小斷面長距離斜洞混凝土施工技術(shù)的研究與實踐

李 建 洋， 曹 呂 軍， 劉 斌

(中國水利水電第五工程局公司，四川 成都 610066)

1 概 述

山西省晉中東山供水工程輸水線路施工二標為1#隧洞部分洞段，上接輸水線路施工一標，標段分界點為1#隧洞SBE5+340，下接輸水線路施工三標，標段分界點為1#隧洞SBE15+455。該標段主洞段長約10.115 km，施工布置3條支洞(支洞長分別為569 m、365.5 m、541 m)。1#隧洞為無壓輸水隧洞，斷面形式為城門洞型(凈寬2.5 m，凈高2.96 m)，采用全斷面鋼筋混凝土襯砌。

目前隧洞襯砌多采用常規(guī)的洞外混凝土拌制，然后由混凝土罐車運輸至作業(yè)面入倉。而該標段的1-3#施工支洞為斜井(坡度較大，為19.64°)，其控制的主洞段斷面小、距離長，若采用常規(guī)的洞外拌制混凝土用礦用絞車牽引平臺車組合的混凝土罐車運輸則顯得洞內(nèi)空間不足。為此，項目部技術(shù)人員通過調(diào)整施工工藝，采用洞外拌制干料，再使用前期開挖的運輸設(shè)備運輸至作業(yè)面，利用混凝土攪拌輸送一體泵進行二次攪拌直接泵送入倉，解決了斜井運輸困難問題，提高了工作效率。該工程的實踐成功，為今后小斷面輸水洞地下工程襯砌提供了一定的經(jīng)驗，可供借鑒。筆者詳述了具體的研究過程。

2 混凝土施工技術(shù)的研究與實踐

2.1 混凝土干料拌和站的設(shè)置

根據(jù)該工程的現(xiàn)有施工場地及施工工藝特點將拌和站安裝位置設(shè)計在洞外軌道上[1]，拌和站攪拌主機的出料口正對中軌道中間，其支腿分別設(shè)立在軌道兩側(cè)。混凝土干料[2]經(jīng)攪拌后直接卸料至停在軌道上的平臺車上的集料箱內(nèi)，經(jīng)礦用絞車牽引臺車運輸至斜井底部(圖1)。將拌和站的安裝位置設(shè)計在軌道上，既節(jié)省了二次裝運成本，又節(jié)省了時間，進而提高了施工效率。

圖1 洞外拌和站的設(shè)計

2.2 斜井段運輸安全保證措施的研究

斜井段每隔100 m在洞頂安裝一高清視頻攝像頭及報警器，監(jiān)控視頻主機顯示器設(shè)在礦用絞車房內(nèi)。礦用絞車牽引平臺車在斜井段的整個運輸過程均在礦用絞車司機的監(jiān)視范圍內(nèi)，如出現(xiàn)跳軌等異常情況可及時剎車并檢修，報警器隨礦用絞車的行走報警，用以提醒在斜井段內(nèi)的行人注意避讓。視頻監(jiān)控情況見圖2。

圖2 斜井內(nèi)視頻監(jiān)控

2.3 斜井底部平臺車物料卸裝設(shè)備的設(shè)計

在斜井底部與主洞交叉口的拱頂安裝了一臺10 t可水平移動的電動葫蘆[3]，其行走軌道焊接在一次支護的鋼支撐上。為確保安全，在頂拱行走軌道兩側(cè)設(shè)置了長度為3 m的Φ25錨桿用以提拉加固軌道。

首先，將平臺車放送至斜井底部的電動葫蘆下，再用電動葫蘆將平臺車上裝物料的集料箱提升脫離平臺車，經(jīng)電葫蘆爬行軌道將集料箱運送至附近的自卸車頂部，最后用電葫蘆將集料箱放入自卸車內(nèi)，從而完成平臺車上的物料裝卸倒運工作(圖3)。因?qū)嶋H操作空間受限，采用電動葫蘆對物料進行裝卸安全、高效，節(jié)省人力。

2.4 混凝土攪拌輸送一體機上料裝置的改裝

混凝土攪拌輸送一體機原送料系統(tǒng)為卷揚帶動提升斗，將混凝土干料送入自落式攪拌罐內(nèi)進行攪拌。但由于洞內(nèi)高度限制，無法滿足“一體機”上料的需求，故根據(jù)洞內(nèi)情況及運料方式對“一體機”

圖3 斜井底部電動葫蘆提升卸裝

送料系統(tǒng)進行了改裝，將其改為皮帶輸送機送料。考慮到向上送料的角度對送料效率產(chǎn)生的重大影響，根據(jù)施工經(jīng)驗確定向上輸送的角度為15°，攪拌罐中心與地面距離為1.5 m，故輸送帶長度為5.8 m[4]。一端伸入攪拌罐中，另一端焊接在錐型集料斗(上口1.5 m×0.8 m，下口0.4 m×0.6 m，高0.3 m)上，集料斗下方與傳送帶之間的距離為5 cm以方便集料送料。集料斗稱量裝置有助于干料的準確稱量(圖4)。

2.5 洞內(nèi)混凝土二次攪拌稱量系統(tǒng)的設(shè)計

圖4 混凝土攪拌輸送一體機集料、上料裝置

根據(jù)設(shè)計思路，洞內(nèi)混凝土干料采用集料斗三次稱量后分批放入皮帶機運送至攪拌罐內(nèi)，攪拌時間采用繼電器控制。為了準確的控制時間，在皮帶輸送機主動輪的電機上專門安裝了時間繼電器，在設(shè)定時間到時自動斷電(圖5)。

圖5 時間繼電器控制柜

攪拌加水采用計量水泵抽水。在“一體機”旁放置一水桶，從洞外水箱內(nèi)引水自流至水桶內(nèi)，水桶內(nèi)放置計量水泵加水至攪拌罐內(nèi)，加水量根據(jù)施工配比決定[5]。時間繼電器控制干料重量以及計量泵控制水量均通過工藝試驗確定，其配比需滿足試驗配比要求。實驗室最終檢測混凝土質(zhì)量滿足設(shè)計要求，施工質(zhì)量得到了保證。

綜上所述，主洞內(nèi)混凝土襯砌的各個工序均在可控范圍內(nèi)，洞外拌制干料，洞內(nèi)采用攪拌輸送一體機進行二次攪拌直接泵送入倉的方式能夠保證工程施工進度、質(zhì)量和施工安全，節(jié)省了施工成本。

3 結(jié) 語

通過采用洞外干拌、平板車運輸和攪拌輸送一體泵入倉的方式，實現(xiàn)了斜井支洞控制小斷面長距離主洞段混凝土襯砌。在施工過程中，滿足了施工質(zhì)量、進度和安全的要求。整個應用過程緊密結(jié)合現(xiàn)場施工實際，針對斜井運輸安全保證、混凝土澆筑質(zhì)量及進度等問題的嚴峻考驗，分解問題并逐項合理給予解決，并將研究成果及時應用于現(xiàn)場施工過程，通過實際施工驗證，整套研究成果取得了良好效果，為主洞混凝土襯砌施工質(zhì)量、進度、安全提供了支撐和保障。