水工隧洞預應力內襯施工關鍵技術研究

韓雪東

(肇源縣灌排中心，黑龍江 肇源 166500)

1 工程概況

南水北調中線穿黃工程是穿越黃河的中線總干渠建筑物，工程位于河南省鄭州市京廣鐵路橋上游約30km處，關鍵性工程為穿越黃河的盾構隧洞。穿黃工程為Ⅰ等工程，工程設計流量為265m3/s，由南岸明渠、穿黃隧洞段、退水、進水口建筑物、北岸明渠及北岸倒虹吸等輸水建筑物組成[1]。

穿黃隧洞為盾構法施工，圓斷面內徑7.0m，外徑8.7m，雙層鋼筋混凝土襯砌結構，襯砌間設有排水墊層通道[2]。外襯厚40cm，混凝土等級C50W12F200，管片結構由徑向等分7塊預制塊錯縫拼接，每環寬度1.6m。穿黃隧洞斷面圖，見圖1。

2 預應力內襯底板施工技術

底板施工采用跳倉法，施工工藝包括：外襯管片手孔回填→底層鋼筋安裝→環錨波紋管安裝→架立鋼筋的安裝→銅止水底部模板安裝→銅止水安裝→PVC管的安裝(端頭瀝青涂刷、麻片、1cm泡沫板包裹)→面層鋼筋安裝→端頭、側面模板安裝→混凝土澆筑與養護。

2.1 外襯管片手孔封堵

外襯管片手孔封堵包括環向與縱向手孔封堵。封堵程序如下：

1)高壓水先清洗底板管片，清理盾構掘進殘留泥漿。

2)鑿毛處理手孔面，鑿除混凝土表面乳皮，厚度為3-5mm，待粗骨料出現后進行高壓風清理。

3)封填時充分振搗C35微膨脹混凝土，以保證混凝土密實。

4)螺栓手孔封填至頂面，保持和管片內弧面相同，并人工收面。

5)螺栓手孔封填完成后按照設計要求進行灑水養護。

圖1 穿黃隧洞斷面圖

2.2 通道鋼筋架設

架設材料采用直徑18mm螺紋鋼，首先在底板焊接施工支架，架設與洞軸線同向的通道鋼筋，直徑18mm，每0.75m間隔施工，橫斷面方向架設5根直徑18mm的安全通道鋼筋，最后用8根鐵絲將4cm厚模板與通道鋼筋綁扎牢固。調倉澆筑施工圖，見圖2。

圖2 跳倉澆筑施工圖

2.3 內襯底板PVC管施工措施

內襯底板PVC排水管分布圖，見圖3。

圖3 內襯底板PVC排水管分布圖

內襯底板設計三條排水通道，直徑為中間300mm兩邊250mm。縱向排水管連續穿過內襯分段接縫，接頭控制在分段接縫1m外，接縫處的排水管50cm處用瀝青麻片和棕繩包扎兩道。內襯30mm滲水管設置在后澆段分縫處，直接接入直徑250mm排水管。外襯滲水管在拱墻與底板接縫位置，施工段4.8m，接入直徑300mm排水管[4]。

2.4 鋼筋及波紋管施工

鋼筋施工順序：底板清理→測量定位放線→綁扎外層鋼筋→預埋件安裝→架立筋焊接→面層鋼筋安裝。

在底板外層鋼筋固定位置安裝波紋管，從側模預留孔穿入鋼筋層內。

1)制作下料：底板波紋管下料長度為5m，保證波紋管伸出于端模板40-50cm。

2)安裝固定：高位槽波紋管固定在結構筋上選用直徑8mm U形鋼筋卡，低位槽波紋管非變軌部分固定在環向筋上，變軌部分增設直徑12mm的軌道筋。波紋管軌線控制圖，見圖4。

圖4 波紋管軌線控制圖

施工方法：預先在放置波紋管的鋼筋上焊接固定U形卡，間距1.5m，波紋管每間隔1m用鐵絲綁扎一道，防止澆筑時波紋管和鋼筋錯位。

3)防滲及檢查：輕微破損的波紋管用膠帶纏繞3-4圈將漏點封堵，布片封堵波紋管兩端。混凝土澆筑完成后檢查波紋管暢通性，最后進行封堵波紋管。

2.5 止排水及伸縮縫布置

伸縮縫止水材料為紫銅止水片，紫銅止水片物理力學指標表，見表1。

表1 紫銅止水片物理力學指標表

為防止止水片發生變形，按設計位置跨縫對中安裝，并用托架、卡具定位。

3 預應力內襯底板施工技術

3.1 管片手孔及嵌縫處理

1)管片手孔回填：鑿毛前先清理管片手孔，電鎬鑿毛，鑿除厚度3-5mm。

2)聚硫密封膠嵌縫的施工工藝：管片縫修補→清理環、縱縫→涂刷底涂→嵌填聚硫密封膠→固化、養護。

3)底板與邊頂拱接觸縫面的處理：底板與拱墻接縫處需進行二次鑿除，并用高壓水槍沖洗。

3.2 排水彈性墊層鋪設

排水彈性墊層材料為格柵復合土工布，自外向里分別為：①150g土工布；②6.3mm厚排水格柵；③250g土工布疊合而成。土工布與格柵黏結良好，確保墊層整體穩定性。

3.3 預應力內襯邊頂拱混凝土澆筑施工技術

管片手孔回填圖，見圖5；穿黃隧洞內壁面展視圖，見圖6。

圖5 管片手孔回填圖

圖6 穿黃隧洞內壁面展視圖

穿黃隧洞預應力內襯邊頂拱部分預埋件多、錨具槽鋼筋密集，需研究施工前預應力內襯邊頂拱混凝土快速施工工藝，同時驗證內襯各級配混凝土實際施工的可操作性，以便確定澆筑施工順序[5]。結合洞內、外試驗模擬成果，洞內邊頂拱混凝土施工方法主要包括：

1)鋼模臺車的高低位預留槽附近開窗口，作為混凝土下料和振搗通道。窗口共45個，其中左側21個，右側21個，頂拱3個。鋼模臺車開窗示意圖，見圖7。

圖7 鋼模臺車開窗示意圖

2)選用混凝土級配為1級、出機口坍落度22cm左右、擴散度保持在50-65cm。混凝土對稱下料，自下往上澆筑，攤鋪厚度<50cm，臺車兩側下料高差<100cm。

3)高、低位槽以下振搗采用軟軸振搗棒、高頻附著式振動器，頂拱采用低頻附著式振動器。

3.4 混凝土拆模及養護

混凝土澆筑24h后拆端頭模板，28h后拆除鋼模臺車，脫模后利用高壓水槍噴霧養護，養護時間14d。

4 結 論

文章根據南水北調中線穿黃工程的特點，分析預應力襯砌內襯底板、邊頂拱施工的各項施工工藝，針對內襯邊頂拱預埋件多、預留槽鋼筋分布密集提出實際解決方案，并對對邊頂拱的混凝土澆筑施工工序、工法進行重點研究，形成一套完整的內襯施工技術方案。所得成果對水工隧道預應力施工技術具有一定的指導價值。