新建水利輸水隧洞斷面形式及混凝土襯砌技術(shù)

新建水利輸水隧洞斷面形式及混凝土襯砌技術(shù)

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(hào)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(hào)隧洞工程和坪上應(yīng)急引水(段家莊～甲子灣)隧洞工程為城門形斷面隧洞。針對(duì)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(hào)洞位于山西省西北部,始于偏關(guān)縣下土寨,終點(diǎn)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(nèi)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(nèi)徑3.6m。張峰輸水工程16號(hào)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(cè)墻和底板采用C15混凝土襯砌,側(cè)墻為25cm,底板為20cm。坪上引水洞位于山西五臺(tái)縣境內(nèi),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(nèi)設(shè)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(hào)洞的防護(hù)結(jié)構(gòu)混凝土運(yùn)輸采用2m3混凝土罐車運(yùn)輸至澆筑倉面附近,卸料至洞內(nèi)安設(shè)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(cè)空地上各布置一臺(tái)混凝土拌和站,在拌和站下安設(shè)一臺(tái)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(hào)通道的材料結(jié)構(gòu)混凝土由礦斗車直接運(yùn)輸至隧洞澆筑現(xiàn)場(chǎng)附近,底板和側(cè)墻人工倒運(yùn)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(hù)結(jié)構(gòu)混凝土運(yùn)輸采用3m3混凝土罐車運(yùn)輸至澆筑倉面附近,卸料至洞內(nèi)安設(shè)的混凝土輸送泵內(nèi),由混凝土輸送泵泵送入倉。3具體施工方法3.1工藝4:風(fēng)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(cè)、頂拱混凝土擬采用定型鋼模臺(tái)車澆筑。拖模澆筑工藝流程為:沖洗→測(cè)量放線→風(fēng)鉆打孔→鋼筋安裝→道軌埋設(shè)→支?！茉O(shè)輸送管→混凝土澆筑→養(yǎng)護(hù)。鋼模臺(tái)車澆筑工藝流程為:施工縫鑿毛沖洗→鋼筋安裝→粘止水條→預(yù)埋灌漿管和排水管→支?！茉O(shè)輸送管→混凝土澆筑→拆?！B(yǎng)護(hù)。3.1.1混凝土澆筑及壓實(shí)底拱比側(cè)頂拱混凝土應(yīng)提前3～5段。底拱混凝土澆筑時(shí)采用定型鋼拖模,每一個(gè)澆筑段鋼筋安裝完畢后,根據(jù)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(yīng)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(jìn)行澆筑,混凝土在洞外集中拌制,由2m3混凝土攪拌車直接運(yùn)輸至洞內(nèi)卸料至輸送泵內(nèi),由輸送泵泵送入倉。入倉從底拱左右兩側(cè)進(jìn)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(cè)進(jìn)行振搗。在一節(jié)鋼拖模長度范圍內(nèi)的混凝土澆筑完畢后逐漸向前移動(dòng)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(jìn)行壓面抹光。3.1.2節(jié)定型側(cè)頂拱鋼模板拼裝為加快施工進(jìn)度,主洞側(cè)頂拱混凝土可從里向外分塊跳倉澆筑,側(cè)頂拱澆筑時(shí)采用單節(jié)長度為2.1m的定型鋼模板,每一個(gè)澆筑段用4(5)節(jié)定型側(cè)頂拱鋼模板進(jìn)行拼裝。主洞側(cè)頂拱混凝土入倉澆筑方法:混凝土熟料運(yùn)輸同主洞底拱混凝土相同,先從側(cè)面模板預(yù)留進(jìn)料口處入料并振搗,混凝土澆筑至低位預(yù)留口后將其封堵,混凝土再從高位預(yù)留口入料,直至澆筑至最頂面預(yù)留入料口?；炷寥雮}時(shí)應(yīng)注意兩側(cè)要均衡,并在堵頭模板上預(yù)留觀察孔,觀察澆筑情況。澆筑時(shí)要時(shí)刻注意堵頭模板變形、跑漿。側(cè)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(yùn)輸方法不同。將混凝土拌和站直接安置在隧洞進(jìn)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(nèi)中部向外澆筑,以減小混凝土輸送距離同時(shí)加快澆筑進(jìn)度。3.2.1拱混凝土的底拱結(jié)構(gòu)底拱混凝土澆筑時(shí)采用自制定型鋼拖模,隧洞底拱襯砌混凝土從中間向外進(jìn)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(cè)頂拱混凝土在底拱混凝土澆筑完成100m后,從中間向進(jìn)出口倒退法澆筑。混凝土澆筑采用鋼模臺(tái)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(hào)隧洞對(duì)于Ⅲ、Ⅳ類圍巖洞段,只對(duì)直墻和底板進(jìn)行襯砌混凝土;對(duì)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(jìn)行,由內(nèi)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(shè)備墊鋪底板混凝土熟料由電瓶車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)直接卸料入倉,人工攤鋪,50軟軸振搗器振搗密實(shí),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(cè)墻混凝土澆筑在底板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行,同樣采用跳倉法進(jìn)行澆筑?；炷劣呻娖寇囘\(yùn)輸至澆筑現(xiàn)場(chǎng)后,先卸料至底板上,而后由人工鏟料翻運(yùn)入倉,軟軸振搗器振搗。側(cè)墻一次分層澆筑成型,每層澆筑厚度不大于40cm。側(cè)墻模板安裝時(shí)在墻體中部和頂部每2m預(yù)留一進(jìn)料口,以方便混凝土入倉和搗實(shí),混凝土澆筑至預(yù)留口時(shí)再將模板安裝好。3.3.3機(jī)內(nèi)卸料至混凝土輸送泵內(nèi)卸料洞口Ⅴ類圍巖頂拱混凝土熟料直接從攪拌機(jī)內(nèi)卸料至混凝土輸送泵內(nèi),由輸送泵泵送入倉,附著式振搗器振搗密實(shí)。頂拱模板采用小鋼模,滿堂紅腳手架進(jìn)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(duì)于Ⅲ類圍巖洞段,只對(duì)直墻和底板襯砌混凝土;對(duì)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(jìn)行,由內(nèi)向外施工。隧洞混凝土跳倉澆筑,每三段為一個(gè)循環(huán),每一循環(huán)的三段混凝土同時(shí)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(jìn)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(jìn)行墻體混凝土的施工,后期底板和墻體混凝土穿插進(jìn)行,底板混凝土始終超前于墻體混凝土2～3個(gè)循環(huán)(6～9段)。每澆筑完成一個(gè)循環(huán)的混凝土后,將模板移運(yùn)至下一循環(huán)。為方便混凝土泵送入倉,盡量將輸送泵安設(shè)在距離澆倉位最近的部位,根據(jù)澆筑順序,輸送泵輸送距離為60m～120m。3.4.1混凝土基礎(chǔ)底板混凝土熟料由3m3混凝土罐車運(yùn)輸至隧洞內(nèi),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(cè)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(shí)。對(duì)于無頂拱段,混凝土直接從上部入倉口進(jìn)料,側(cè)墻和隔墻一次澆筑成型,倉內(nèi)分層鋪料,每層鋪料厚度不大于50cm;對(duì)于有頂拱段,側(cè)墻、中隔墻和頂拱一次分層澆筑成型,側(cè)墻混凝土先從模板中上部每隔3m預(yù)留的入倉口進(jìn)料,待混凝土澆筑至預(yù)留入倉口高度后,及時(shí)封閉入倉口,接著再從頂部進(jìn)料口入倉,完成側(cè)墻上部和頂拱混凝土的澆筑。為保證混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑尺寸,應(yīng)先澆筑中隔墻,后澆筑兩側(cè)側(cè)墻,兩側(cè)側(cè)墻應(yīng)均衡下料澆筑。4錨點(diǎn)混凝土施工萬家寨引黃北干1號(hào)隧洞前期已襯砌成型部分隧洞,混凝土運(yùn)輸距離最遠(yuǎn)處可達(dá)2km,混凝土運(yùn)輸采用小型混凝土罐車直接運(yùn)輸至澆筑部位附近,既可保證混凝土質(zhì)量,又便于混凝土直接卸料至混凝土輸送泵內(nèi)?；炷烈r砌采用泵送混凝土和鋼模臺(tái)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(gè)工作面從內(nèi)向外進(jìn)行施工,單個(gè)工作面襯砌長度約為240m。混凝土由混凝土輸送泵直接泵送至澆筑倉內(nèi),這樣混凝土運(yùn)輸減少了水平運(yùn)輸。洞身模板采用鋼模臺(tái)車施工,同樣可節(jié)約人工,縮短工期,保證混凝土澆筑質(zhì)量。張峰輸水16號(hào)隧洞混凝土襯砌分兩個(gè)工作面從內(nèi)向外進(jìn)行施工,單個(gè)工作面襯砌長度約為830m,混凝土運(yùn)輸設(shè)備采用前期石方開挖出渣設(shè)備電瓶車牽引礦斗車運(yùn)輸。將礦斗車軌道直接安設(shè)至隧洞進(jìn)出口混凝土攪拌機(jī)下,由礦斗車直接運(yùn)輸混凝土至澆筑部位,底板直接入倉,側(cè)墻人工翻倒入倉。由于隧洞斷面較小,混凝土運(yùn)輸直接采用出渣設(shè)備,不需另增加混凝土運(yùn)輸設(shè)備,降低設(shè)備投入;底板可直接入倉,減少其它運(yùn)輸設(shè)備的倒運(yùn)情況;側(cè)墻墻體較薄,人工翻倒入倉,增加了人工,加大勞動(dòng)強(qiáng)度;頂拱襯砌位于隧洞進(jìn)出口至洞內(nèi)50m范圍內(nèi),混凝土由輸送泵直接泵送入倉,可減少混凝土水平運(yùn)輸。隧洞側(cè)墻混凝土襯砌投入了較多的人工,但相對(duì)于其它混凝土入倉方法,比較經(jīng)濟(jì)合理。側(cè)墻模板支撐采用內(nèi)拉內(nèi)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(gè)工作面從內(nèi)向外進(jìn)行施工,單個(gè)工作面襯砌長度約為2110m?；炷了竭\(yùn)輸采用3m3混凝土罐車運(yùn)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(jù)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(jù)隧洞的長度、隧洞前期開挖設(shè)備的利用