大伙房水庫(kù)輸水隧洞鋼襯混凝土施工方案

馮國(guó)軍

（遼寧省水利工程建設(shè)質(zhì)量與安全監(jiān)督中心站，遼寧沈陽(yáng)　110003）

大伙房水庫(kù)輸水隧洞鋼襯混凝土施工方案

馮國(guó)軍

（遼寧省水利工程建設(shè)質(zhì)量與安全監(jiān)督中心站，遼寧沈陽(yáng)110003）

大伙房水庫(kù)輸水工程有壓隧洞進(jìn)、出口段采用鋼襯混凝土施工，由于隧洞巖壁和鋼襯外延間隙很小，其間還要進(jìn)行鋼襯焊接、鋼筋焊接、混凝土澆筑和灌漿施工等，施工難度較大。建設(shè)單位通過(guò)分析該工程的難點(diǎn)重點(diǎn)，采取科學(xué)合理的施工方法，較好完成了施工任務(wù)。本文詳細(xì)論述了鋼襯混凝土施工過(guò)程和方法。

大伙房水庫(kù)；輸水隧洞；鋼襯混凝土

1　工程概述

大伙房水庫(kù)輸水工程有壓隧洞進(jìn)、出口連接段采用鋼襯混凝土施工。隧洞洞徑6m，鋼管規(guī)格為DN5400mm×2.80m，隧洞進(jìn)、出口段鋼襯長(zhǎng)度為56m。鋼襯混凝土標(biāo)號(hào)為C35W12F200，Ⅳ類圍巖混凝土襯砌厚度為60cm，V類圍巖混凝土襯砌厚度為70cm。鋼襯段混凝土施工完畢后，進(jìn)行回填灌漿、固結(jié)灌漿、接觸灌漿，對(duì)圍巖補(bǔ)強(qiáng)。

2　施工進(jìn)度安排

隧洞鋼襯段施工包括鋼管安裝和混凝土澆筑兩大項(xiàng)。施工主要順序?yàn)?分節(jié)鋼管運(yùn)輸→安裝點(diǎn)焊接→鋼管外包鋼筋綁扎→混凝土澆筑→灌漿施工。

鋼管安裝循環(huán)周期主要考慮鋼管安裝、焊接、探傷、防腐等各工序所占用的時(shí)間。

混凝土澆筑施工循環(huán)周期主要考慮倉(cāng)位清理、鋼筋制安、支模、混凝土澆筑等各工序所占用的時(shí)間。

隧洞鋼襯段單倉(cāng)11.2m，單循環(huán)需要12d。隧洞進(jìn)、出口鋼襯段長(zhǎng)56m，每倉(cāng)11.2m，共分5倉(cāng)。每倉(cāng)計(jì)劃工期12d，各段計(jì)劃工期為60d。

3　鋼襯段鋼管安裝

鋼襯段處于洞口進(jìn)、出口兩端，鋼管規(guī)格為DN5400mm×2.80m，每端20節(jié)鋼管，從隧洞進(jìn)口開(kāi)始安裝，完工后再安裝隧洞出口段鋼襯。安裝方向由洞內(nèi)向洞口安裝。

采用100t履帶吊吊運(yùn)鋼管至洞口自制臺(tái)車上，用卷?yè)P(yáng)機(jī)牽拉方式，通過(guò)地上鋪設(shè)的軌道運(yùn)輸至洞內(nèi)安裝位置。

鋼襯段鋼管安裝施工工藝流程為:前期準(zhǔn)備→鋼管轉(zhuǎn)運(yùn)→始裝節(jié)安裝→其他鋼管安裝→焊接→探傷→防腐處理。

3.1鋼襯安裝

鋼襯運(yùn)到安裝位置后，先用線墜測(cè)量管口里程，根據(jù)測(cè)量值調(diào)整鋼襯里程至設(shè)計(jì)里程（±5mm），然后在鋼襯的兩個(gè)加勁環(huán)上對(duì)稱焊接4個(gè)托板，用4個(gè)螺旋式千斤頂（32t）放在托板下面，由4人同時(shí)操作千斤頂，將鋼襯同時(shí)、緩慢地頂起，使鋼襯上升到設(shè)計(jì)高程（±2cm），然后在鋼襯的加勁環(huán)上焊接臨時(shí)支撐將鋼襯固定，之后，再由4人同時(shí)緩慢地降下千斤頂，使鋼襯的重量由臨時(shí)支撐承擔(dān)，鋼襯穩(wěn)固后，再退出臺(tái)車并將臺(tái)車推至洞口。

測(cè)量始裝節(jié)鋼襯下管口兩端的高程，根據(jù)測(cè)量值用千斤頂先調(diào)整一端管口高程至設(shè)計(jì)高程（±5mm）并固定，再調(diào)整另一端管口的高程至設(shè)計(jì)高程并固定，管口兩端高程調(diào)整到位后，用200工字鋼在鋼襯下面做好支撐平臺(tái)，用千斤頂調(diào)整鋼襯管口兩端的軸線至設(shè)計(jì)軸線（±5mm）并固定，最后用線墜測(cè)量?jī)啥斯芸诘拇怪倍龋娩撘r的高程偏差值調(diào)整管口兩端的垂直度至規(guī)范要求（±3mm）并固定。重新測(cè)量管口里程、高程、軸線，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)用千斤頂和導(dǎo)鏈依據(jù)設(shè)計(jì)公差調(diào)整鋼襯位置，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，將鋼襯重新定位，并在兩個(gè)加勁環(huán)上用200工字鋼焊接6個(gè)定位支撐。定位支撐沿加勁環(huán)圓周平均分布。各支撐與混凝土面的接觸部位要求堅(jiān)實(shí)。

始裝節(jié)安裝完畢后，將與始裝節(jié)組隊(duì)的第二節(jié)鋼襯運(yùn)至安裝位置，與始裝節(jié)管口間距1cm左右，在兩個(gè)加勁環(huán)上對(duì)稱焊接4個(gè)托板，在托板下面放置千斤頂，由4人同時(shí)操作，用千斤頂將鋼襯同時(shí)緩慢、水平頂起，其下管口稍高于始裝節(jié)管口1～2cm，然后在始裝節(jié)的對(duì)接管口端焊接托板，4人同時(shí)操作千斤頂，將鋼襯對(duì)接管口端外壁落到托板上，再用兩個(gè)10t導(dǎo)鏈分別在上下管口位置將兩節(jié)鋼襯對(duì)接間隙收攏，加勁環(huán)上焊接臨時(shí)支撐，完工退出臺(tái)車并將其推到洞口。按照第二節(jié)鋼襯的安裝方法，安裝剩余鋼管。每倉(cāng)11.2m，為4節(jié)鋼管長(zhǎng)度，首倉(cāng)安裝時(shí)需安裝5節(jié)，之后每倉(cāng)安裝4節(jié)，最后第5倉(cāng)時(shí)安裝3節(jié)。

3.2焊接

安裝完成一個(gè)管節(jié)對(duì)接縫后，進(jìn)行焊接作業(yè)。嚴(yán)格按照焊接工藝措施進(jìn)行施工，焊接完成24h后按要求進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，并對(duì)缺陷及時(shí)進(jìn)行返修處理，焊接檢查合格后進(jìn)行防腐作業(yè)。

3.3鋼襯加固方案

鋼襯混凝土采用附著式振動(dòng)器振搗工藝，因此要求鋼襯支撐必須牢固，以免振動(dòng)器在澆筑混凝土過(guò)程中因振動(dòng)使鋼襯發(fā)生位移，從而影響安裝質(zhì)量，應(yīng)采取一定措施進(jìn)行加固。

a.錨固點(diǎn)設(shè)置:鋼襯加固前應(yīng)在隧洞壁設(shè)置錨固點(diǎn)，在加勁環(huán)斷面對(duì)稱設(shè)置8個(gè)錨點(diǎn)，錨入10號(hào)槽鋼或φ28螺紋鋼。錨入深度應(yīng)不小于1.5m。

b.采用20號(hào)工字鋼呈三角形支撐在加勁環(huán)上，各支撐與錨固點(diǎn)焊接牢固。

3.4附著式振動(dòng)器定位板的焊接、拆除及防腐

每節(jié)鋼襯安裝完畢后，焊接定位板。定位板焊接位于每節(jié)鋼襯長(zhǎng)度1/2處的頂部?jī)蓚?cè)，按管中心垂直線兩側(cè)各90°范圍分布，焊接3塊定位鋼板，以安裝混凝土澆筑時(shí)使用的附著式振動(dòng)器。焊縫為單邊滿焊。

鋼襯混凝土整體施工完成后，割除全部定位板，切割時(shí)定位板要預(yù)留打磨量，不能損傷母材。

將割除后的焊疤徹底打磨清除干凈，再將焊疤周邊150mm范圍內(nèi)的原有防腐層清除干凈，按照防腐工藝要求及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行內(nèi)防腐補(bǔ)涂，補(bǔ)涂厚度不小于廠家防腐厚度。

檢查管內(nèi)全部表面，對(duì)有其他局部防腐層損傷的地方按照防腐工藝進(jìn)行補(bǔ)涂。

4　鋼襯混凝土施工

隧洞鋼襯段長(zhǎng)112m，進(jìn)、出口各56m，按照11.2m分倉(cāng)，進(jìn)、出口部位各5倉(cāng)，全斷面一次成型。

混凝土運(yùn)輸使用 6m3混凝土罐車運(yùn)輸，通過(guò)HBT60型混凝土泵入倉(cāng)。泵管由倉(cāng)位外端頂部的預(yù)留缺口伸入倉(cāng)內(nèi)9m（3節(jié)泵管），泵管出漿口接一節(jié)橡膠軟管，用于向鋼管兩側(cè)均勻下料，人工手持電動(dòng)軟軸插入式振搗棒進(jìn)行振搗；待混凝土面上升至距頂部1.5m高時(shí)，拆除橡膠軟管，持續(xù)輸入混凝土，并依次拆除泵管扣件，直至頂部澆滿。

4.1混凝土原材料準(zhǔn)備

混凝土原材料包括水泥、砂石骨料、外加劑、水、鋼筋、鋼材及摻合料等。原材料在施工前和施工過(guò)程中必須嚴(yán)格控制，所有原材料的技術(shù)參數(shù)必須符合招標(biāo)文件和有關(guān)規(guī)范要求，并經(jīng)試驗(yàn)檢驗(yàn)合格，報(bào)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后，方能用于現(xiàn)場(chǎng)施工。

4.2清基處理

混凝土澆筑前，清除巖基上的雜物、泥土及松動(dòng)巖石，用壓力水沖洗干凈，然后進(jìn)行基礎(chǔ)驗(yàn)收。

4.3鋼筋施工

隧洞鋼襯段混凝土鋼筋環(huán)向筋為φ28，間距20cm，分布筋為φ16，間距20cm，所有鋼筋均為HRB335Ⅱ級(jí)鋼。每倉(cāng)鋼筋重6.6t。

鋼筋進(jìn)場(chǎng)經(jīng)檢驗(yàn)合格后進(jìn)入工地用于施工。鋼筋均在洞外加工廠內(nèi)加工成型，10t汽車運(yùn)輸鋼筋至洞內(nèi)工作面，人工卸車。

鋼管安裝完畢后，先進(jìn)行鋼管下部?jī)蓚?cè)支撐樁施工，待環(huán)向鋼筋運(yùn)輸?shù)轿缓?，再進(jìn)行鋼管兩側(cè)腰部及頂部支撐樁施工。由于Ⅳ類圍巖襯砌厚度60cm，去掉加勁環(huán)25cm，僅有35cm寬的空間可供操作，作業(yè)空間狹小，為鋼筋施工增加了很大難度。鋼筋安裝時(shí)，應(yīng)從里向外（洞口方向）依次安裝并一次焊接到位，相對(duì)于常規(guī)鋼筋制安施工，工效低，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)。根據(jù)鋼筋安裝難度，在洞外先將上半部鋼筋與鋼管焊接牢固，鋼管在洞內(nèi)就位后再施工下半部鋼筋安裝，此外為保證鋼筋安裝的穩(wěn)定，在洞內(nèi)進(jìn)行支撐加固。

鋼筋的安裝位置、間距、保護(hù)層厚度及各部分鋼筋的大小尺寸，均應(yīng)符合施工詳圖及有關(guān)文件的規(guī)定。安裝后的鋼筋應(yīng)有足夠的剛度和穩(wěn)定性。在混凝土澆筑過(guò)程中安排值班人員經(jīng)常檢查架立筋的位置，發(fā)現(xiàn)位移應(yīng)及時(shí)進(jìn)行矯正。

4.4模板工程施工

隧洞鋼襯段堵頭模板，采用3cm厚木板拼裝而成，在巖壁上鉆兩排孔并插入插筋，以插筋為依托各焊連一根環(huán)型鋼筋，木板依次拼裝固定于環(huán)形鋼筋上，形成堵頭木模。

4.5混凝土泵機(jī)及泵管安裝

隧洞鋼襯段混凝土施工采用HBT-60臥泵入倉(cāng)，臥泵與澆筑倉(cāng)面距離不大于10m。泵管采用φ125mm高壓耐磨鋼管，泵管之間采用專用扣件連接。泵管單節(jié)長(zhǎng)度為3.0m，彎頭采用轉(zhuǎn)彎半徑不小于1.0m的大彎頭。

泵管由倉(cāng)位外端頂部的預(yù)留缺口伸入倉(cāng)內(nèi)9m（3節(jié)泵管），泵管出漿口接一節(jié)橡膠軟管，用于向鋼管兩側(cè)均勻下料，人工手持電動(dòng)軟軸插入式振搗棒進(jìn)行振搗。4.6混凝土施工

混凝土由拌合站集中拌制，利用2輛12m3攪拌車運(yùn)至工作面，采用1臺(tái)HBT-60混凝土泵泵送入倉(cāng)。人工手持φ50電動(dòng)軟軸插入式振搗棒振搗密實(shí)；待混凝土面上升至距頂部1.5m高時(shí)，拆除橡膠軟管，持續(xù)輸入混凝土，并依次拆除泵管扣件，最大限度將頂部澆滿。每倉(cāng)需埋入9m（3節(jié)）泵管。

5　鋼襯段灌漿施工

隧洞鋼襯段灌漿施工包含回填灌漿、固結(jié)灌漿和接觸灌漿。

隧洞鋼襯段灌漿作業(yè)在混凝土襯砌強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的70%后由里向外進(jìn)行施工，按照先襯砌的部分先回填灌漿后固結(jié)灌漿最后接觸灌漿的順序進(jìn)行。

回填灌漿、固結(jié)灌漿壓力較大，止?jié){位置必須設(shè)置在混凝土內(nèi)，避免鋼板承受灌漿壓力，漿液變換等施工工藝按施工圖紙、施工技術(shù)要求執(zhí)行。

回填灌漿在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后進(jìn)行，固結(jié)灌漿在該部位的回填灌漿結(jié)束7d后進(jìn)行。

6　小結(jié)

鋼襯混凝土施工有兩個(gè)難點(diǎn):

一是鋼筋的安裝:由于鋼襯段Ⅳ類圍巖混凝土襯砌厚度為60cm，鋼管的加勁環(huán)高度為25cm，箍筋的安裝半徑為2934mm，隧洞成型半徑為6000mm，與加勁環(huán)的高度一致，相當(dāng)于可供操作人員的空間寬度為30cm，而且人不能直立，呈彎曲狀態(tài)施工，所以在鋼筋安裝后，施焊和挷扎難度大，運(yùn)輸至安裝位置難度高，由于操作困難，鋼管安裝時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)施工進(jìn)度影響很大。為此，根據(jù)設(shè)計(jì)要求先把制作完成的滿足支撐段數(shù)量需求的鋼筋提前運(yùn)至需要安裝的位置，待鋼管焊接檢驗(yàn)合格后按設(shè)計(jì)要求安裝，為便于操作人員上下安裝，在支護(hù)的鋼拱架上焊接一段短鋼筋梯步，鋼筋的安裝時(shí)間較長(zhǎng)一些。

二是混凝土襯砌澆筑:混凝土襯砌施工時(shí)，拱頂部高度1.5m、中心角120°范圍內(nèi)混凝土無(wú)法采用人工振搗。在頂拱部分混凝土施工時(shí)，將混凝土的坍落度適當(dāng)增大，施工時(shí)將混凝土泵管管口伸進(jìn)倉(cāng)內(nèi)2/3處，并事先在拱頂90°范圍內(nèi)間隔45°布置3臺(tái)3kW附著式振搗器，排距為2.8m（端頭部位1.4m起步），振搗器附在鋼管內(nèi)壁上，靠混凝土的泵送壓力強(qiáng)行擠壓振動(dòng)保證混凝土的密實(shí)，當(dāng)泵送混凝土將頂拱擠滿時(shí)，開(kāi)啟兩側(cè)振搗器振動(dòng)，此時(shí)暫時(shí)停止混凝土的泵送，當(dāng)混凝土振實(shí)后，再進(jìn)行混凝土的泵送，當(dāng)混凝土澆筑到拱頂填滿時(shí)，再開(kāi)啟頂部振動(dòng)器進(jìn)行振動(dòng)，反復(fù)振動(dòng)、泵送，直到混凝土看不到空腔為止；將泵管拆除繼續(xù)泵送，振動(dòng)器振動(dòng)，靠泵送混凝土的壓力將混凝土擠壓密實(shí)，同樣采取開(kāi)啟振動(dòng)器振動(dòng)、泵送的操作重復(fù)2～3次，直到混凝土快到達(dá)拱頂堵頭模板處，將堵頭模板封堵繼續(xù)泵送，當(dāng)混凝土漿從頂部模板觀察小孔處向外滲流后，再泵送、振動(dòng)1～2次，停止?jié)仓?，待混凝土失去塑性時(shí)，將泵管割斷，混凝土澆筑結(jié)束。■

［1］王藝翔.隧洞襯砌施工質(zhì)量控制［J］.水利建設(shè)與管理，2014（4）:27-28.

［2］路廣平，韓志遠(yuǎn)，趙麗麗.自防水混凝土在水工隧洞襯砌中的研究與運(yùn)用［J］.水利建設(shè)與管理，2009（10）:40-43.

［3］ 馬鵬輝，劉忠勛，胡凡.大伙房水庫(kù)輸水工程（二期）TBM2標(biāo)段襯砌混凝土質(zhì)量控制［J］.水利建設(shè)與管理，2008 （5）: 38-40.

Steel lining concrete construction plan of water conveyance tunnel in Dahuofang Reservoir

FENG Guojun
（Liaoning Water Conservancy Project Construction Quality and Safety Supervision Center Station，Shenyang 110003，China）

Steel lining concrete construction is adopted in inlet and outlet sections of pressure tunnel at water conveyance project of Dahuofang Reservoir.Since tunnel rock wall and steel lining extension gap is small，steel lining welding，steel bar welding，concrete pouring and grouting construction，etc.should be implemented during steel lining concrete construction，thereby resulting in higher construction difficulty.Construction unit adopts scientific and reasonable construction method and better completes the construction task through analyzing difficulties and keys in the project.The construction process and methods are disscussed in the paper in detail.

Dahuofang Reservoir；water conveyance tunnel；steel lining concrete

TV672+.1

B

1005-4774（2016）05-0012-04

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2016.05.004