核電廠中排水隧道的二次襯砌施工技術

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1 工程背景

秦山核電廠擴建項目（方家山核電工程）排水隧道全長約1 087.33 m，采用1 臺Φ8 280 mm土壓平衡盾構機施工，隧道外徑為8 100 mm、內徑為7 300 mm，隧道最小平面轉彎半徑350 m；最小豎曲線半徑5 000 m，最大縱坡2.42%。盾構法隧道施工完成并進行頭部封堵后在隧道端部垂直頂升10 根排放管（底部托架侵入二次襯砌范圍內），排放管外徑為2 460 mm。

為滿足隧道的抗震及防沖刷要求，需在上述工程背景下進行二次襯砌的施工。二次襯砌為鋼筋混凝土結構，內徑為6 800 mm，厚度為250 mm。本工程使用2 部臺車同時施工，于2013年7月完成，工程質量及進度均獲得各方好評（圖1、圖2）。

圖1 二次襯砌斷面

圖2 隧道線形

2 工程難點及針對性措施

2.1 非常規二次襯砌澆筑設備的設計與制造

本工程工期緊，而且唯一的施工通道工作面狹小，常規設備無法工作，而二次襯砌又存在特殊斷面及小半徑轉彎段，現有的澆筑設備無法滿足上述復雜的施工要求，所以需對澆筑設備進行設計與制造。因此，由于無任何成功經驗可供借鑒，如何選擇施工設備使其能夠滿足上述復雜的施工要求是本工程的難點，也是工程能否順利實施的關鍵。

在仔細分析了各種不利工況后，對澆筑設備進行了特殊設計（圖3），使其具備無需借助外力能夠自行行走、適應狹小空間的拆、立模，全斷面定位，可根據隧道線形調整模板有效長度及適應復雜斷面施工的功能。

圖3 6 m臺車平面示意

（a）無需借助外力能夠自行行走：本臺車主要以支點的相互轉換配合滾輪及卷揚機達到自行走的目的。首先將模板放下，以其作為支點，通過支座上設置的伸縮千斤頂將針梁架設于下部滑輪上，通過卷揚機牽引針梁達到讓針梁前行的目的，當針梁滑移到位后，啟動伸縮千斤頂，以針梁作為支點，將模板騰空，使模板架設于針梁上部滑輪上，同樣通過卷揚機牽引模板，使其向前滑移。

（b）適應狹小空間的拆、立模系統：本模板臺車的模板斷面上共分為4 塊，分別為底模、2 塊邊模和頂模，拆、立模完全通過液壓伸縮千斤頂完成，無需外力輔助，能夠適應狹小空間的施工。

（c）全斷面定位功能：本臺車的支座經過特殊設計，通過其上的液壓平移系統可以實現整個針梁的橫向移動，配合伸縮千斤頂的上下移動實現全斷面的定位，精度可以精確到毫米。通過調節支座上伸縮千斤頂的長度，可以使臺車在一定范圍內產生偏轉，從而滿足異型斷面處的微量偏心使用要求。

（d）可調整模板的有效長度：針對本工程具有小半徑曲線段的特點，模板采用可自由調整長度的設計方案，整塊模板由4 環1.5 m的鋼模組成。當施工小半徑曲線段時，可根據曲線的半徑情況，組合成1.5 m、3 m、4.5 m以及6 m共4 種有效長度，保證曲線段施工的壁厚偏差滿足要求。

（e）適應復雜斷面施工：為適應擴散段的施工，本臺車的頂部模板設計成可更換的形式并配備一套定位系統，滿足復雜斷面的施工要求。

2.2 混凝土的運輸與澆筑[1-8]

本工程在一端封堵的盾構隧道內進行二次襯砌施工，施工通道具有唯一性，混凝土無法通過橄欖車直接輸送至混凝土澆筑面，只能通過電機車多次輸送。且排水隧道全長1 087 m，單次輸送時間長、方量小，這將造成澆筑施工不連續，極易產生施工冷縫，嚴重影響混凝土結構的質量。而且，現有混凝土的入模以及澆搗施工工藝基本上是針對開放空間的混凝土澆筑開發的，本次二次襯砌混凝土的澆筑空間是由隧道原有襯砌與模具封閉而成的完全封閉空間，二次襯砌在這種封閉空間進行混凝土澆筑，因振搗工藝的制約、澆搗后期空間縮小造成混凝土入模困難以及混凝土無排氣通道等因素的影響，二次襯砌的混凝土的密實度難以保證，往往造成二次襯砌出現蜂窩麻面甚至空洞等質量缺陷。

針對這些難點，采取了以下措施：

（a）采用特制的6 m3罐車結合電機車作為水平運輸的工具，運輸過程中罐車勻速轉動防止混凝土凝固。

（b）按最大運輸距離多次測定隧道內水平運輸所需時間及2 次混凝土澆筑的時間間隔，對混凝土的配合比進行多次試驗，從而確保混凝土強度及初凝時間滿足澆筑要求。

（c）從臺車最下部澆筑窗口進行澆筑，使模板內兩側混凝土面均勻上升，并逐漸向上更換澆筑窗口，防止混凝土自由跌落距離過大，造成混凝土離析。在澆筑頂部混凝土過程中，采用單側順序澆筑的方法，確保模板內空氣有效排出。

（d）由于二次襯砌厚度僅為25 cm，常規的振搗棒無法進行全斷面振搗，為防止局部區域振搗不充分而產生蜂窩、麻面等質量缺陷，使用附壁式振搗器配合振搗棒，確保混凝土振搗充分。

2.3 小半徑曲線段模板的定位及滑移

本工程隧道存在長200 m的R=350 m小平面轉彎半徑段，而臺車模板為不可彎曲的直線剛性體，隨著模具長度的延伸，模具中心軸線與隧道中心軸線之間的偏差將越來越大，因此將造成澆筑后二次襯砌軸線偏離原隧道軸線、曲線段二次襯砌線形與設計不一致、分段澆筑的二次襯砌接縫不順直、局部二次襯砌左右厚度不一致等質量缺陷。

因此，采用了針對性措施：施工小半徑曲線段時調整模板的有效長度，經過計算當模板長度為3 m時，壁厚偏差為3 mm，能夠同時滿足質量及工期的要求。在模板滑移過程中，每滑移1.5 m模板的前后邊界將碰觸上一模已施工完的內襯及下一模已綁扎完成的鋼筋，所以每滑移1.5 m后需采用平移系統調整整個臺車的位置，使其位于隧道中間位置后再進行模板滑移操作，如此往復，滑移到下一模指定位置。

2.4 多工作面同步施工

按使用一部模板臺車進行全隧道的二次襯砌施工計算，每一模二次襯砌混凝土的施工將耗費大量時間，且由于必要的養護時間限制，閑置時間長、施工效率低，無法滿足施工進度的要求。本工程使用2 部臺車交叉施工，這就涉及到多工序之間同步施工，如何協調好各工序之間的搭接，將空間與時間的利用率最大化，給工程的順利實施帶來了很大的困難。

在工程中，計算出鑿毛、鋼筋綁扎、臺車移位、混凝土澆筑等各工序使用的時間及對工作面的要求，合理安排施工流程，在保證工程質量的前提下確保時間及空間的利用最大化（圖4）。

圖4 施工流程

3 工程實施的效果

通過上述有針對性的施工措施及合理的工序安排，最終在業主要求的時間節點前順利完成了二次襯砌的施工，施工完成的二次襯砌表面光滑、接縫順直、無明顯滲漏水，得到了設計方及業主的好評。

4 結語

二次襯砌施工結構可靠，隧道的使用壽命長，從一個側面提高了經濟效益。通過對其不斷的研究、實踐，深入掌握了其施工工藝并在此基礎上進行創新，開發出了其更多的用途，應用在更多的隧道建設中。本工程的順利實施對二次襯砌施工方法的進一步發展具有一定的參考價值。