隧洞工程混凝土衬砌施工简述.pdf

S HANXI WA T E R R ES 0U RC ES 隧 洞 工 程 混 凝 土 衬 砌 施 工 简 述 马爱冬 ( 闻喜县水务局 ， 山西 闻喜0 4 3 8 0 0 ) 摘要 总结了隧洞工程中混凝土衬砌施工对水泥、 骨料等材料的技术要求， 以及隧洞工程衬砌混凝土施工的 准备工作、 浇筑过程、 后期养护及拆模过程中的技术要求和需要注意的事项， 旨 在为同类工程施工提供借鉴。 关键词 混凝土； 衬砌； 工程建设； 隧洞 中图分类号 T V 6 7 2 + 1 文献标识码 c 文章编号 1 0 0 4 7 0 4 2 ( 2 0 1 0 ) 1 0 0 0 3 4 0 2 目前 ，隧洞工程已广泛应用于水利工程建设中， 为保证工程质量 ， 做好隧洞工程的衬砌十分必要。根 据多年的实践经验 ， 隧洞的衬砌要紧跟开挖 ， 平行进 行， 尽量缩短开挖后围岩的暴露时间。这样可将 山岩 压力的增长限制在较小值以内， 改善衬砌结构的受力 条件 ， 并减少开挖支撑。 1 材料要求 1 1 水 泥 水泥是在混凝土中起主要作用的胶结材料 。隧洞 衬砌是永久性承重结构 ， 水泥的各项技术性能都应符 合规定的标准。隧洞衬砌常用 的水泥品种有普通硅酸 盐水泥 、 矿碴硅酸盐水泥和火 山灰硅酸盐水泥等。 1 2 骨料 骨料即砂石料， 混凝土中的砂石料一般占混凝土 总重量的8 5 左右。 砂石料就地取材。浇筑前将各种 骨料按质按量运到工地 ， 并按产地 、 粒径 的不 同分别 堆存 。 料堆之间须保持适当距离 ， 或装有间隔设备 ， 以 防影 响级 配 。 第一 ， 砂 。 拌和混凝土多用河砂 ， 在缺乏河砂的地 区也可使用坚硬岩石粉碎的机械加工砂。位于水下的 混凝土， 砂中黏土、 淤泥含量不应超过 5 ， 其中黏土 含量不应超过 3 ；水位变化区域的混凝土，砂中黏 土、 淤泥的含量不应超过 3 ， 其中黏土含量不应超过 1 ； 对于普通混凝土 ， 砂 中黏 土 、 淤泥的含量不应超 过 5 ， 其中黏土含量不应超过 2 。 第二 ， 石子。卵石和碎石均可作为拌制混凝土的 粗骨料。 位于水下的混凝土， 石子中黏土、 淤泥含量不 应超过 2 ， 硫酸及硫化物含量不应超过 0 5 ； 水位 变化区域的混凝 土及普通混凝土 ， 石子 中黏土 、 淤泥 含 量不应 超 过 1 ，硫 酸及 硫 化物 含量 不应 超 过 0 5 。 石子的最大粒径受衬砌的结构尺寸和拌和机容 量的控制 ， 必须按有关规范来选择 。 第三， 水。 凡适于饮用的水， 均可用于拌制和养护 混凝土。 2 混凝土衬砌施工方法 2 1 施 工准备 在浇筑衬砌混凝土之前 ，应做好以下准备工作 ： 第一 ， 根据工程量和对工程质量的要求， 把砂石料备 足、 备好 。 在采集场地进行筛分 ， 在工地按不同规格堆 放， 不准使用混合料。 第二 ， 测定隧洞中线与工作面各 部位 的高程 ， 检查验收开挖断面各部位尺寸 ， 并做好 浇筑段的清理工作 。 第三， 在浇筑混凝土前， 要按照工 作面的多少和工期要求， 加工拱架、 模板。第四， 按照 设计要求和规范， 结合工地实际， 按搅拌设备的容量， 折算出每次拌和所需各种配合材料的重量 ， 以便拌和 时使用。 2 2挟部 祷砌 在浇筑拱部衬砌混凝土前 ， 按照测定的中线和高 程 ， 架立拱架和模板。拱部衬砌所用拱架包括木拱架 和钢拱架。利用钢拱架浇筑混凝土可节约大量木材 ， 坚固耐用， 周转次数多， 能承受较大的压力， 且便于拼 装 、 搬运 ， 干扰小 ， 施工方便。 拌和混凝土时要严格按照配合 比逐盘过秤 ， 进行 配料 ， 不能随意加水。为使混凝土的配合比准确无误 ， 每个月至少校正一次称量设备。每次冲洗的砂石料应 堆存 2 4 h 以上才可使用 ， 特别是在雨天， 更要增加测 定次数， 以便随时调整混凝土的加水量。混凝土用拌 和机拌和 ， 且要拌和足够 的时间。浇筑完成后立即清 山西 水 利富 鲁 洗拌和机 ， 以免残留的混凝土凝 固在拌和机内。 为保证混凝土质量 ， 要尽量缩短运输距离 ， 减少 倒运次数，因此拌和机要尽量安装在洞口或井 口附 近。在运输过程中， 要保证混凝土不受冻、 不受雨淋、 不受曝晒。途中损失的坍落度不得超过 3 ， 必要时， 运输车辆要加遮盖 ， 或将拌和机移人洞 内， 如在途 中 发生离析现象， 浇筑前应进行二次拌和。洞口或斜井 工作面可用车辆将混凝土直接运到浇筑地点人仓 ， 不 应采用串桶从井 口泄人井底的办法。 拱部衬砌混凝土的浇筑从两侧拱脚开始， 为使拱 架受力均匀， 防止偏移， 两侧要同时进料均衡上升。 另 外 ， 为保证拱部衬砌的整体性 ， 必须连续浇筑 ， 中途不 能停顿 。如因故中断， 接缝应按规定进行处理。 2 3 破 勘速 墙 先拱后墙法施工的边墙 ， 衬砌时应与开挖马 口相 适应。 当马口开挖完成， 各部位尺寸检验合格后， 即可 组立边墙支架模板， 准备浇筑混凝土。 错开马口的边墙对面 ( 有时为未开挖的马口) 使 横撑的长度无法 固定 ， 这种情况下 ， 可在对面设一排 立柱， 使横撑长度定型。 立柱与围岩之间用短撑调整。 边墙基础与边墙一次浇筑 ， 悬空模板用预制混凝土块 支垫 。 对开马口或先墙后拱法施工的边墙， 用横撑将模 板固定。 边墙与拱脚结合处的反缝是先拱后墙法衬砌 的一个薄弱环节， 该反缝可采用以下方法处理： 第一， 当边墙混凝土浇筑接近拱脚时 ， 留出 1 O c m左右的空 隙。待边墙混凝土达到一定强度后， 再用干硬砂浆或 小石混凝土填实。 第二 ， 拱脚与边墙之间布置短钢筋 ， 使二者连为整体。 钢筋直径 1 2 1 6 m m， 浇筑拱部混凝 土时即将钢筋埋人， 呈 L型， 浇筑边墙时将钢筋拉直 ， 嵌入边墙。第三，浇筑拱部衬砌时，在拱脚处每隔 5 0 c m留出一个三角楔形缺 口， 高 2 O 2 5 c m， 以便封 口时灌人混凝土并振捣。结合面要凿毛清洗 ， 保持老 混凝土面湿润。封口采用坍落度稍大的混凝土， 并配 技术与应用 2 0 1 0年第 l O期 专人 操作 。 2 4底 拱衬砌 或 护底 在 围岩松软 、 山岩压力大的隧洞工程 中， 一般设 有底拱。为防止边墙受侧压力引起变位 ， 在边墙衬砌 完成后 ， 立即清理底部 ， 浇筑底拱混凝土。对于侧压力 大、 有可能发生变位的边墙 ， 应加设对撑。 浇筑底拱混凝土时采用架梁法， 以保证隧洞的正 常运输 。施工时， 先将左侧挖开 ， 开挖完成后 ， 架设横 梁 、 纵梁 ， 并 以预制混凝土柱支顶 ， 恢复左侧交通 ， 然 后开挖右侧 ， 安放梁 、 柱 ， 安装完成后立 即恢复交通 。 测定高程并检验断面尺寸合格后， 每隔 2 m安放 一 个样板 ， 由中间开始浇筑混凝土 ， 边浇筑 ， 边振捣 ， 边抹光。 在稳定 围岩 中的隧洞工程 ， 不设底拱 ， 只设水平 护底。 待一个工作面的边墙全部完成后再进行隧洞护 底， 护底混凝土由内向外依次浇筑， 直至洞口 或井底。 2 5 混凝土养护与拆模 隧洞混凝土在地下不受太阳曝晒， 养护工作往往 被忽视 ， 若养护不当， 工程质量会受到很大影响， 甚至 会因干缩而产生裂缝 。 混凝土浇筑完成 8 1 0 h后开始 洒水养护 ， 养护时间视水泥品种和气候条件而定。隧 洞内混凝土养护主要靠洒水， 如湿度很大( 相对湿度 大于9 0 时) 可以不洒水。 寒冷地区应注意防寒保温， 可在洞口或洞内适当位置安装防寒门或隔墙。 衬砌混凝土达到一定强度后才能拆模 ， 否则会造 成开裂与破坏 ，拆模时间应 根据试验测定 的强度掌 握 ， 并满足以下要求 ： 第一 ， 对拱部混凝土 ， 当山岩压 力很大时 ， 须达到设计强度的 1 0 0 ； 当山岩压力不大 时， 须达到设计强度 的 7 0 ； 当山岩压力很小时 ， 须达 到设计强度的4 0 。 第二， 对边墙混凝土， 直墙一般达 到设计强度的 2 5 ， 曲墙一般达到设计强度的 7 0 。 作者简介 马爱冬( 1 9 7 0 一) ， 女， 1 9 9 4年毕业于河海大学 农 田水利工程专业， 高级 工程 师。 收稿日期】 2 0 1 0 0 8 1 3 ； 修回日期 2 0 1 0 0 9 2 4 ( 上接第 2 9页) 六盘水断陷普安山字型构造脊柱部分 与东西向构造交汇带 ， 区域地质构造较复杂 。工程区 地震基本烈度为 6 o ，地震动峰值加速度值为 0 0 5 g ， 特征周期值为 0 4 5 s 。 天然坝基表层为 1 3 8 3 6 8 m的 河流冲积卵石混合土、 级配不 良砾及淤泥等 ， 其下为 灰色厚层状灰岩 ， 炭质灰岩， 无软弱夹层， 岩溶发育， 强风化层厚 3 5 m。 坝基存在渗漏及渗透稳定问题， 建 议将覆盖层及强风化层全部清除， 若全部清除难度较 大， 可考虑对地基进行加固及防渗处理 ， 对淤泥层进 行高压旋喷固结防渗处理 ， 卵石混合土层和基岩强风 化层采用固结灌浆处理。 左、 右两坝肩基岩裸露， 岩溶 发育，存在沿管道型及裂隙型易溶通道的绕坝渗漏， 建议进行防渗处理 ； 蓄水后坝肩基岩可能产生崩塌掉 块 ， 建议将两坝肩强风化层清除， 坝体放在新鲜或弱 风化基岩上 ， 并进行加固处理 。 作者简介 王瑞民( 1 9 6 5 一 ) ， 男， 1 9 8 9年毕业于太原工业 大学水文地质与工程地质专业， 高级工程师。 收稿日期 2 0 1 0 0 8 1 0 ； 【 修回日期 2 0 1 0 0 9 2 5 垫 ! 主 ! 旦圆