面的接觸部位要求堅實。

始裝節(jié)安裝完畢后，將與始裝節(jié)組隊的第二節(jié)鋼襯運至安裝位置，與始裝節(jié)管口間距1cm左右，在兩個加勁環(huán)上對稱焊接4個托板，在托板下面放置千斤頂，由4人同時操作，用千斤頂將鋼襯同時緩慢、水平頂起，其下管口稍高于始裝節(jié)管口1～2cm，然后在始裝節(jié)的對接管口端焊接托板，4人同時操作千斤頂，將鋼襯對接管口端外壁落到托板上，再用兩個10t導鏈分別在上下管口位置將兩節(jié)鋼襯對接間隙收攏，加勁環(huán)上焊接臨時支撐，完工退出臺車并將其推到洞口。按照第二節(jié)鋼襯的安裝方法，安裝剩余鋼管。每倉11.2m，為4節(jié)鋼管長度，首倉安裝時需安裝5節(jié)，之后每倉安裝4節(jié)，最后第5倉時安裝3節(jié)。

3.2焊接

安裝完成一個管節(jié)對接縫后，進行焊接作業(yè)。嚴格按照焊接工藝措施進行施工，焊接完成24h后按要求進行無損檢測，并對缺陷及時進行返修處理，焊接檢查合格后進行防腐作業(yè)。

3.3鋼襯加固方案

鋼襯混凝土采用附著式振動器振搗工藝，因此要求鋼襯支撐必須牢固，以免振動器在澆筑混凝土過程中因振動使鋼襯發(fā)生位移，從而影響安裝質(zhì)量，應采取一定措施進行加固。

a.錨固點設置:鋼襯加固前應在隧洞壁設置錨固點，在加勁環(huán)斷面對稱設置8個錨點，錨入10號槽鋼或φ28螺紋鋼。錨入深度應不小于1.5m。

b.采用20號工字鋼呈三角形支撐在加勁環(huán)上，各支撐與錨固點焊接牢固。

3.4附著式振動器定位板的焊接、拆除及防腐

每節(jié)鋼襯安裝完畢后，焊接定位板。定位板焊接位于每節(jié)鋼襯長度1/2處的頂部兩側(cè)，按管中心垂直線兩側(cè)各90°范圍分布，焊接3塊定位鋼板，以安裝混凝土澆筑時使用的附著式振動器。焊縫為單邊滿焊。

鋼襯混凝土整體施工完成后，割除全部定位板，切割時定位板要預留打磨量，不能損傷母材。

將割除后的焊疤徹底打磨清除干凈，再將焊疤周邊150mm范圍內(nèi)的原有防腐層清除干凈，按照防腐工藝要求及驗收標準進行內(nèi)防腐補涂，補涂厚度不小于廠家防腐厚度。

檢查管內(nèi)全部表面，對有其他局部防腐層損傷的地方按照防腐工藝進行補涂。

4　鋼襯混凝土施工

隧洞鋼襯段長112m，進、出口各56m，按照11.2m分倉，進、出口部位各5倉，全斷面一次成型。

混凝土運輸使用 6m3混凝土罐車運輸，通過HBT60型混凝土泵入倉。泵管由倉位外端頂部的預留缺口伸入倉內(nèi)9m（3節(jié)泵管），泵管出漿口接一節(jié)橡膠軟管，用于向鋼管兩側(cè)均勻下料，人工手持電動軟軸插入式振搗棒進行振搗；待混凝土面上升至距頂部1.5m高時，拆除橡膠軟管，持續(xù)輸入混凝土，并依次拆除泵管扣件，直至頂部澆滿。

4.1混凝土原材料準備

混凝土原材料包括水泥、砂石骨料、外加劑、水、鋼筋、鋼材及摻合料等。原材料在施工前和施工過程中必須嚴格控制，所有原材料的技術參數(shù)必須符合招標文件和有關規(guī)范要求，并經(jīng)試驗檢驗合格，報監(jiān)理工程師批準后，方能用于現(xiàn)場施工。

4.2清基處理

混凝土澆筑前，清除巖基上的雜物、泥土及松動巖石，用壓力水沖洗干凈，然后進行基礎驗收。

4.3鋼筋施工

隧洞鋼襯段混凝土鋼筋環(huán)向筋為φ28，間距20cm，分布筋為φ16，間距20cm，所有鋼筋均為HRB335Ⅱ級鋼。每倉鋼筋重6.6t。

鋼筋進場經(jīng)檢驗合格后進入工地用于施工。鋼筋均在洞外加工廠內(nèi)加工成型，10t汽車運輸鋼筋至洞內(nèi)工作面，人工卸車。

鋼管安裝完畢后，先進行鋼管下部兩側(cè)支撐樁施工，待環(huán)向鋼筋運輸?shù)轿缓螅龠M行鋼管兩側(cè)腰部及頂部支撐樁施工。由于Ⅳ類圍巖襯砌厚度60cm，去掉加勁環(huán)25cm，僅有35cm寬的空間可供操作，作業(yè)空間狹小，為鋼筋施工增加了很大難度。鋼筋安裝時，應從里向外（洞口方向）依次安裝并一次焊接到位，相對于常規(guī)鋼筋制安施工，工效低，作業(yè)時間長。根據(jù)鋼筋安裝難度，在洞外先將上半部鋼筋與鋼管焊接牢固，鋼管在洞內(nèi)就位后再施工下半部鋼筋安裝，此外為保證鋼筋安裝的穩(wěn)定，在洞內(nèi)進行支撐加固。

鋼筋的安裝位置、間距、保護層厚度及各部分鋼筋的大小尺寸，均應符合施工詳圖及有關文件的規(guī)定。安裝后的鋼筋應有足夠的剛度和穩(wěn)定性。在混凝土澆筑過程中安排值班人員經(jīng)常檢查架立筋的位置，發(fā)現(xiàn)位移應及時進行矯正。

4.4模板工程施工

隧洞鋼襯段堵頭模板，采用3cm厚木板拼裝而成，在巖壁上鉆兩排孔并插入插筋，以插筋為依托各焊連一根環(huán)型鋼筋，木板依次拼裝固定于環(huán)形鋼筋上，形成堵頭木模。

4.5混凝土泵機及泵管安裝

隧洞鋼襯段混凝土施工采用HBT-60臥泵入倉，臥泵與澆筑倉面距離不大于10m。泵管采用φ125mm高壓耐磨鋼管，泵管之間采用專用扣件連接。泵管單節(jié)長度為3.0m，彎頭采用轉(zhuǎn)彎半徑不小于1.0m的大彎頭。

泵管由倉位外端頂部的預留缺口伸入倉內(nèi)9m（3節(jié)泵管），泵管出漿口接一節(jié)橡膠軟管，用于向鋼管兩側(cè)均勻下料，人工手持電動軟軸插入式振搗棒進行振搗。4.6混凝土施工

混凝土由拌合站集中拌制，利用2輛12m3攪拌車運至工作面，采用1臺HBT-60混凝土泵泵送入倉。人工手持φ50電動軟軸插入式振搗棒振搗密實；待混凝土面上升至距頂部1.5m高時，拆除橡膠軟管，持續(xù)輸入混凝土，并依次拆除泵管扣件，最大限度將頂部澆滿。每倉需埋入9m（3節(jié)）泵管。

5　鋼襯段灌漿施工

隧洞鋼襯段灌漿施工包含回填灌漿、固結(jié)灌漿和接觸灌漿。

隧洞鋼襯段灌漿作業(yè)在混凝土襯砌強度達到設計值的70%后由里向外進行施工，按照先襯砌的部分先回填灌漿后固結(jié)灌漿最后接觸灌漿的順序進行。

回填灌漿、固結(jié)灌漿壓力較大，止?jié){位置必須設置在混凝土內(nèi)，避免鋼板承受灌漿壓力，漿液變換等施工工藝按施工圖紙、施工技術要求執(zhí)行。

回填灌漿在混凝土強度達到設計強度的70%后進行，固結(jié)灌漿在該部位的回填灌漿結(jié)束7d后進行。

6　小結(jié)

鋼襯混凝土施工有兩個難點:

一是鋼筋的安裝:由于鋼襯段Ⅳ類圍巖混凝土襯砌厚度為60cm，鋼管的加勁環(huán)高度為25cm，箍筋的安裝半徑為2934mm，隧洞成型半徑為6000mm，與加勁環(huán)的高度一致，相當于可供操作人員的空間寬度為30cm，而且人不能直立，呈彎曲狀態(tài)施工，所以在鋼筋安裝后，施焊和挷扎難度大，運輸至安裝位置難度高，由于操作困難，鋼管安裝時間長，對施工進度影響很大。為此，根據(jù)設計要求先把制作完成的滿足支撐段數(shù)量需求的鋼筋提前運至需要安裝的位置，待鋼管焊接檢驗合格后按設計要求安裝，為便于操作人員上下安裝，在支護的鋼拱架上焊接一段短鋼筋梯步，鋼筋的安裝時間較長一些。

二是混凝土襯砌澆筑:混凝土襯砌施工時，拱頂部高度1.5m、中心角120°范圍內(nèi)混凝土無法采用人工振搗。在頂拱部分混凝土施工時，將混凝土的坍落度適當增大，施工時將混凝土泵管管口伸進倉內(nèi)2/3處，并事先在拱頂90°范圍內(nèi)間隔45°布置3臺3kW附著式振搗器，排距為2.8m（端頭部位1.4m起步），振搗器附在鋼管內(nèi)壁上，靠混凝土的泵送壓力強行擠壓振動保證混凝土的密實，當泵送混凝土將頂拱擠滿時，開啟兩側(cè)振搗器振動，此時暫時停止混凝土的泵送，當混凝土振實后，再進行混凝土的泵送，當混凝土澆筑到拱頂填滿時，再開啟頂部振動器進行振動，反復振動、泵送，直到混凝土看不到空腔為止；將泵管拆除繼續(xù)泵送，振動器振動，靠泵送混凝土的壓力將混凝土擠壓密實，同樣采取開啟振動器振動、泵送的操作重復2～3次，直到混凝土快到達拱頂堵頭模板處，將堵頭模板封堵繼續(xù)泵送，當混凝土漿從頂部模板觀察小孔處向外滲流后，再泵送、振動1～2次，停止?jié)仓?，待混凝土失去塑性時，將泵管割斷，混凝土澆筑結(jié)束?！?/p>

［1］王藝翔.隧洞襯砌施工質(zhì)量控制［J］.水利建設與管理，2014（4）:27-28.

［2］路廣平，韓志遠，趙麗麗.自防水混凝土在水工隧洞襯砌中的研究與運用［J］.水利建設與管理，2009（10）:40-43.

［3］ 馬鵬輝，劉忠勛，胡凡.大伙房水庫輸水工程（二期）TBM2標段襯砌混凝土質(zhì)量控制［J］.水利建設與管理，2008 （5）: 38-40.

Steel lining concrete construction plan of water conveyance tunnel in Dahuofang Reservoir

FENG Guojun
（Liaoning Water Conservancy Project Construction Quality and Safety Supervision Center Station，Shenyang 110003，China）

Steel lining concrete construction is adopted in inlet and outlet sections of pressure tunnel at water conveyance project of Dahuofang Reservoir.Since tunnel rock wall and steel lining extension gap is small，steel lining welding，steel bar welding，concrete pouring and grouting construction，etc.should be implemented during steel lining concrete construction，thereby resulting in higher construction difficulty.Construction unit adopts scientific and reasonable construction method and better completes the construction task through analyzing difficulties and keys in the project.The construction process and methods are disscussed in the paper in detail.

Dahuofang Reservoir；water conveyance tunnel；steel lining concrete

TV672+.1

B

1005-4774（2016）05-0012-04

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2016.05.004