超小洞徑長(zhǎng)距離水工隧洞混凝土襯砌模板方案比選

王秀紅，陳小祎

（中國(guó)水利水電第三工程局有限公司，甘肅 蘭州 730070）

1 工程概況

五臺(tái)山水庫(kù)作為巴家咀水庫(kù)新增的調(diào)蓄水庫(kù)，與巴家咀、南小河溝調(diào)蓄水庫(kù)聯(lián)合運(yùn)用，在蒲河來(lái)水較多時(shí)蓄存水量，在巴家咀水庫(kù)排沙期由五臺(tái)山水庫(kù)供水，在枯水年五臺(tái)山水庫(kù)引水量不足時(shí)，輔以地下水源補(bǔ)充，保障慶陽(yáng)市城區(qū)主汛期7、8月生產(chǎn)生活用水。工程位于慶陽(yáng)市鎮(zhèn)原縣境內(nèi)，巴家咀水庫(kù)下游2.4 km蒲河支流東咀溝內(nèi)。

五臺(tái)山水庫(kù)與巴家咀水庫(kù)采用引輸水隧洞相連，隧洞全長(zhǎng)2.1 km，襯砌斷面為圓型，直徑1.8 m。隧洞進(jìn)口底板高程為1096.50 m，出口底板高程為1091.77 m。襯砌采用現(xiàn)澆混凝土，其標(biāo)號(hào)為C25W8F50。襯砌厚度35 cm。隧洞沿洞線每隔9 m設(shè)置一道環(huán)向施工縫，襯砌的縱向施工縫與環(huán)向變形縫采用紫銅止水封閉。同時(shí)，頂拱120°范圍內(nèi)進(jìn)行回填灌漿，間排距為3 m，每環(huán)1～2個(gè)孔，梅花型布置。灌漿形式采用手風(fēng)鉆造孔灌漿。二襯混凝土澆筑模板工藝的選擇是工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

2 施工特點(diǎn)

（1）引輸水隧洞進(jìn)出口工作面狹小，施工布置較為困難；

（2）工程中在Y0+820.15，Y1+969.40兩處拐彎，增大施工難度；

（3）引水洞洞徑較小、長(zhǎng)度長(zhǎng)，材料周轉(zhuǎn)困難，施工難度較大；

（4）工作面狹小，普通模板安拆費(fèi)時(shí)費(fèi)工，不利于工程進(jìn)度控制。

3 模板方案比選

引水隧洞二次襯砌為本工程施工重點(diǎn)內(nèi)容，安全與質(zhì)量控制尤為重要。針對(duì)于此小洞涇襯砌施工，項(xiàng)目部提出三種建議方案進(jìn)行比選。

（1）采用定型鋼模，上下半洞施工；

（2）采用下半洞定型鋼模，上半洞鋼模臺(tái)車施工；

（3）采用針梁式鋼模臺(tái)車，全斷面施工。

模板的制作和安裝要保證模板結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度和剛度，能承受混凝土澆筑和振搗的側(cè)向壓力和振動(dòng)力，防止產(chǎn)生移位，確保混凝土結(jié)構(gòu)外形尺寸準(zhǔn)確，還要有足夠的密封性，以避免漏漿，模板的表面保持光潔平整，保證混凝土的表面質(zhì)量。

3.1 定型鋼模上、下半段施工

3.1.1 模板工藝的選擇

模板主要為定型鋼模板，轉(zhuǎn)彎段及進(jìn)出口漸變段采用小鋼模結(jié)合木模板聯(lián)合進(jìn)行施工。

混凝土澆筑施工模板主要采用定型鋼模板，單塊模板長(zhǎng)為60 cm，由3塊定型模板組合拼裝成半圓形，施工單倉(cāng)長(zhǎng)度為9 m，兩臺(tái)套共計(jì)90塊。局部如轉(zhuǎn)彎處采用小鋼模結(jié)合木模板的方式；模板支撐采用定型花架和鋼管腳手架。

3.1.2 模板倉(cāng)面設(shè)計(jì)

洞內(nèi)鋼筋混凝土襯砌單倉(cāng)長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為9 m，分上下半洞澆筑，中間設(shè)施工縫。施工縫間沖毛處理，相鄰澆筑段間及施工縫采用止水片連接。施工中先進(jìn)行下部澆筑，待澆筑完成后再進(jìn)行上部倉(cāng)號(hào)準(zhǔn)備，并進(jìn)行混凝土澆筑。下部倉(cāng)號(hào)先于上部倉(cāng)號(hào)施工，交替循環(huán)作業(yè)。

3.2 下半洞定型鋼模+上半洞鋼模臺(tái)車施工

3.2.1 模板工藝的選擇

下半洞主要采用定型鋼模模板拼裝，上半洞主要采用軌道式鋼模臺(tái)車施工。下半洞凝土澆筑施工模板主要采用定型鋼模板，單塊模板長(zhǎng)為60 cm，由2塊定型模板組合拼裝成半圓形，施工單倉(cāng)長(zhǎng)度為9 m。上半段施工采用軌道式鋼模臺(tái)車，軌道安裝在已澆筑的下半洞澆筑成型的混凝土表面。

模板的制作要保證模板結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度和剛度，能承受混凝土澆筑和振搗的側(cè)向壓力和振動(dòng)力，防止產(chǎn)生移位。施工中確保混凝土結(jié)構(gòu)外形尺寸準(zhǔn)確，還要有足夠的密封性，以避免漏漿，保持模板表面的光潔度及混凝土的表面質(zhì)量。

3.2.2 模板倉(cāng)面設(shè)計(jì)

洞內(nèi)鋼筋混凝土襯砌單倉(cāng)長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為9 m，分下部120°范圍和上部270°范圍兩側(cè)設(shè)施工縫，分兩次澆筑。待下部澆筑完成后，再利用鋼模臺(tái)車進(jìn)行上部倉(cāng)號(hào)混凝土澆筑。施工中下部倉(cāng)號(hào)先于上部倉(cāng)號(hào)施工，交替循環(huán)作業(yè)。

3.3 全圓襯砌針梁式鋼模臺(tái)車施工

3.3.1 模板工藝的選擇

主要采用鋼模臺(tái)車，局部如轉(zhuǎn)彎處采用小鋼模結(jié)合木模板的方式。模板的制作要保證模板結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度和剛度，能承受混凝土澆筑和振搗的側(cè)向壓力和振動(dòng)力，防止產(chǎn)生移位。全圓襯砌針梁式鋼模臺(tái)車有效的保證混凝土結(jié)構(gòu)外形尺寸準(zhǔn)確性，臺(tái)車整體性好、剛度大，密封性好避免漏漿。模板的表面保持光潔平整，有效保證混凝土的表面質(zhì)量。3.3.2 針梁臺(tái)車操作程序

針梁式臺(tái)車在洞內(nèi)閘門井漸變段部位安裝，安裝順序?yàn)椋横樍骸撝取斈！鷤?cè)模→底模→液壓系統(tǒng)→調(diào)試及試運(yùn)行。

3.3.3 模板倉(cāng)面設(shè)計(jì)

1）模板使用前，表面涂刷脫模劑；模板安裝前必須按設(shè)計(jì)圖紙測(cè)量放樣，設(shè)置控制點(diǎn)，并標(biāo)注高程，以利檢查校正；模板的偏差，要在規(guī)范允許偏差以內(nèi)。

2）全斷面針梁式鋼模臺(tái)車，洞內(nèi)鋼筋混凝土襯砌單倉(cāng)長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為9 m，混凝土澆筑一次成型，相鄰澆筑段間采用止水片連接。施工中減少中間環(huán)節(jié)，澆筑混凝土整體性好，有效的確保洞襯混凝土的澆筑質(zhì)量。

4 方案比選

引水隧洞二次襯砌為本工程施工重點(diǎn)內(nèi)容，安全與質(zhì)量控制尤為重要，針對(duì)于小洞徑襯砌施工。根據(jù)組合定型鋼模上下半洞施工；下半洞采用定型鋼模，上下半洞采用軌道式鋼模臺(tái)車施工；全斷面針梁式鋼模臺(tái)車施工等三種模板工藝方案進(jìn)行比選，比選結(jié)果見(jiàn)下表1。

表1 三種方案對(duì)比表

通過(guò)制作成本，施工進(jìn)度、安全、質(zhì)量等方面綜合比選，采用針梁式全斷面鋼模臺(tái)車進(jìn)行水工隧洞混凝土襯砌澆筑，不論在施工安全、質(zhì)量還是施工進(jìn)度、經(jīng)濟(jì)效益來(lái)說(shuō)均有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

5 混凝土澆筑

利用洞內(nèi)放置的混凝土泵機(jī)接泵管入倉(cāng)澆筑，泵機(jī)型號(hào)為HBT50·13·55S。混凝土澆筑時(shí)要注意對(duì)稱均勻下料，澆筑起始，從鋼模臺(tái)車末端預(yù)留窗口依次向首部澆筑。澆筑混凝土的速度不得大于6 m3/h～7 m3/h。臺(tái)車兩側(cè)澆筑混凝土控制均勻水平上升，鋼模臺(tái)車首末端混凝土高度差不得超過(guò)60 cm；混凝土振搗鋼模臺(tái)車攜帶的附著式平板振搗器振搗，局部采用Ф50 mm插入式振搗器進(jìn)行輔助振搗密實(shí)。

6 結(jié)語(yǔ)

五臺(tái)山水庫(kù)引輸水隧洞全長(zhǎng)2.1 km，襯砌斷面為圓型，直徑1.8 m。從施工進(jìn)度、安全、質(zhì)量等方面綜合進(jìn)行分析，全斷面針梁式鋼模臺(tái)車在水工隧洞二襯混凝土施工中取得了預(yù)期的效果。鋼模臺(tái)車隧洞混凝土襯砌，以隧洞混凝土澆筑整體性好，外觀質(zhì)量美觀、施工工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，得到了參建各方廣泛的認(rèn)可。針梁式全斷面混凝土鋼模臺(tái)車技術(shù)在五臺(tái)山水庫(kù)引輸水隧洞成功運(yùn)用，為小洞徑長(zhǎng)距離水工隧洞混凝土襯砌積累了成功的經(jīng)驗(yàn)。