摘要：簡(jiǎn)述了某水利樞紐引水隧洞工程概況，從基礎(chǔ)清理和墊層加固、底板鋼筋綁扎和混凝土襯砌澆筑、邊頂拱搭接和混凝土襯砌澆筑、拆模養(yǎng)護(hù)和安裝止水帶等方面參數(shù)了闡述了隧洞混凝土襯砌施工技術(shù)，通過(guò)隧洞襯砌施工質(zhì)量測(cè)試，驗(yàn)證了本文所述隧洞混凝土襯砌施工技術(shù)進(jìn)行隧洞混凝土襯砌施工，其混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、抗?jié)B性能好，達(dá)到了預(yù)期施工效果，且具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：水利樞紐；隧洞工程；混凝土襯砌；鋼拱架

0 引言

隧洞一般應(yīng)用在水庫(kù)、水電站大壩等大型的水利樞紐工程之中，起到引水和承重作用，便于日常水力資源的調(diào)度與供應(yīng)[1]。混凝土襯砌是隧洞建設(shè)過(guò)程中的一項(xiàng)重要且關(guān)鍵的施工工序，對(duì)建設(shè)質(zhì)量及使用效果會(huì)產(chǎn)生較大影響[2]。隧洞混凝土襯砌一般為獨(dú)立、單一的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)雖然可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的加固作用，但是缺乏針對(duì)性與穩(wěn)定性，容易受到外部環(huán)境及特定因素的影響，最終導(dǎo)致混凝土襯砌難以達(dá)到預(yù)期的效果[3]。單一的混凝土襯砌結(jié)構(gòu)工程的施工效率較低，覆蓋范圍有限，這也是影響施工質(zhì)量的重要因素[4]。

為解決隧洞單一結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題，本文開(kāi)展了對(duì)水利樞紐隧洞混凝土襯砌施工技術(shù)的研究。此項(xiàng)研究以某水利樞紐隧洞混凝土襯砌工程為例，結(jié)合當(dāng)前較為先進(jìn)的施工技術(shù)，運(yùn)用適宜的施工機(jī)械設(shè)備，合理布設(shè)混凝土襯砌覆蓋范圍，形成更加堅(jiān)實(shí)的混凝土襯砌結(jié)構(gòu)。此項(xiàng)研究在面對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)條件時(shí)，可以精準(zhǔn)定位隧洞的混凝土襯砌位置，可以提升隧洞施工的安全性與穩(wěn)定性。此項(xiàng)研究可為類似隧洞混凝土襯砌工程施工提供參考。

1 工程概況

某水利樞紐水庫(kù)壩址海拔高程區(qū)間為1455～4057m，集水面積值為702m2，年徑流量為10350m3。該水利樞紐側(cè)方向需要建設(shè)一條引水隧洞，該隧洞的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為356.25m。根據(jù)該隧洞工程建設(shè)需求，設(shè)定隧洞內(nèi)部為混凝土襯砌結(jié)構(gòu)[5]。該隧洞混凝土襯砌結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1為該隧洞混凝土襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙的局部。根據(jù)圖1，開(kāi)展對(duì)該隧洞混凝土襯砌結(jié)構(gòu)的施工，并以此為基礎(chǔ)對(duì)該隧洞的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行搭接與關(guān)聯(lián)[6]。該工程初始的隧洞混凝土襯砌結(jié)構(gòu)為獨(dú)立形式，雖然可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的襯砌施工目標(biāo)，但是由于隧洞的規(guī)模較大，襯砌施工難度隨之增加[7]。該隧洞的左岸山體較高，砂礫石施工段的開(kāi)挖洞徑為3.6m[8]。根據(jù)施工需求，在隧洞的邊緣位置設(shè)置監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間互相連接，形成一個(gè)循環(huán)性的襯砌施工環(huán)境，為后續(xù)施工奠定基礎(chǔ)。

2 隧洞混凝土襯砌關(guān)鍵施工技術(shù)

2.1 基礎(chǔ)清理和墊層加固

2.1.1 基礎(chǔ)清理

在對(duì)該水利樞紐隧洞進(jìn)2RGe1f32qOZMm4X542sCIQ==行混凝土襯砌施工之前，需要先清理襯砌基礎(chǔ)，并加固墊層，以提升隧洞工程作業(yè)環(huán)境。測(cè)量并確定隧洞內(nèi)需要清理的超挖和欠挖的具體位置，先利用專業(yè)設(shè)備對(duì)隧洞壁上欠挖的巖石進(jìn)行反復(fù)清理。然后采用人工方式清除隧洞墻壁上的浮渣和松動(dòng)的石塊，經(jīng)處理后測(cè)量驗(yàn)收，并將清理下來(lái)的砂石、石塊運(yùn)出。

2.1.2 墊層加固

基礎(chǔ)清理完成、確保隧洞內(nèi)的巖土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定之后，進(jìn)行墊層加固。使用C15M混凝土，結(jié)合墊層的實(shí)際需求，計(jì)算出墊層澆筑的高程值。墊層澆筑高程值計(jì)算公式如下：

（1）

式中：G表示墊層澆筑的高程值，v表示定向轉(zhuǎn)換比，β表示泛漿空間，d表示振搗密實(shí)度， 表示可控下沉值，t表示振搗次數(shù)。根據(jù)各項(xiàng)測(cè)定，完成對(duì)澆筑墊層高程值的計(jì)算。

以澆筑墊層高程值的計(jì)算結(jié)果，設(shè)置墊層的加固振搗時(shí)間。振搗時(shí)間一般控制在15～35s之間為最佳，為了不影響入洞交通，還需要采用半幅施工的方式，預(yù)留洞內(nèi)空間占比為3.2，測(cè)定計(jì)算出的混凝土強(qiáng)度、時(shí)間之后，進(jìn)行墊層澆筑，以此奠定襯砌基礎(chǔ)。

2.2 底板鋼筋綁扎和混凝土襯砌澆筑

2.2.1 綁扎底板鋼筋

在加固墊層上設(shè)置底板，首先綁扎底板鋼筋。在綁扎鋼筋之前劃分倉(cāng)段，通過(guò)測(cè)量確定鋼筋綁扎的位置，在墊層上設(shè)置支撐筋（立筋）作為鋼筋綁扎的支點(diǎn)。在打鉆焊接架設(shè)立筋之后，先安裝支撐框架筋，再安裝結(jié)構(gòu)筋。綁扎鋼筋時(shí)，在鋼筋的交叉點(diǎn)位置設(shè)置監(jiān)測(cè)裝置。

測(cè)定和計(jì)算出邊緣支撐比，一般將其控制在3.2～4.5之間為最佳。底板綁扎使用20～22號(hào)的鍍鋅鐵絲，并使用分布筋、邊墻苗子筋以及加強(qiáng)筋等進(jìn)行二次加固處理，以增加底板混凝土的穩(wěn)固性。底板鋼筋完成綁扎后，經(jīng)質(zhì)量檢驗(yàn)合格后轉(zhuǎn)入模板安裝工序。

2.2.2 安裝組合鋼模板

底板鋼筋綁扎底板設(shè)置后，以此為基礎(chǔ)安裝組合鋼模板，并分3個(gè)階層進(jìn)行安裝。組合鋼模板階段安裝指標(biāo)及參數(shù)設(shè)置如表1所示。根據(jù)表1，完成對(duì)組合鋼模板階段安裝指標(biāo)及參數(shù)的設(shè)置。然后采用復(fù)合式方法安裝組合鋼模。

2.2.3 底板混凝土襯砌澆筑

鋼模板安裝后澆筑混凝土，采取分倉(cāng)澆筑方法進(jìn)行混凝土澆筑。將混凝土泵送入倉(cāng)，分倉(cāng)澆筑后進(jìn)行分倉(cāng)振搗，振搗時(shí)進(jìn)行全覆蓋振搗，振搗棒需插到混凝土底部，每倉(cāng)混凝土預(yù)留15cm的承接長(zhǎng)度，以此來(lái)確保與后續(xù)混凝土澆筑的連續(xù)性和振搗的密實(shí)度。也可隔倉(cāng)澆筑，但需要在兩倉(cāng)混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，將接觸面進(jìn)行鑿毛處理，然后澆筑間隔倉(cāng)混凝土。

2.3 邊頂拱搭接和混凝土襯砌澆筑

2.3.1 邊頂拱與底板搭接

邊頂拱鋼筋綁扎與底板基本相同，不再贅述。邊頂拱與底板搭接是水利樞紐隧洞混凝土施工過(guò)程中十分重要且關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，需要將底板模板與內(nèi)置的鋼拱架進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

在澆筑的范圍之內(nèi)，利用U形扣件將底板模板與鋼拱架進(jìn)行二次加固處理。此時(shí)使用厚度為12cm的木模板將底拱結(jié)構(gòu)的兩端進(jìn)行封堵，并對(duì)襯砌體進(jìn)行合理控制。頂拱模板搭接結(jié)構(gòu)示意如圖2所示。

2.3.2 安裝鋼拱架

完成對(duì)邊頂拱搭接施工后，以梅花形布設(shè)隧洞巖石洞段的鋼拱架支撐，通過(guò)?35mm的錨桿輔助拉筋，將弧形鋼拱架支撐起來(lái)。鋼拱架支撐通常為橫向支撐，采用焊接方法與錨桿固定，形成穩(wěn)定的支護(hù)結(jié)構(gòu)。在強(qiáng)化鋼拱架結(jié)構(gòu)荷載能力的同時(shí)，還可以更好地防止底板模板因水上浮，增強(qiáng)其穩(wěn)定性與安全性。

2.3.3 計(jì)算襯砌的平移長(zhǎng)度

在鋼拱架完成安裝后，計(jì)算隧洞混凝土襯砌的平移長(zhǎng)度，其計(jì)算公式如下：

（2）

式中：D表示隧洞混凝土底板襯砌的平移長(zhǎng)度，λ表示支撐范圍，θ表示與頂拱距離，s表示底拱距離，k表示單元限值， 表示襯砌覆蓋范圍。

2.3.4  邊頂拱混凝土襯砌施工

結(jié)合當(dāng)前測(cè)量確定的隧洞混凝土底板襯砌的長(zhǎng)度，實(shí)行邊頂拱軌道平移式襯砌施工。在邊頂拱鋼模板的支撐結(jié)構(gòu)上安裝主梁和軌道論等，對(duì)邊頂拱混凝土襯砌進(jìn)行澆筑施工。

在混凝土澆筑過(guò)程中，將溢漿孔設(shè)置在拱頂位置，混凝土溢出之后，暫時(shí)停止泵送，靜置大概10min后，重新進(jìn)行泵送。當(dāng)頂拱的溢漿孔均勻泌出混凝土?xí)r，即表明混凝土灌滿，需要對(duì)其封頂處理。拆卸泵送管之后，進(jìn)行封堵處理。

2.4 拆模養(yǎng)護(hù)和安裝止水帶

完成隧洞混凝土襯砌、且混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，經(jīng)監(jiān)理工程師同意后，移除模板并按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14d。

在隧洞混凝土襯砌施工時(shí)，按照設(shè)計(jì)方案設(shè)置了環(huán)形施工縫（伸縮縫），該施工縫需要安裝止水帶。將施工縫進(jìn)行清理后，在其表面涂刷粘結(jié)劑，將橡膠止水帶置入施工縫中，在置入之前將接口處剪裁合適并粘接為環(huán)狀。在施工縫外側(cè)填充細(xì)石混凝土并將施工縫抹平，并進(jìn)行噴水養(yǎng)生。

3 測(cè)試結(jié)果與驗(yàn)證分析

3.1 測(cè)試結(jié)果

按照上述隧洞混凝土襯砌施工技術(shù)進(jìn)行該引水隧洞混凝土襯砌施工之后，隨機(jī)選定隧洞中的5個(gè)位置進(jìn)行施工質(zhì)量測(cè)試，得出的測(cè)試結(jié)果如表2所示。

3.2 驗(yàn)證分析

由表2可知，對(duì)隨機(jī)選定隧洞襯砌的5個(gè)位置進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，5個(gè)測(cè)試位置測(cè)得的抗壓強(qiáng)度均達(dá)到350MPa以上，說(shuō)明按照本文所述隧洞混凝土襯砌施工技術(shù)進(jìn)行隧洞混凝土襯砌，混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、抗?jié)B性能好，達(dá)到了預(yù)期施工效果，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文開(kāi)展了水利樞紐隧洞混凝土襯砌施工技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究，結(jié)合先進(jìn)的施工技術(shù)手段，從多個(gè)角度對(duì)隧洞進(jìn)行加固施工，強(qiáng)化混凝土襯砌結(jié)構(gòu)，較好完成了隧洞混凝土襯砌施工。

今后針對(duì)應(yīng)用本文所述隧洞混凝土襯砌施工技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題，要在原材料、混凝土配合比、底板施工、邊頂拱施工等方面進(jìn)行嚴(yán)格把控，明確各個(gè)環(huán)節(jié)的具體施工內(nèi)容，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的混凝土襯砌目標(biāo)，進(jìn)一步保證隧洞施工的綜合質(zhì)量，形成有效的施工措施，在增強(qiáng)施工安全的同時(shí)，加快施工進(jìn)度，確保更好的隧洞施工效果。

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