施建軍

（遼寧省水資源管理集團(tuán)有限責(zé)任公司，遼寧沈陽(yáng) 110003）

1 問題的提出

某引水隧洞位于本溪市桓仁縣境內(nèi)，引水隧洞全長(zhǎng)4 395 m，水源進(jìn)水口位于桓仁水庫(kù)內(nèi)，隧洞開挖斷面為圓拱斜墻形，開挖尺寸為：2.39 m（底寬）×2.58 m（高），隧洞襯砌成型斷面為圓形，全斷面襯砌，成洞洞徑D=2.0 m。工程隧洞施工作業(yè)面狹小，且主洞襯砌距離較長(zhǎng)，主洞襯砌施工面臨的主要難點(diǎn)有：

1）隧洞距離長(zhǎng)，采用鋼排架及組合鋼模板法施工進(jìn)度緩慢，且質(zhì)量無(wú)法得到保證；同時(shí)由于成洞斷面小，采用針梁式襯砌模板臺(tái)車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)困難。

2）由于斷面狹小，采用針梁式模板臺(tái)車結(jié)構(gòu)，混凝土入倉(cāng)困難，并且入倉(cāng)混凝土無(wú)法實(shí)現(xiàn)人工振搗，需要選擇適宜的配合比。

3）由于斷面小，無(wú)通用的混凝土運(yùn)輸設(shè)備，需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。

4）隧洞混凝土襯砌腰線以下曲面混凝土氣體在向上排出時(shí)，大部分不能沿模板有效排出，附著在模板上而造成大量的氣泡，所以表面曲墻下部是氣泡的重災(zāi)區(qū)，影響混凝土表面外觀質(zhì)量。

2 方案選擇

1）襯砌臺(tái)車采用全斷面針梁式臺(tái)車，襯砌臺(tái)車長(zhǎng)9.2 m，搭接長(zhǎng)度為20 cm，襯砌長(zhǎng)9.0 m。采用全斷面針梁式襯砌臺(tái)車一次性襯砌成型，可以保證混凝土外觀質(zhì)量，并解決鋼排架及組合鋼模板法施工進(jìn)度緩慢問題。

2）為解決混凝土入倉(cāng)難題，將原設(shè)計(jì)的C35 W12 F200（二級(jí)配）混凝土調(diào)整為同標(biāo)號(hào)的一級(jí)配自密實(shí)混凝土，以增加混凝土的流動(dòng)性，確保倉(cāng)內(nèi)混凝土填充密實(shí)，可以解決混凝土難以入倉(cāng)及振搗難題。

3）受洞內(nèi)空間限制，洞內(nèi)混凝土運(yùn)輸采用特制的2 m3混凝土罐車運(yùn)輸，確保混凝土運(yùn)輸，并降低了采用有軌運(yùn)輸成本增加的問題。

4）采用長(zhǎng)效脫模劑替代傳統(tǒng)脫模劑，解決隧洞腰線以下氣泡集中問題。

3 全斷面針梁式臺(tái)車設(shè)計(jì)

全斷面針梁式液壓鋼模臺(tái)車主要由模板總成、針梁總成、模垂直對(duì)中調(diào)整機(jī)構(gòu)、卷?yè)P(yáng)牽引機(jī)構(gòu)、抗浮裝置等組成。臺(tái)車結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1）模板總成。模板間用螺栓聯(lián)接，每組模板由頂模、左邊模、右邊模、底模4塊組成。各模塊與圓心的夾角分別為：頂模90°，左邊模95°，右邊模105°，底模70°。每組模板寬1.5 m、厚1 cm，縱向用螺栓和銷軸聯(lián)接。

2）針梁總成。是鋼模的受力支撐平臺(tái)和臺(tái)車行走的軌道。中心寬400 mm，高550 mm，由4組組成，為裝配式桁架組合結(jié)構(gòu)。針梁主要由鋼板焊接構(gòu)成，其長(zhǎng)度為21.4 m；針梁上、下焊接有4條40 mm×40 mm的方鋼軌道；為了運(yùn)輸和安裝方便，針梁分為4節(jié)，節(jié)與節(jié)之間用20顆高強(qiáng)度螺栓連接。

圖1 全斷面針梁式鋼模臺(tái)車橫剖面圖

3）梁框總成。它的上部與頂模用螺栓聯(lián)接，構(gòu)成一個(gè)門框式構(gòu)架，在框架上、下部安裝有行走輪機(jī)構(gòu)，針梁從門框內(nèi)穿過，框架上都是安裝邊模、底模伸縮油缸的支承面。梁框門架是通過各支承千斤和油缸與模板連接，它要承受襯砌層的壓力，門架與頂模上的橫梁構(gòu)成框架結(jié)構(gòu)，立柱的間距為1.5 m。

4）水平和垂直對(duì)中調(diào)整機(jī)構(gòu)。平移機(jī)構(gòu)安裝在針梁下邊的前、后底座上，前、后底座上各安裝有2個(gè)豎向油缸與針梁連接，豎向油缸的伸縮可使針梁上升和下降，以便模板垂直方向的對(duì)中調(diào)整，從而完成底模的脫模和立模，最大脫模行程為200 mm；前、后底座上各安裝有1個(gè)水平油缸，利用其左、右移動(dòng)來調(diào)整模板中心線與隧洞中心線相吻合，左右移動(dòng)行程為100 mm。

5）行走機(jī)構(gòu)。由支座和多個(gè)滾輪等零件組成，共有4套行走架安裝在門架內(nèi)針梁的上下方，因此針梁可在行走架的滾輪上移動(dòng)。支座由槽鋼構(gòu)成，滾輪是鑄鋼件，滾輪設(shè)計(jì)成帶輪邊的結(jié)構(gòu)，使針梁或模板移動(dòng)時(shí)不會(huì)左右擺動(dòng)。

6）抗浮裝置。鋼模前端安裝了2個(gè)抗浮千斤頂，制約上浮力的作用，在前后梁框上安裝4個(gè)側(cè)向千斤頂，使針梁和鋼模不產(chǎn)生側(cè)向位移。

4 自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)

由于洞內(nèi)空間狹小，混凝土襯砌厚度?。?5 cm），混凝土入倉(cāng)及振搗困難，采用一般混凝土很難保證倉(cāng)內(nèi)混凝土密實(shí)。而自密實(shí)混凝土具有高流動(dòng)度、不離析、均勻性和穩(wěn)定性，澆筑時(shí)依靠自重流動(dòng)，無(wú)需振搗而能達(dá)到密實(shí)。因此，在選擇配合比時(shí)，選用自密實(shí)混凝土。混凝土配合比技術(shù)要求見表1。

表1 自密實(shí)混凝土配合比技術(shù)要求

混凝土配制強(qiáng)度的計(jì)算依據(jù)JGJ55-2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》要求進(jìn)行計(jì)算。混凝土配置強(qiáng)度：混凝土標(biāo)號(hào)C35，強(qiáng)度保證率95%，標(biāo)準(zhǔn)差5.0 MPa，保證率系數(shù)1.645，配置強(qiáng)度43.2 MPa。

配合比分別試拌0.39，0.36，0.33等3個(gè)水膠比，用水量選用160 kg/m3，粉煤灰摻量為25%，抗裂防水劑摻量為6%，砂率為46%，減水劑摻量為1%，引氣劑摻量為1/10 000。通過檢測(cè)拌和物性能得出：擴(kuò)散度為650～670 mm，T500達(dá)到2～3 s，含氣量為4.7%～5.2%。通過對(duì)拌和物抗壓、抗?jié)B、抗凍結(jié)果檢測(cè)，確定了最終的配合比：水膠比0.36，水泥306 kg，粉煤灰111 kg，抗裂防水劑27 kg，用水量160 kg，砂子803 kg，小石943 kg，減水劑4.44 kg，引氣劑0.044 4 kg。

5 施工工藝

5.1 混凝土澆筑工藝

模板采用定制的9.2 m針梁式鋼模臺(tái)車，通過調(diào)整液壓元件，使模板正確對(duì)位?；炷劣啥赐獍韬驼竟?yīng)，采用無(wú)軌運(yùn)輸，4臺(tái)定制的2 m3混凝土罐車，水平運(yùn)輸至洞內(nèi)工作面，采取HBT30型混凝土泵泵送入倉(cāng)。

因臺(tái)車內(nèi)空間狹小，不利于頻繁更換混凝土灌注口，采用頂部2個(gè)專用混凝土灌注口向倉(cāng)內(nèi)灌注混凝土。從已灌段接頭處向未灌方向，水平分層對(duì)稱澆灌，層厚不超過40 cm，相鄰兩層澆筑時(shí)間不超過1.5 h，確保上下層混凝土在初凝前結(jié)合好，不形成施工冷縫，垂直自由下落高度控制不超過2 m，搗固采用附著式振搗器，安排專人負(fù)責(zé)，保證混凝土襯砌內(nèi)實(shí)外光。

5.2 臺(tái)車試驗(yàn)循環(huán)作業(yè)時(shí)間統(tǒng)計(jì)

通過全斷面針梁式模板臺(tái)車作業(yè)階段各工序占用時(shí)間統(tǒng)計(jì),混凝土襯砌澆筑循環(huán)時(shí)間為每倉(cāng)46 h：鋼筋制安6 h（超前進(jìn)行），倉(cāng)面清理、清洗3 h，混凝土澆筑12 h，混凝土等強(qiáng)24 h，臺(tái)車移動(dòng)、就位、找正4 h，堵頭模板安裝3 h。月有效施工天數(shù)25 d，月澆筑強(qiáng)度117 m/月（13倉(cāng)）。

5.3 混凝土長(zhǎng)效脫模劑使用

為了減少隧洞混凝土表面氣泡、麻面等質(zhì)量通病及便于脫模，提高混凝土外觀質(zhì)量，使用長(zhǎng)效脫模劑替代傳統(tǒng)的機(jī)油、柴油的混合物等脫模劑，以改善混凝土外觀質(zhì)量。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用、改進(jìn)，長(zhǎng)效脫模劑涂刷工藝總結(jié)如下：

1）使用前將臺(tái)車鋼模板，采用角磨打磨并清洗干凈，模板表面不能有混凝土垢、油脂、銹、塵土污垢等。如使用過脫漆劑的模板，一定要將模板上殘留的脫漆劑徹底清除干凈，以免影響涂刷效果。

2）模板清理完成后，模板晾干，表面不能有水漬。

3）涂刷脫模劑。選擇毛刷順著一個(gè)方向均勻涂刷，不能有漏刷。涂刷2道脫模劑，第一道脫模劑涂刷完，晾干后再涂刷第二道，由于洞內(nèi)濕度較大，一般涂刷10～12 h，達(dá)到實(shí)干方可澆筑混凝土。

4）長(zhǎng)效脫模劑涂刷一次可重復(fù)脫模4～6次。澆筑混凝土脫模后，如涂層有局部破損，需要將破損部位做簡(jiǎn)單清理后，重新刷上一道即可。

5）在臺(tái)車注漿口位置范圍2 m內(nèi)著重噴涂，以防止此處混凝土與模板表面因劇烈摩擦而導(dǎo)致的粘?，F(xiàn)象。

6 結(jié)語(yǔ)

1）混凝土成洞斷面經(jīng)測(cè)量檢查，結(jié)構(gòu)物邊線與設(shè)計(jì)邊線尺寸偏差在1 cm范圍內(nèi)，混凝土內(nèi)輪廓、中線滿足設(shè)計(jì)要求。

2）由于底模、小側(cè)模之間連接的結(jié)構(gòu)原因，在澆筑過程中，混凝土側(cè)壓力過大，油缸易出現(xiàn)泄壓導(dǎo)致底模向內(nèi)收縮抬起，產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)。通過對(duì)臺(tái)車進(jìn)行改造，在該部位增加絲杠（每2 m距離），解決了油缸泄壓底模錯(cuò)臺(tái)的問題。

3）采用全斷面針梁式模板臺(tái)車襯砌混凝土一次成型，混凝土面澆筑光滑平整，解決了隧洞仰拱、邊頂拱分期澆筑，引水隧洞表面過水糙率大的問題。

4）采用全斷面針梁鋼模臺(tái)車，隧洞一次性襯砌成型，月澆筑強(qiáng)度平均為13倉(cāng)，滿足工期要求，解決了鋼排架及組合鋼模板法施工進(jìn)度緩慢問題。

5）采用一級(jí)配自密實(shí)混凝土，對(duì)比普通混凝土具有高流動(dòng)度、不離析、均勻性和穩(wěn)定性，澆筑時(shí)依靠其自重流動(dòng)，無(wú)需振搗而達(dá)到密實(shí)。解決了針梁式鋼模臺(tái)車在小洞徑隧洞內(nèi)無(wú)操作空間，混凝土無(wú)法人工振搗難題。同時(shí)工程自密實(shí)混凝土配比中選用高保坍高性能減水劑，降低用水量，增加和易性的同時(shí)有效降低新拌混凝土的工作性能損失速度，解決了長(zhǎng)距離運(yùn)輸混凝土塌落度損失大的難題。

6）自行研制的專用于小直徑隧洞的無(wú)軌混凝土運(yùn)輸罐車，解決了受洞內(nèi)空間限制混凝土運(yùn)輸難題，小直徑洞室有軌改無(wú)軌運(yùn)輸，降低了運(yùn)輸成本。

7）襯砌臺(tái)車外模涂刷長(zhǎng)效脫模劑，脫模后混凝土表面光滑明亮，顏色均勻，氣泡及麻面明顯減少，提高了混凝土外觀質(zhì)量；同時(shí)襯砌自身保水性增強(qiáng)，有利于襯砌自身養(yǎng)護(hù)；涂刷一次可多次使用，提高了生產(chǎn)效率，降低了成本。