洞穿管施工探討

□陳 寧（廣東省水利電力勘測設(shè)計研究院）

□吳國權(quán)（南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局河南直管項目建設(shè)管理局）

□劉許超 □宋海?。S河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司）

1.工程概況

1.1 工程簡介

1.1.1 原工程方案簡介

原隧洞結(jié)構(gòu)型式為洞內(nèi)安裝PCCP 管，即隧洞開挖后進(jìn)行初期支護，初期支護后再進(jìn)行二次襯砌，成洞后在洞內(nèi)安裝PCCP 管，洞壁和管道間回填混凝土。隧洞襯砌承受山巖壓力、外水壓力等外部荷載；PCCP 管承受內(nèi)水壓力、管道放空時產(chǎn)生負(fù)壓；管道和隧洞支護間填充混凝土，以避免管道產(chǎn)生位移，同時作為管節(jié)處的防腐措施。隧洞為雙洞布置，開挖洞徑為6.16～6.42m，初期支護厚度為100～180mm，采用噴錨支護。初期支護后進(jìn)行二次襯砌作為永久支護，襯砌厚400～450mm。成洞后洞內(nèi)安裝DN4000PCCP 管。

1.1.2 現(xiàn)施工方案簡介

由于種種原因施工進(jìn)度滯后合同進(jìn)度計劃較多。經(jīng)研究決定，隧洞PCCP 洞穿管與襯砌混凝土一并施工。即洞挖完成后，先進(jìn)行墊層混凝土施工，然后進(jìn)行PCCP 洞穿管預(yù)埋件、底板混凝土施工，然后邊穿管邊進(jìn)行襯砌混凝土施工，洞穿管與襯砌混凝土澆筑交替施工。

1.2 工程內(nèi)容

襯砌混凝土施工主要工程內(nèi)容有：C10 墊層混凝土、C30 襯砌混凝土、鋼筋制安、聚乙烯閉孔泡沫板、不可避免施工縫處理、回填灌漿、回填灌漿管道預(yù)埋等。

2.施工主要疑難點及解決辦法

一是，工程協(xié)調(diào)難度大：隧洞PCCP 洞穿管與襯砌混凝土施工交替施工，且分別由兩家施工單位施工、兩家監(jiān)理單位監(jiān)理，工程協(xié)調(diào)難度大。二是，工期緊張、施工強度大：PCCP 洞穿管與襯砌混凝土施工交替進(jìn)行、流水作業(yè)，高峰時段日均混凝土澆筑量約300m3，且高峰時期延續(xù)較長。三是，隧洞腰線以上部位混凝土澆筑空間狹小，PCCP 管道做內(nèi)膜，管道上不允許開澆筑倉口，隧洞腰線以上部位無法振搗，采用自密實混凝土非常規(guī)混凝土施工方法。四是，混凝土襯砌施工的總體安排需考慮管道專用安裝設(shè)備——馱管車的到位情況，工程進(jìn)度安排受制約的因素較多。五是，襯砌混凝土澆筑困難。穿管、制安鋼筋后，兩層鋼筋間的凈空僅40～45cm，且拱部為弧形，混凝土澆筑無法振搗。擬采取的措施：采取自密實混凝土澆筑，穿管與混凝土澆筑交替進(jìn)行，穿管、混凝土澆筑分段不宜過長（15～20m 分段，可通過試驗段確定），但分段過短影響進(jìn)度。六是，巖石易崩解、地下涌水量大、底板混凝土澆筑困難：隧洞開挖揭露的巖石以砂巖、泥巖、泥質(zhì)粉細(xì)砂巖為主，巖石強度低，泥巖、泥質(zhì)粉細(xì)砂巖遇水易崩解，且斷層、涌水等不良地質(zhì)發(fā)育。清基后，如不及時封閉，巖石極易軟化，而底板澆筑前需進(jìn)行鋼筋制安、PCCP 洞穿管預(yù)埋件施工，時間較長。擬在底板混凝土澆筑前先澆筑1 層墊層混凝土及時封閉基巖面?？紤]襯砌混凝土處于雨季施工，進(jìn)、出口繼續(xù)保持前期使用的排水溝、集水井抽排水，并配足相應(yīng)的防汛物資。七是，內(nèi)層鋼筋安裝困難：PCCP 管道安裝后，洞內(nèi)由于作業(yè)面狹小，無法進(jìn)行內(nèi)層鋼筋安裝。擬在PCCP 洞穿管前，在洞外先進(jìn)行聚乙烯閉孔泡漠板、內(nèi)層鋼筋安裝（縱向鋼筋自然斷開），由穿管機、吊車配合進(jìn)行。

3.施工程序及技術(shù)要求

3.1 施工主要程序

3.1.1 管道安裝前的準(zhǔn)備工作

①測量放線；②清基（包括降排水）；③墊層混凝土施工；④城門洞型下半幅矩形鋼筋綁扎（軌道預(yù)埋件安裝）；⑤通基混凝土澆筑；⑥鑿毛處理（軌道安裝）→具備管道安裝條件。

3.1.2 混凝土襯砌施工

①吊車將管道卸至鋼筋綁扎工作平臺；②閉孔泡沫板安裝；③圓形鋼筋綁扎成型；④吊車將鋼筋綁扎成型的管子吊放至安裝軌道；⑤馱管車將PCCP 管架起；⑥鋼筋局部調(diào)整；⑦管子進(jìn)洞安裝、驗收（包括對裝、打壓、清理、管子固定）；⑧混凝土澆筑前的準(zhǔn)備工作（混凝土管、混凝土泵就位、堵頭模板安裝）；⑨混凝土澆筑；⑩混凝土泵撤出、拆除堵頭模板→下一段管子安裝。

3.2 主要施工方法及技術(shù)要求

3.2.1 清基

底板清基采用反鏟、裝載機、推土機配合人工進(jìn)行清理。底板需清至墊層設(shè)計底高程。要求底板平整、密實，無淤泥及軟弱層。

3.2.2 墊層混凝土施工

底板清渣完成后，及時采用C10 商品混凝土澆筑墊層進(jìn)行封閉。

一是施工程序：底板清理→找標(biāo)高、彈水平控制線→澆筑混凝土→鋪設(shè)混凝土→振搗→找平→養(yǎng)護。二是底板清理：底板需清至設(shè)計高程，并達(dá)到底板開挖巖石界面。三是找標(biāo)高、彈水平控制線：在洞壁兩側(cè)墻上做+50cm 水平標(biāo)高線，往下量測出墊層標(biāo)高，有條件時可彈在兩側(cè)墻上。四是澆筑混凝土：根據(jù)配合比（其強度等級不宜低于C10）本次選用商品混凝土澆筑。五是鋪設(shè)混凝土：為了控制墊層的平整度，可預(yù)制找平墩（用細(xì)石混凝土），墩上平為墊層的上標(biāo)高?；炷龄佋O(shè)從一端向另一端順序操作。六是振搗：用鐵鍬鋪混凝土，厚度略高于找平墩，隨即用平板振搗器振搗。厚度超過20cm 時，應(yīng)采用插入式振搗器，其移動距離不大于作用半徑的1.5 倍，做到不漏振，確保混凝土密實。七是找平：混凝土振搗密實后，以墻上水平標(biāo)高線及找平墩為準(zhǔn)檢查平整度，高的鏟掉，凹處補平。并按設(shè)計要求的坡度用水平木刮杠刮平。八是養(yǎng)護：已澆筑完的混凝土墊層，應(yīng)在12h左右覆蓋和澆水，一般養(yǎng)護不得少于7d。

3.2.3 外層鋼筋制安

鋼筋的加工嚴(yán)格按照設(shè)計文件及施工規(guī)范的要求，外層鋼筋在進(jìn)、出口基坑內(nèi)進(jìn)行加工，人工入倉進(jìn)行安裝。

3.2.4 底板混凝土澆筑

底板混凝土在墊層混凝土澆筑完成后，并達(dá)到養(yǎng)護期后開始澆筑。先按設(shè)計圖紙要求布設(shè)底板鋼筋和相關(guān)預(yù)埋件，驗收合格后，澆筑商品混凝土，混凝土采用泵車入倉，標(biāo)高嚴(yán)格控制在設(shè)計高程范圍內(nèi)。

3.2.5 內(nèi)層鋼筋制安

內(nèi)圈鋼筋在加工廠制作成型，分為上、下兩半部分網(wǎng)（瓦）片，長度5m，運至施工現(xiàn)場后，利用龍門吊配合穿管機安裝網(wǎng)（瓦）片。首先下半部分網(wǎng)（瓦）片就位（吊裝），然后吊裝PCCP 管就位到穿管機，安裝PCCP 管上半部聚乙烯閉孔泡沫板，吊裝上半部分網(wǎng)（瓦）片，綁扎連接上、下兩半部分網(wǎng)（瓦）片，將網(wǎng)（瓦）片安裝在PCCP 管的外周，然后與PCCP 管一起入倉。

3.2.6 襯砌混凝土澆筑

3.2.6.1 混凝土制備

由于受襯砌空間限制，無法振搗，計劃采用自密實混凝土，第二期管道安裝完成后的回填混凝土考慮到澆筑倉內(nèi)空間狹小，人員無法進(jìn)倉振搗，故采用具有高流動性、不離析、均勻性和穩(wěn)定性較好的自密實混凝土?；炷寥雮}后不需振搗而依靠其自重均勻填充到澆筑倉內(nèi)空間，實現(xiàn)自密實。襯砌混凝土均使用商品混凝土，施工前將攪拌站資質(zhì)材料、混凝土配合比、原材料的檢測、實驗資料等相關(guān)技術(shù)文件報送監(jiān)理人審批?；炷烈r砌采用的自密實混凝土的有關(guān)要求符合《自密實混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（CECS203：2006）。

3.2.6.2 混凝土澆筑前的準(zhǔn)備工作

澆筑前的準(zhǔn)備工作包括混凝土泵和混凝土泵管就位，堵頭模板安裝。每個澆筑倉內(nèi)布置一路混凝土輸送管路，混凝土管必須布置隧洞頂拱中心位置，保證混凝土澆筑時兩側(cè)均衡上升。其它如預(yù)埋的回填灌漿管、管子固定件的布置須避開該位置。

混凝土泵管的架設(shè)采用可滑動的裝置，便于其在澆筑過程的拆卸。在預(yù)先埋設(shè)的隧洞頂拱軌道上滑動，在隧洞頂拱中心位置布置滑輪軌道，軌道為10 號工字鋼，隨澆筑倉通長布置，澆筑時不予拆除。

堵頭模板有自制定型模板和瀝青油板兩種方案。自制定型模板采用定型鋼模板和自制異型模板拼裝而成，待混凝土強度達(dá)到要求后予以拆除，重復(fù)利用。采用瀝青油板做堵頭模板需與設(shè)計施工分縫相結(jié)合，目的是澆筑完成不予拆除，可節(jié)省等混凝土強度上升和拆模的時間，對加快工程進(jìn)度有利。采用瀝青油板做澆筑倉間分縫材料的方案，按現(xiàn)定型模板考慮。

3.2.6.3 混凝土澆筑

混凝土澆筑前，管道安裝單位必須確認(rèn)管道各方向均已固定，確保管道在混凝土襯砌過程中不發(fā)生位移?；炷敛捎霉捃囘M(jìn)洞運送至混凝土泵前，HB-60 泵壓送入倉?；炷翝仓ㄟ^滑動裝置移動混凝土輸送管路后退進(jìn)行，澆筑時左右兩側(cè)均衡上升。由于混凝土選用自密實混凝土，不需振搗，其依靠自重填充密實。

3.2.6.4 混凝土澆筑段長

按照設(shè)計圖紙，每安裝3 節(jié)管道（15m）進(jìn)行1 次混凝土澆筑?？紤]到此次混凝土襯砌為非常規(guī)施工方法，先進(jìn)行不同段長的實驗，以獲得相關(guān)施工經(jīng)驗，確定分倉長度。

3.2.7 回填灌漿

砌襯混凝土以PCCP 管為模板，混凝土澆筑后PCCP 管不可鉆孔，故無法進(jìn)行回填灌漿鉆孔灌漿。根據(jù)具體情況，拱部回填灌漿擬采取預(yù)埋灌漿管，PCCP 管分段安設(shè)鋼管，將灌漿管通過鋼管段引至洞內(nèi)，待混凝土強度達(dá)到設(shè)計要求后進(jìn)行回填灌漿。

4.措施及總結(jié)

4.1 加大人員、設(shè)備、材料投入

內(nèi)圈鋼筋制作、運輸、安裝不能占用直線工期，必須有專人制作、專門的運輸設(shè)備進(jìn)行運輸，專門的人員進(jìn)行安裝，形成流水作業(yè)，以加快施工進(jìn)度。

4.2 施工協(xié)調(diào)、配合

施工中，穿管單位、供管單位必須全力配合，穿管單位須保證12h 完成穿管任務(wù)，供管單位必須及時足量的供應(yīng)管道，而且穿管單位要全力配合PCCP 管安裝在內(nèi)圈鋼筋支架上，PCCP 管洞內(nèi)固定穩(wěn)固，否則直接制約混凝土澆筑上升速度，進(jìn)而影響施工進(jìn)度。設(shè)計、監(jiān)理單位要大力支持，設(shè)計要及時提供施工技術(shù)參數(shù)和相關(guān)技術(shù)要求。監(jiān)理單位要盡量壓縮驗收時間，盡少占用直線工期。

4.3 資金保證

襯砌混凝土施工階段，要有足夠的資金保證，因混凝土澆筑后抗壓強度試驗需要28d 齡期，即當(dāng)月澆筑的襯砌混凝土下月才能評定和計量。而采取趕工措施后，36d 澆筑完成，工程量過于集中，及時支付有利于材料物資供應(yīng)和加快施工進(jìn)度。

該洞穿管施工方案，是采用新方法應(yīng)用于工程實體的一種實踐，它克服了作業(yè)面空間狹小、不良地質(zhì)條件、外部協(xié)調(diào)困難、漂管等不利因素的影響。目前工程已順利完工，經(jīng)驗收質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)，而且經(jīng)過參建各方的共同努力，按照預(yù)先制定的計劃，達(dá)到了節(jié)約工期的目的，取得了較好的工程效果。