小直徑承壓隧洞混凝土襯砌設計與施工方法

高　山

(葫蘆島平山供水有限責任公司，遼寧 葫蘆島 125000)

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小直徑承壓隧洞混凝土襯砌設計與施工方法

高山

(葫蘆島平山供水有限責任公司，遼寧 葫蘆島 125000)

摘要：平山供水工程設計日供水能力10 萬 t，是遼寧省葫蘆島市的重要基礎建設項目，擔負著向市區大型企業和城市居民供水的重要任務。工程建設中遇到許多施工問題，其中項目建設中小直徑承壓隧洞襯砌施工難度較大，因襯砌設計內徑2 m，大型襯砌施工設備無法進入，而且地質條件較差，屬強風化混合花崗巖，地下水豐富。通過西砬山引水隧洞襯砌施工的親身經驗，對小直徑承壓隧洞混凝土襯砌設計與施工方法進行總結和分析。

關鍵詞：隧洞；鋼筋混凝土；拱架；預制墩；木支撐

0引言

水工隧洞是在山體中開鑿的一種水流通道，小直徑承壓隧洞在水利引調水工程中經常遇到，為了保證圍巖穩定，防止洞身滲漏、減小隧洞表面糙率，需要對洞身進行襯砌，但由于每個工程所處地形和施工條件不同，襯砌的施工方法也有所不同。特別是小直徑承壓隧洞施工場地狹窄，物料運輸困難；施工工序較多，作業干擾較大；大型施工設備無法進入；施工難度大，質量不易控制。所以改善隧洞施工條件、選擇合理的施工方案和工序、提高施工質量和工程進度是水工隧洞建設中的重要課題[1-3]。

1工程概況

葫蘆島平山供水工程為葫蘆島市引水工程，引水管線在經西砬山時，設計為隧洞引水，屬于淺埋隧洞。所處地層為強風化混合花崗巖，全長818 m，隧洞形成后斷面為圓形，凈空直徑2.0 m，二次襯砌結構分別是甲段：長度自進出口分別向內100 m，混凝土厚度50 cm，雙層配筋；其余618 m為乙段，混凝土厚度30 cm，單層配筋。此洞過水壓力為0.1MPa，采用C20P6鋼筋混凝土襯砌，為保證襯砌結構安全，防止洞體滲漏，施工過程中對混凝土澆筑質量要求高，整圈混凝土要一次性澆筑完成，并且連續澆筑，不能有冷縫。該工程技術人員參照類似工程施工經驗和水工隧洞設計規范，制定適合西砬山引水隧洞工程設計施工方案和施工工藝。

2拱架設計

由于該工程洞徑小，襯砌自重不大又呈圓形，受力狀況好，所以拱架采用格柵型式。拱架受力計算依據水工建筑物中拱架設計，每榀拱架分兩半，下接頭處用連接板連接，上連接板中間加5 cm厚木墊塊，以便拆模。兩片連接板用螺栓栓緊，拱架與拱架之間用連接筋定位，此種小直徑圓形拱架不能用輕軌或工字鋼加工，因為曲率太大，無法保證曲度，其腹部會扭曲變形[4-6]。

3混凝土襯砌施工

3.1施工方案

施工方案、方法的選擇依據水工隧洞施工與質量控制，并根據此隧洞地質、地形情況確定合理的施工方案。此處地層風化嚴重，地下水又極豐富，有壓隧洞對混凝土施工技術要求又十分嚴格，特別是底板與邊墻頂拱要一次澆筑成型，否則易出現冷縫，造成漏水[7-8]。經多次研究采用如下方案：

1)首先鋪15 cm厚混凝土底板(一側留倒流溝)，并一次性澆筑完成。

2)設置預制混凝土墩。

3)綁扎鋼筋。

4)架立拱架，安裝模板。

5)澆筑混凝土。

3.2施工工序

第一步：先鋪設整個洞內底板，從中間向兩頭鋪，右側留深15 cm寬20 cm的導流溝，把洞內滲水排出。

第二步預制混凝土墩設置，在進行第一步的同時，在洞外預制架立墩，尺寸為15 cm×15 cm×20 cm，此墩強度達到15MPa以上方可使用。

第三步分倉澆筑混凝土，在第一步完成至少7天后在洞中間位置向兩洞口分段澆筑混凝土，每倉長6 m，每倉澆筑混凝土順序如下：

1)綁扎鋼筋。

2)測量中線，每隔1 m在中線上設一個預制墩，嚴格控制標高，使之正確無誤。

3)在預制墩上放一塊模板，模板的兩頭搭在兩預制墩上。

4)在底模板搭接處架立拱架，嚴格控制中線；

5)拱架定位后，澆筑此倉面混凝土，兩邊同時連續澆筑，直至封頂[9-11]。

3.3施工工藝

此襯砌混凝土澆筑要求一次澆筑完成，成一整體，必須底面與頂面混凝土連續澆筑，不能分體澆筑，故在立架時底模下要有一空間澆筑混凝土，故立拱架時有一定難度，6 m3拱架時，采取如下工藝：

1)首先進行高程測量，高程無誤的情況下在兩預制墩上放一塊模板，在拱架與毛洞洞壁之間用木支撐讓拱架初步定位。

2)然后再進行中線測量，在已成型的隧洞中心綁扎一個與隧洞垂直的鋼筋，畫出中線位置作第一點，在離已成型洞口8 cm處放一預先設置的中線座，在中線座上標出中線位置作第二點，兩點用細線連接拉緊此線即為隧洞中線。

3)分別調整每榀拱架，使之定位并支撐牢固，因隧洞是圓形，調整拱架時用鋼尺拉緊，在任意一方向測量兩邊等距離即可讓拱架定位，并用木支撐撐住，仔細調整，直到符合規范要求為止[12]。

4主要優缺點

4.1優點

主要有以下5個優點：

1)隧洞襯砌整體性好，整個拱形斷面可連續澆筑。

2)襯砌混凝土圓順度好，與水流流態相適應，外觀質量優秀。

3)整個隧洞襯砌無蜂窩、麻面及露筋情況發生。

4)拱架制作造價低，節約成本。

5)施工工序安排合理，加快了施工進度。

4.2缺點

主要有以下2個缺點

1)底板15 cm厚混凝土與隧洞整體有施工縫。

2)混凝土預制墩標高控制較難，鋪設占用時間較長。

5結論

葫蘆島平山供水西砬山段小直徑承壓隧洞工程，經歷幾年的運行考驗，隧洞無滲漏和裂縫現象，水流運行平穩，其施工方法和施工工藝是理論和實踐的結合，在水工隧洞工程施工中是值得推廣和借鑒的。

參考文獻：

[1]任存鋒，李桂來.淺談小斷面隧洞鋼筋混凝土襯砌質量控制[J].西部探礦工程，2009(S1)：32-35.

[2]中華人民共和國水利部.范SL279—2002水工隧洞設計規北京[S].中國水利水電出版社，2003.

[3]王任國，張勇立，劉俠.格柵鋼架與型鋼拱架在隧洞支護中的比較與應用[J].四川水利，2007(01)：56-58.

[4]王永興.水工隧洞施工與質量控制 [M].鄭州：黃河水利出版社，2006：32-36..

[5]王應周,董曉峰.洪一電站引水隧洞混凝土襯砌施工[J].四川水利，2010(03)：56-58.

[6]衛瑞崗.比較不同隧洞襯砌混凝土施工方法[J].山西水利科技，2010(04)：17-20.

[7]魯少陽.輸水隧洞環形無粘結預應力襯砌施工技術[J].石家莊鐵路職業技術學院學報，2009(03)：66-68.

[8]霍福山,康立志,戴勇.白蓮河電站引水隧洞全斷面混凝土襯砌施工技術[J].水利水電施工，2008(02)：105.

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[10]朱士斌,李洪波.圓形隧洞快速襯砌施工技術[J].四川水力發電，2007(01)：21-24.

[11]郭天明.簡論水工隧洞襯砌施工方法[J].山西水利科技，2007(04)：78-79.

[12]林金良.三峽電源電站尾水隧洞襯砌混凝土施工技術[J].人民長江，2006(06)：11-12.

中圖分類號：TV554

文獻標識碼：B

[作者簡介]高山(1972-)，男，遼寧葫蘆島人，工程師。

[收稿日期]2016-01-12

文章編號：1007-7596(2016)03-0095-02