新建水利輸水隧洞斷面形式及混凝土襯砌技術

新建水利輸水隧洞斷面形式及混凝土襯砌技術

供水孔的斷面形狀主要采用圓形截面和門窗截面的形狀。近年來山西省新建水利輸水隧洞工程的不同斷面形式的代表工程中:萬家寨引黃工程北干線1號隧洞工程和張峰水庫供水發(fā)電洞工程為圓形斷面隧洞,張峰水庫輸水總干16號隧洞工程和坪上應急引水(段家莊～甲子灣)隧洞工程為城門形斷面隧洞。針對隧洞不同斷面形式、不同洞徑、不同混凝土襯砌厚度及洞身長度的不同,洞身混凝土襯砌需采用不同的施工方法。1管道洞、發(fā)洞和地面隧道萬家寨引黃北干1號洞位于山西省西北部,始于偏關縣下土寨,終點位于朔州市中溝灣,總長43.696km,無壓隧洞。單段隧洞襯砌混凝土最大長度為789m,洞身采用C25混凝土襯砌,厚度為20cm,襯砌后內徑4.1m。張峰供水發(fā)電洞位于晉城市沁水縣鄭莊鎮(zhèn),總長約480m,洞身采用C25混凝土襯砌,厚度為20cm,襯砌后內徑3.6m。張峰輸水工程16號洞位于晉城市沁水縣鄭莊鎮(zhèn),總長1659m,洞身凈寬2.0m,直墻高1.9m,頂拱拱角135°,半徑1.523m,拱高0.735m。側墻和底板采用C15混凝土襯砌,側墻為25cm,底板為20cm。坪上引水洞位于山西五臺縣境內,全長4221m。底寬3.1m,直墻段高2.6m,拱高0.895m,頂拱中心角120°;洞身采用C25混凝土襯砌,厚度分別為20cm和30cm兩種,洞內設縱向鋼筋混凝土隔墻分隔輸水,墻厚0.3m,高2.6m。2施工方法的選擇2.1萬家寨1號洞的防護結構混凝土運輸采用2m3混凝土罐車運輸至澆筑倉面附近,卸料至洞內安設的混凝土輸送泵中,由混凝土輸送泵泵送入倉。2.2張峰污水處理廠孔身材簡單施工方法在洞口上、下游側空地上各布置一臺混凝土拌和站,在拌和站下安設一臺混凝土輸送泵,由混凝土輸送泵直接泵送入倉。2.3張峰16號通道的材料結構混凝土由礦斗車直接運輸至隧洞澆筑現(xiàn)場附近,底板和側墻人工倒運入倉,頂拱襯砌混凝土由混凝土輸送泵泵送入倉。2.4平鉆孔壁防護結構混凝土運輸采用3m3混凝土罐車運輸至澆筑倉面附近,卸料至洞內安設的混凝土輸送泵內,由混凝土輸送泵泵送入倉。3具體施工方法3.1工藝4:風鉆自流輸送澆筑混凝土洞身底拱混凝土擬采用拖模澆筑,側、頂拱混凝土擬采用定型鋼模臺車澆筑。拖模澆筑工藝流程為:沖洗→測量放線→風鉆打孔→鋼筋安裝→道軌埋設→支?！茉O輸送管→混凝土澆筑→養(yǎng)護。鋼模臺車澆筑工藝流程為:施工縫鑿毛沖洗→鋼筋安裝→粘止水條→預埋灌漿管和排水管→支?！茉O輸送管→混凝土澆筑→拆模→養(yǎng)護。3.1.1混凝土澆筑及壓實底拱比側頂拱混凝土應提前3～5段。底拱混凝土澆筑時采用定型鋼拖模,每一個澆筑段鋼筋安裝完畢后,根據鋼拖模軌距和底拱混凝土面高程在底拱中心安裝供鋼拖模行走的軌道,道軌底部應高出混凝土表面1cm～2cm。鋼拖模長度為2.0m,鋼拖模支撐在鋼軌道上,并在上面壓一定量的配重。底拱襯砌混凝土從里向外進行澆筑,混凝土在洞外集中拌制,由2m3混凝土攪拌車直接運輸至洞內卸料至輸送泵內,由輸送泵泵送入倉。入倉從底拱左右兩側進行,兩邊混凝土澆筑高度均衡上升,每層鋪料厚度不大于50cm,采用軟軸振搗器從兩側進行振搗。在一節(jié)鋼拖模長度范圍內的混凝土澆筑完畢后逐漸向前移動鋼拖模,繼續(xù)向前澆筑混凝土,脫離鋼拖模的底拱混凝土面,人工進行壓面抹光。3.1.2節(jié)定型側頂拱鋼模板拼裝為加快施工進度,主洞側頂拱混凝土可從里向外分塊跳倉澆筑,側頂拱澆筑時采用單節(jié)長度為2.1m的定型鋼模板,每一個澆筑段用4(5)節(jié)定型側頂拱鋼模板進行拼裝。主洞側頂拱混凝土入倉澆筑方法:混凝土熟料運輸同主洞底拱混凝土相同,先從側面模板預留進料口處入料并振搗,混凝土澆筑至低位預留口后將其封堵,混凝土再從高位預留口入料,直至澆筑至最頂面預留入料口。混凝土入倉時應注意兩側要均衡,并在堵頭模板上預留觀察孔,觀察澆筑情況。澆筑時要時刻注意堵頭模板變形、跑漿。側頂拱混凝土采用附著式振搗器振搗。3.2混凝土輸送系統(tǒng)供水發(fā)電洞工程洞身襯砌混凝土施工方法與3.1基本相同,只是混凝土運輸方法不同。將混凝土拌和站直接安置在隧洞進出口,將混凝土輸送泵直接安放在攪拌站出料口下?；炷烈r砌從洞內中部向外澆筑,以減小混凝土輸送距離同時加快澆筑進度。3.2.1拱混凝土的底拱結構底拱混凝土澆筑時采用自制定型鋼拖模,隧洞底拱襯砌混凝土從中間向外進行澆筑。具體施工方法與3.1.1襯砌方法相同。3.2.2混凝土澆筑施工側頂拱混凝土在底拱混凝土澆筑完成100m后,從中間向進出口倒退法澆筑。混凝土澆筑采用鋼模臺車施工。具體施工方法與3.1.2襯砌方法相同。3.3類圍巖段隧道混凝土澆筑16號隧洞對于Ⅲ、Ⅳ類圍巖洞段,只對直墻和底板進行襯砌混凝土;對于Ⅴ類圍巖洞段,全斷面襯砌混凝土。隧洞混凝土澆筑在隧洞全部貫通后進行,由內向外施工。隧洞開挖完工后,將電瓶車軌道抬高至隧洞底板高程以上重新安裝一次,并將礦斗車車斗改為下開式,以方便混凝土入倉。3.3.1整理入倉,設備墊鋪底板混凝土熟料由電瓶車運輸至施工現(xiàn)場直接卸料入倉,人工攤鋪,50軟軸振搗器振搗密實,頂面平板振搗器振搗。底板混凝土采用跳倉法澆筑,先澆一、三、五塊,后澆二、四、六塊。3.3.2分層澆筑成型側墻混凝土澆筑在底板混凝土強度達到設計要求后進行,同樣采用跳倉法進行澆筑。混凝土由電瓶車運輸至澆筑現(xiàn)場后,先卸料至底板上,而后由人工鏟料翻運入倉,軟軸振搗器振搗。側墻一次分層澆筑成型,每層澆筑厚度不大于40cm。側墻模板安裝時在墻體中部和頂部每2m預留一進料口,以方便混凝土入倉和搗實,混凝土澆筑至預留口時再將模板安裝好。3.3.3機內卸料至混凝土輸送泵內卸料洞口Ⅴ類圍巖頂拱混凝土熟料直接從攪拌機內卸料至混凝土輸送泵內,由輸送泵泵送入倉,附著式振搗器振搗密實。頂拱模板采用小鋼模,滿堂紅腳手架進行支撐。3.4錨索混凝土澆筑輸水隧洞混凝土包括隧洞襯砌混凝土和隔墻混凝土。對于Ⅲ類圍巖洞段,只對直墻和底板襯砌混凝土;對于Ⅳ類圍巖洞段,全斷面襯砌鋼筋混凝土;隔墻混凝土位于整條隧洞中部。隧洞混凝土澆筑在隧洞全部貫通后進行,由內向外施工。隧洞混凝土跳倉澆筑,每三段為一個循環(huán),每一循環(huán)的三段混凝土同時澆筑。無頂拱段分底板和墻體兩次澆筑成型,有頂拱段底板澆筑一次,墻體和頂拱澆筑一次。前期先集中進行底板混凝土的施工,先澆一、三、五段,再澆二、四、六段。待底板混凝土施工6段后,進行墻體混凝土的施工,后期底板和墻體混凝土穿插進行,底板混凝土始終超前于墻體混凝土2～3個循環(huán)(6～9段)。每澆筑完成一個循環(huán)的混凝土后,將模板移運至下一循環(huán)。為方便混凝土泵送入倉,盡量將輸送泵安設在距離澆倉位最近的部位,根據澆筑順序,輸送泵輸送距離為60m～120m。3.4.1混凝土基礎底板混凝土熟料由3m3混凝土罐車運輸至隧洞內,卸料至混凝土輸送泵泵送入倉,人工攤鋪,軟軸振搗器和平板振搗器振搗。3.4.2墻分層澆筑法側墻及隔墻混凝土同樣由混凝土輸送泵泵送入倉,軟軸振搗器振搗密實。對于無頂拱段,混凝土直接從上部入倉口進料,側墻和隔墻一次澆筑成型,倉內分層鋪料,每層鋪料厚度不大于50cm;對于有頂拱段,側墻、中隔墻和頂拱一次分層澆筑成型,側墻混凝土先從模板中上部每隔3m預留的入倉口進料,待混凝土澆筑至預留入倉口高度后,及時封閉入倉口,接著再從頂部進料口入倉,完成側墻上部和頂拱混凝土的澆筑。為保證混凝土結構的澆筑尺寸,應先澆筑中隔墻,后澆筑兩側側墻,兩側側墻應均衡下料澆筑。4錨點混凝土施工萬家寨引黃北干1號隧洞前期已襯砌成型部分隧洞,混凝土運輸距離最遠處可達2km,混凝土運輸采用小型混凝土罐車直接運輸至澆筑部位附近,既可保證混凝土質量,又便于混凝土直接卸料至混凝土輸送泵內。混凝土襯砌采用泵送混凝土和鋼模臺車施工,降低人工支模工作量,節(jié)約人工;提高了澆筑速度,縮短了施工工期。張峰供水發(fā)電洞混凝土襯砌分兩個工作面從內向外進行施工,單個工作面襯砌長度約為240m?；炷劣苫炷凛斔捅弥苯颖盟椭翝仓}內,這樣混凝土運輸減少了水平運輸。洞身模板采用鋼模臺車施工,同樣可節(jié)約人工,縮短工期,保證混凝土澆筑質量。張峰輸水16號隧洞混凝土襯砌分兩個工作面從內向外進行施工,單個工作面襯砌長度約為830m,混凝土運輸設備采用前期石方開挖出渣設備電瓶車牽引礦斗車運輸。將礦斗車軌道直接安設至隧洞進出口混凝土攪拌機下,由礦斗車直接運輸混凝土至澆筑部位,底板直接入倉,側墻人工翻倒入倉。由于隧洞斷面較小,混凝土運輸直接采用出渣設備,不需另增加混凝土運輸設備,降低設備投入;底板可直接入倉,減少其它運輸設備的倒運情況;側墻墻體較薄,人工翻倒入倉,增加了人工,加大勞動強度;頂拱襯砌位于隧洞進出口至洞內50m范圍內,混凝土由輸送泵直接泵送入倉,可減少混凝土水平運輸。隧洞側墻混凝土襯砌投入了較多的人工,但相對于其它混凝土入倉方法,比較經濟合理。側墻模板支撐采用內拉內頂式,不影響洞身施工空間。坪上引水隧洞(段家莊～甲子灣)混凝土襯砌分兩個工作面從內向外進行施工,單個工作面襯砌長度約為2110m。混凝土水平運輸采用3m3混凝土罐車運輸,由于隧洞為隔墻分隔輸水,隧洞襯砌模板支撐后,沒有空間可利用,混凝土入倉只能采用混凝土輸送泵泵送入倉。以上各隧洞根據不同斷面形式、不同洞身長度以及不同襯砌厚度而采取的不同混凝土襯砌方法。隧洞混凝土襯砌施工根據隧洞的長度、隧洞前期開挖設備的利用