摘要：水工隧洞是水利水电工程中常见的水工建筑，洞体开挖后为了防止围岩变形或坍塌，要在洞壁施工混凝土衬砌作为永久性的支护结构。本文对水工隧洞衬砌混凝土的施工技术进行了探讨。
关键词：水工隧洞；衬砌混凝土；施工技术
水工隧洞是为满足宣泄洪水、引水发电、灌溉供水、排放泥沙、放空水库、施工导流等工程需要，在地面以下开凿的各种隧洞。隧洞开凿后因为破坏了地层内原有的应力平衡，围岩在应力重分布过程中会产生变形或坍塌，所以要沿隧洞洞身周边进行衬砌，构成永久性的支护结构。衬砌一般分两次进行，第一次为喷射混凝土辅以锚杆支护（初衬），第二次浇筑钢筋混凝土（二衬）[1]。可见，水工隧洞混凝土施工对隧洞日后的安全运行发挥重要作用，因此本文对相关施工技术进行了探讨。
1 初衬混凝土施工技术
1.1 喷射混凝土的方式
喷射混凝土主要有干喷和湿喷两种方法。干喷即将水泥、集料干混均匀，再运至喷射机处添加速凝剂，喷射时在喷口处加水，由于混合效果差，加上干料易产生粉尘，施工环境较差，目前已逐渐被湿喷法所取代。湿喷采用常规混凝土的拌料方法，在喷射机喷嘴处加入速凝剂，并利用压缩空气喷出成型。与干喷相比，湿喷没有粉尘飞扬问题，而且拌合均匀，有助于获得良好的施工效果。此外，还有介于干喷和湿喷之间的潮喷、混合喷两种方法。潮喷可看作干喷的改进型，而混合喷采用干式喷射机结合湿喷特点，工艺复杂，应用较少。
1.2 喷射混凝土制备的要求
与常规混凝土类似，喷射混凝土主要原材料为水泥/矿物掺合料、砂、石、水和外加剂。近年来，钢纤维喷射混凝土应用渐多，可以代替挂网喷射混凝土，配比适当的话，支护安全性更高[2]。水泥宜选用强度42.5的普硅水泥，为了改善混凝土性能可掺加矿物掺合料，如粉煤灰。砂宜选用中砂。石可选用碎石或卵石，粒度一般不超过15mm。外加剂主要是速凝剂，初凝时间≤5min，终凝时间≤10min，另外还可加入高效减水剂。配合比中对砂率和水灰比的控制较为严格，砂率应控制在45%～55%，过低或过高易堵管，且干缩大；水灰比宜控制在0.4～0.45，过低密实性差，过高宜流淌。
1.3 喷射混凝土施工的方法
首先，应做好基面处理，将开挖断面上的浮石、虚渣清理干净，并处理出水点，基面凹凸明显的部位应铲平或填平；如果采用挂网喷射混凝土，应检查固定是否牢靠。喷射作业时，喷嘴距喷射面一般0.8～1.0m，喷射方向与喷射面垂直。隧洞喷射有两种方式，一般采用先墙后拱的做法，但也采用先拱后墙的方法，无论那种方式均应从上至下，并且喷射时轨迹为螺旋运动，后一圈压上前一圈。喷射过程中，保持供料连续和稳定的气压，并采取分段、分部、分块、分层的做法。一次喷射厚度，墙宜6～8cm，拱4～5cm（加速凝剂），经2～3层达到设计厚度。喷射厚度可采用埋入检测钉或钻孔法检测。喷射混凝土终凝后1～2h喷水养护，连续养护7d以上；但气温低于5℃，不应喷水。
2 二衬混凝土施工技术
2.1 二衬施工时机
深埋隧洞应在围岩与初期支护基本稳定以后才能进行，所谓基本稳定是指隧洞周边变形明显下降且趋缓，例如水平收敛<0.2mm/d，拱顶下沉速度<0.15 mm/d，或累计位移值达到极限位移值的80%以上，以及支护表面裂缝已不再发展。浅埋隧洞应及早施工二衬，并且要对二衬进行加强。如果隧洞围岩与初期支护变形过大，以致补强面临较大困难时，应提早施工二衬。
2.2 衬砌施工方法
平洞段洞长超过200m，洞径不变时，底拱采用滑模，边顶拱采用钢模台车效率高且经济；而较短洞段或转弯处宜采用组合钢模；渐变处可采用定型钢模或木模板。斜井或竖井直线段宜采用滑模。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一般流程为：基础清理→立模→安装钢筋→验收→混凝土浇筑→养护→拆模。
2.3 钢筋加工与安装
钢筋加工前应按设计图纸下料，并按下料表成型，加工好的钢筋则必须达到施工图与规范的要求。边顶拱钢筋安装前，应先制作钢筋架立。运输到现场再进行安装，安装顺序一般为划线、排筋、绑扎、焊接。一般要求钢筋绑扎长度为（25～40）d，主筋取上限值，副筋取下限值；焊接搭接单面焊长度应≥10d，双面焊长度应≥5d。钢筋接头在同一截面数量不超过该截面钢筋数量的25%。绑扎好的钢筋应进行固定，避免错位和变形。同时在模板边缘摆放混凝土垫块，以保障钢筋保护层厚度。
2.4 模板结构
以圆形隧洞为例，一般先施工底拱，再施工边顶拱。底拱滑模采用桁架结构，可在轨道上行走，行走动力为液压油缸。桁架下部为模体，由钢板卷制成弧形。模体前部设置振捣仓口。底模采用翻模工艺时，模板采用定型钢模板加工而成。边顶拱钢模台车由行走机构、车架、钢模板及支撑系统、模板调整系统等组成。行走机构可由电动机驱动，车架由钢结构门架加工而成，模板调整系统由液压缸和螺旋千斤顶驱动[3]。台车可在轨道上行走。
2.5 混凝土浇筑
圆形隧洞底拱混凝土可采用翻模与滑模施工。翻模施工采用边浇边立的方法，在混凝土初凝前从下往上翻模，受人工操作影响，平整度较差。而滑模以轨道控制衬砌体型，滑出后可及时进行抹面，平整度较好[4]。以底拱滑模施工为例，混凝土入仓前控制坍落度不超过12cm，接着利用混凝土泵泵送至滑模内，然后从滑模两侧和振捣仓口插入振捣器进行振捣，在振捣仓口振捣时不得触及底部。滑模滑出后人工修整、抹面、压光。滑模滑动时，控制速度1.0～1.5m/h。
台车沿轨道移动到待浇仓位。接着对台车进行定位，包括定出中线、顶模标高和侧模间距。然后支设堵头模板。检查模板符合要求后浇筑混凝土。浇筑时，将泵送混凝土从台车模板最下排开始灌入，至将近平齐窗口时，关闭该窗口；再从下一排窗口处灌入混凝土。采用类似的方法一直灌注到顶部的灌浆口。浇灌混凝土从台车两侧一起灌入，要求混凝土均匀上升，两侧高度差小于等于50cm，前后高度差小于等于60cm，整个混凝土上升速度控制在大约1m/h。混凝土泵管出口与浇筑面的高度差≤2m。台车表面安装有平板振捣器，但侧墙仍然需要插入式振捣。振捣过程中应安排专人观察模板及其支撑有无变形，有问题时必须停下来校正和加固。浇筑到拱顶灌浆口时，应低速灌浆，以免台车因压力过大而变形。
2.6 混凝土养护与脱模
混凝土终凝后就应开始养护，采用洒水方式保持混凝土湿润。一般应连续养护14d以上。拆模时一般应达到混凝土设计强度的50%以上，特殊部位应达到混凝土设计强度的70%以上。拆模时，应避免损坏混凝土表面、边角、棱边。
3 结语
水工隧洞埋于地下，施工条件复杂，作业环境较差，衬砌混凝土工程量大，现代隧洞衬砌施工多采用滑模和台车钢模，可提高施工效率，加快工程进度。在现场施工过程中，必须严格按照设计要求和作业标准进行操作，以有效控制混凝土质量，因而工程技术人员应结合工程情况不断优化和完善施工技术。
参考文献：
[1] 傅鹤林，赵朝阳，欧阳心和，等.隧道安全施工技术手册[M].北京：人民交通出版社，2010.
[2] 袁鸿鹄，李凤罛，张琦伟，等.北京市南水北调工程水工隧洞初期支护方案研究[J].工程地质学报，2014，22（s1）：182-186.
[3] 林芳芳，成义娟，秦洋.溪洛渡水电站右岸泄洪洞有压段混凝土施工技术[J].四川水力发电，2016，35（4）：56-58.
[4] 柴喜洲，张耀威.糯扎渡水电站右岸泄洪洞混凝土模板施工方案研究[J].水利水电技术，2014，45（3）：16-20，23.
论文作者:桑道银
论文发表刊物:《基层建设》2017年3期
论文发表时间:2017/5/5
标签：混凝土论文; 隧洞论文; 台车论文; 水工论文; 钢筋论文; 模板论文; 施工技术论文; 《基层建设》2017年3期论文;