菲律賓大馬尼拉供水工程隧洞混凝土襯砌施工.pdf

水利水電技術第4 5 卷2 0 1 4 年第7 期 菲律賓大馬尼拉供水工程隧洞 混凝土襯砌施工 張麗，王小兵，張美麗，宿希鳳，王江 ( 中國水利電力對外公司，北京1 0 0 1 2 0 ) 摘要：針對大馬尼拉供水項目3 7in 直徑、20 6 5m 長供水隧洞混凝土襯砌，采用三套全圓針粱式 鋼模臺車快速施工，在通風、排水、供電、混凝土運輸?shù)确矫娌扇×艘幌盗写胧瑥亩鴮崿F(xiàn)了保護層 開挖支護、混凝土襯砌、灌漿消缺、底板清理等多工序最大限度的平行交叉作業(yè)，保證了施工速度和 工程質(zhì)量，為項目提前通水起到了決定性作用。 關鍵詞：隧洞；混凝土襯砌；大馬尼拉供水工程；菲律賓 中圖分類號：T V 5 5 4 1 4 文獻標識碼：B文章編號：1 0 0 0 0 8 6 0 ( 2 0 1 4 ) 0 7 0 0 5 4 0 3 C o n s t r u ct io no fco n cr e t elin in go fw a t e rs u p p lyt u n n e lf o rA n g a tW a t e rU t iliz a t io na n dA q u e d u ct I m p r o v e m e n tP r o j e ctinP h ilip p ille s Z H A N GL i，W A N GX ia o b in g ，Z H A N GM e ili，S UX if e n g ，W A N GJ ia n g ( C h in aI n t e r n a t io n a lW a t e r E le ct r icC o r p o r a t io n ，B 西in g1 0 0 1 2 0 ，C h in a ) A b s t r a ct ：A im in ga t t h eco n s t r u ct io no ft h elin in go ft h ew a t e rs u p p lyt u n n e lf o rA n g a tW a t e rU t iliz a t io na n dA q u e d u ctI m p r o v e m e n tP r o j e ctint h eP h ilip p in e s ，t h r e es e t so ff u ll s e ct io ns t e e lf o r mj u m b oo fn e e d le - b e a mt y p ea F ea d o p t e df o rt h er a p idco n s t r u c t io n ，w h iles e r ie so ft e ch n ica lm e a s u r e sint h ea s p e ct ss u cha sv e n t ila t io n ，d r a in a g e ，p o w e rs u p p lya n dco n cr e t et r a n s p o r t a t io n ， e t ca let a k e na sw e llT h e r e f o r e ，t h ep a r a lle la n dcr o s sw o r k in ga m o n gs e v e r a l w o r k in gp r o ce d u r e s ，ie t h ee x ca v a t io na n ds u p p o r to fp r o t e ct io nla y e r ，co n cr e t elin in g ，g r o u t in gr e p a ir in g ，a n df lo o rcle a n in g ，e t e isr e a liz e da tt h e 懈im u ms e r e ，a n dt h e n t h eco n s t r u ct io nq u a lit yise n s u r e d ，w h ichp la y sad e cis iv er o lef o rs u p p ly in gw a t e rina d v a n ce K e yw o r d s ：w a t e rs u p p lyt u n n e l；co n cr e t elin in g ；A n g a tW a t e rU t iliz a t io na n dA q u e d u ctI m p r o v e m e n tP r o j e ct ；t h eP h ilip p in e s 1 工程概況 菲律賓大馬尼拉供水項目A Q 一6 號管線全長 9 8 8 1k m ，在業(yè)主擁有的6 0m 路權范圍內(nèi)已經(jīng)有5 條輸水管線正在運行，A Q 一6 號管線主要布置在正 在供水的A Q 一1 與A Q 一4 供水管道之間，平均距離 不足5m 。該項目主要包括3 條總長度為33 9 6m 的 引水隧洞，襯砌后隧洞直徑為3 7m ；4 段總長度為 64 8 5m 的引水鋼管，內(nèi)徑為3 3m 。最長的6 供水 隧洞長20 6 5m ，縱向坡度0 0 2 3 ，開挖斷面為馬 蹄形，根據(jù)不同的圍巖特征初期采取網(wǎng)噴、鋼支撐噴 鋼纖維混凝土等支護，后期素混凝土襯砌、襯砌厚度 2 5 0m m 、襯后直徑3 7m 圓形，襯后回填灌漿。前 期采用兩臺懸臂式掘進機從進出口兩端相向開挖，是 項目的關鍵線路的咽喉工程，關系到整個項且的通水 工期。 2 工程特點 2 1 施工環(huán)境復雜。工程難度大 隧洞所穿過巖層均為松軟破碎的第三、四紀覆蓋 層，并從正在運行的老管線中間穿過，相鄰管線漏水 嚴重，巖層極易泥化。為了減少底板擾動及方便運輸 車輛通行，隧洞開挖時不僅留設了部分保護層，而且 收稿日期：2 0 1 3 1 1 - 2 0 作者筒貧：張麗( 1 9 8 4 一) ，女，寧夏人，工程師，業(yè)務經(jīng)理。 W a t e rR e s o u r ce sa n db ly d r o p o w e rE n g in e 州n gV 0 1 4 5N o 7 張麗，等菲律賓大馬尼拉供水工程隧洞混凝土襯砌施工 王整墅幽 地- - - 貌線 6m ，混凝土罐車 3 堂m 懶，掣H B T - 6 0 4 0 尷必攀臺一戶彥篙蠛琴 至洞口 底板未清理段 圖1 施工方案示意 又鋪設了砂礫料道路。因此，不但底板清理工程量 大、嚴重制約混凝土施工，而且底板支護后仍比較松 軟，對襯砌臺車行走、倉號準備等帶來困難，還不同 程度地影響混凝土襯砌質(zhì)量和速度。 2 2 施工布置復雜，輔助工程量大 隧洞斷面小、距離長，在襯后的底板上鋪設砂礫 料方能勉強滿足小型混凝土罐車洞內(nèi)運輸要求，增加 了道路鋪設及清理工序；洞內(nèi)空間受限，起吊設備難 以進洞，鋼模臺車無法在洞內(nèi)組裝就位；洞內(nèi)供電、 通風、排水等設施布置困難，洞內(nèi)運輸更加困難，而 混凝土運輸成為了影響施工的關鍵因素；因此不但輔 助工序占用了較多的直線工期，而且嚴重制約了混凝 土襯砌速度。 2 3 施工管理復雜。工期壓力大 業(yè)主一再要求縮短工期，20 6 5in 的隧洞襯砌及 灌漿僅有不足6 個月的施工時間，月施工強度不能低 于3 6 0m ，清底、支護、襯砌、灌漿、消缺、清理等 施工工序必須交叉進平行作業(yè)；對施工組織、資源配 置、現(xiàn)場管理等提出了更高的要求。 3 施工方案 基于該工程的特點，結合項目的具體情況， 依照充分利用已有資源、最大限度地平行作業(yè)、 全力滿足工期要求的原則，采取了如下施工方案 ( 見圖1 ) 。 3 1 混凝土襯砌 三套全圓針梁式鋼模臺車( 1 套1 2m 、2 套1 5 m ) 由出口向進口方向調(diào)倉襯砌，即：三套臺車均在 出口組裝完成；第一套臺車隨底板清理支護每隔三倉 襯砌一倉( 倉號順序4 、8 、1 2 、1 6 ，依次類推) ， 在特殊部位( 塌方區(qū)、底板松軟地帶、不穩(wěn)定地層、 漏水嚴重區(qū)域等) 以及視底板清理速度也可適時襯 砌；第二套臺車每隔三倉襯砌一次( 倉號順序2 、6 、 1 0 、1 4 ，依次類推) ；第三套臺車按1 、3 、5 、 7 順序進行補倉。 水利水電技術第4 5 卷2 0 1 4 年第7 期 H B T - 6 0 4 0 混凝土泵 洞內(nèi)混凝 土礫墊路 3 2 混凝土運輸 在地表交通便利位置( 距隧洞出口4 7 5m 、11 5 6 n l、17 3 8m ) 設置三個直徑3 0 0m m 的混凝土垂直輸 料孑L ( 孔深3 7n l、2 7m 、1 5m ) ，在孑L 內(nèi)安裝1 5 9m m 直徑鋼管、在管口及管內(nèi)采取緩降措施，混凝土罐 車從集中混凝土拌和站運至輸料孔上口卸人集料 槽、沿輸料管溜入停在洞內(nèi)孔口下方的小混凝土罐 車內(nèi)，就近運至使用地點，用混凝土泵人倉。對于 第二、三套臺車每襯砌一個循環(huán)后，在底拱上鋪設 砂礫料道路。 3 3 保護層開挖支護 利用小挖掘機配合挖掘式扒渣機由隧洞出口向進 口方向清理，小型自卸汽車運輸，根據(jù)底板開挖穩(wěn)定 情況及時進行噴鋼纖維混凝土支護，必要時進行鋼支 撐加固；對于特殊地帶適時利用第一套臺車襯砌，確 保施工安全。 3 4 輔助工程 輔助工程如下：( 1 ) 供電，在集中輸料孔上方 安裝發(fā)電設備、沿孔內(nèi)安設電纜向洞內(nèi)供電，就近 接入用電設備；( 2 ) 供風，在洞口安裝空壓機，敷 設供風管道向洞內(nèi)供風；( 3 ) 供水，在出口安裝高 壓水泵敷設管路向洞內(nèi)供水；( 4 ) 排水，采取抽排 相結合的方式，即沿隧洞布設集中排水溝并安裝集 中排水管，在不同地點設積水坑、安裝水泵排人集 中排水管排至洞外沉淀池；( 5 ) 通風，采用混合式 通風，即在出口安裝風機通過膠質(zhì)風筒向洞內(nèi)壓入 新鮮風流，在洞內(nèi)灌漿、襯砌、清底等施工地點安 裝小風機進行擴散通風以增加風流循環(huán)、降低溫 度，在進口安裝風機進行抽出式通風以減少回風流 阻力、增加負壓。 3 5 灌漿及消缺 隨混凝土襯砌的進行滯后一定距離，采取平行作 業(yè)完成灌漿及消缺，即當開始使用輸料孔供料后，即 可進行灌漿及消缺工作；利用混凝土襯砌時段( 洞內(nèi) 罐車不通行區(qū)段) 進行鉆孔、灌漿、消缺等工作，必 張麗，等菲律賓大- B 尼拉供水工程隧洞混凝土襯砌施“ 3 - 須給洞內(nèi)道路鋪設留足時間，保證混凝土襯砌的順利 進行。 3 6 道路清理 利用挖掘式裝載機裝入小自卸車運抵洞外。 4 施工中出現(xiàn)的問題及對策 4 1 洞內(nèi)混凝土運輸速度慢。嚴重制約襯砌速度和 質(zhì)量 由于洞內(nèi)小混凝土罐車有效容積只有2 5m 3 ， 而每襯砌一倉混凝土( 平均7 0m 3 左右) 需要往返近 3 0 趟，且重車必須倒車行駛，隨著運輸距離的變化， 平均每趟往返時間超過2 0m in ，因此每倉襯砌時間平 均在1 0h 以上。這樣，第一套臺車襯砌占用了較多 的保護層開挖支護時間，使本來就不輕松的保護層開 挖工作變礙更加緊張，第二、三套臺車的襯砌質(zhì)量和 速度也受到了嚴峻挑戰(zhàn)。針對這種情況，首先調(diào)整了 混凝土配合比，添加緩凝劑延緩混凝土初凝時間，確 保施工質(zhì)量；其次改造混凝土罐車、增大容積、提高 卸載效率，減少運輸時間；其三，合理工序安排，加 強勞動組織，加快臺車移動、封堵、止水安裝等準備 工作速度，提高襯砌循環(huán)率；同時最大限度地發(fā)揮輸 料孔的作用，充分利用混凝土泵的有效輸送距離，盡 力提高混凝土襯砌速度。 4 2 隧洞底板松軟，保護層開挖支護、臺車行走困難 受特殊地層及相鄰管線漏水的影響，底板保護層 開挖清理十分困難，支護工程量增大，特別是支護后 的底板承載能力有限，自重7 0t 的鋼模臺車不但行走 困難，而且底板支護易遭到損壞，還出現(xiàn)了不同程度 的臺車傾斜現(xiàn)象，影響了施工速度。為此，一是改造 臺車支座形式，加大支座觸地面積，盡可能減少觸地 比壓；二是底板支護時在固定位置增設了鋼支撐加強 支護，進一步防止底板支護被破環(huán)，保證臺車安全可 靠行走。 4 3 施工工序變換頻繁，平行作業(yè)難度大 由于混凝土襯砌已經(jīng)占用了較多的時間，隨著襯 砌距離的延伸，道路鋪設越來越困難，占用工序時間 越來越長；留給鉆孑L 、灌漿、消缺工作時問越來越 少，平行作業(yè)難度越來越大；為了給襯砌留足時間、 保證進度，時常出現(xiàn)斷續(xù)停頓，造成灌漿及消缺嚴重 滯后，給本來就十分緊張的工期增加了壓力。因此， 為盡可能保證灌漿與襯砌、消缺與收尾基本同步，確 ?？偣て?，采取了如下措施：一是最大限度地平行作 業(yè)( 即灌漿的鉆孔工作在混凝土待強期間利用針梁作 工作平臺超前完成的同時，影響交通的消缺等工作安 排在襯砌期間加強力量完成) 。二是充分發(fā)揮輸料孔 的作用( 灌漿設備不進洞，布置在洞外及輸料孔上 方，利用高壓管供料；道路鋪設的砂礫料利用輸料孔 輸料，減少洞內(nèi)運輸距離，節(jié)約鋪路時間，給灌漿、 襯砌創(chuàng)造便利條件) 。三是提前開始尾工處理，砂礫 道路清理是最大的收尾項目，如果在襯砌完成后開始 清理，將嚴重影響工期，根據(jù)施工具體情況，首先充 分利用第一套臺車( 即第一套臺車運行至進口2 0 0m 時開始連續(xù)襯砌，提高了襯砌速度，大大緩解了二、 三套臺車襯砌壓力) ；其次減少砂礫料道路的鋪設長 度( 即第二套臺車在距離三號輸料孔1 5 0m 的位置 時，施工道路不再延伸，利用混凝土泵直接入