岗头输水隧洞超薄涧壁二次扩挖及混凝土衬砌施工技木.pdf

547 。 3 二次扩挖部位和结构形式 岗头隧洞于 2 0 0 6年 7月双线贯通 ，上述地段均已在 贯通前按照 B型断 面开挖完成 ，9 月起 ，双洞进 口和出 口 段四个作业面同时进行混凝土衬砌施工。但 2 0 0 7年 8月 关于岗头隧洞部分洞段结构形式调整的通知要求，部 分桩号洞段修改为按全断面混凝土衬砌的设计方案施工 ， 衬砌厚度为 3 0 c m，混凝土内设单层钢筋网，已开挖完成 的 B型断面需扩挖至修改后的设计断面再进行混凝土衬 砌，按此要求 ，二次扩挖段开挖厚度只有 5 c m，最大允 许超挖 1 5 c m。 修改后的岗头隧洞左右洞二次扩挖段桩号为：岗头隧 洞左 洞 k 3 7 8 + 9 7 2 0 0 k 3 7 8+9 9 2 0 0 、k 3 7 9 +0 7 8 O 0 k 3 7 9 + 0 9 8 0 0 、k 3 7 9 + 0 9 8 0 0 k 3 7 9 + 1 5 0 0 0桩 号 段 ( 总长度 9 2 m) ；右洞 k 3 7 9 +1 0 1 0 0 k 3 7 9 + 1 3 6 0 0 ( 长 度 3 5 m) 、k 3 7 8 +1 4 4 0 0 k 3 7 8 +2 0 4 0 0 桩号段 ( 长度为 6 0 m) 。 设计修改后的各段结构形式变化如下 ： 左洞线桩 号 k 3 7 9 + 0 9 8 0 0 k 3 7 9 + 1 5 0 0 0桩 号 段 ， 总长度 5 2 m，由原设计的 AX型结构变更为 A X1型结构。 左 洞 线 桩 号 k 3 7 8+ 9 7 2 0 0 k 3 7 8+ 9 9 2 0 0桩 号 段 、 k 3 7 9 +0 7 8 O 0 k 3 7 9 +0 9 8 0 0桩号段及 右洞线 k 3 7 9 + 1 0 1 0 0 -k 3 7 9 +1 3 6 0 0桩号段 ，总长度 7 5 m，由原设计 的 A型结构 变更 为 AX2型结构。右洞 线桩号 k 3 7 9 + 1 4 4 0 0 k 3 7 9 +2 0 4 0 0桩号段，总长度 6 0 m，采用 A X3 型结构 。 二次扩挖段总计 1 8 7 m，其中左洞 9 2 m，右洞 9 5 m。 4 二次扩挖段施 工工序 二次扩挖变更后增加了新的施工内容 ，打破了已在 进行中的正常混凝土衬砌施工计划和资源平衡，需合理 安排该部位 的施工程序，主要是控制二次扩挖早起步， 减少同步进行的扩挖与洞室全断面衬砌间的干扰，尽早 完成二次扩挖施工，为同步展开的扩挖段混凝土衬砌施 工创造条件 。 二次扩挖段采用的施工工序 ： 左右洞室风、水、电线路 、照明恢复一液压破碎锤 边墙超薄洞壁精度扩挖一作业平台车修复、移设就位一 左右洞顶拱及侧墙部位清撬及撬挖处理一左右洞顶拱及 侧墙加强锚杆支护一底板清基及找平层混凝土施工一底 板锚杆施工一底板混凝土衬砌一两台钢模台车改造一洞 室边墙及顶拱混凝土衬砌。 5 施工布置 问题 的解 决方法 岗头隧洞二次扩挖时，扩挖部位前后均已完成混凝 地下工程 土衬砌，洞内各项施工临设全部拆除至洞外，为满足扩 挖需要，必须重新恢复临时设施。 5 1 供风系统恢复方案 由于左右洞室二 次扩 挖变 更部 位均 位 于隧 洞进 口方 向，故供风系统由进 口接引，在隧洞进 口方 向设有一台 P 9 0 0 E型英 格 索兰 电动 风冷 空 压机，额 定供 风 量为 2 7 v a i n ，供风管线采用 4 1 5 9 4 5钢管 明敷 ，法兰连 接 ，左洞一次接引至 k 3 7 8 +9 7 2 0 0桩号位 置 ，右洞 一次 接引至 k 3 7 9 +1 0 1 0 0 桩号位置，其供风能力满足 4台手 风钻同时造孔用风施工要求。 5 2 供水系统恢复方案 供水管线由设在进 口的主供水管线采用 D N5 0钢管 接引，其铺设方式及铺设长度均与供风管线相同，用于 满足 4台手风钻同时造孔用水的要求。 5 3 供电线路恢复方案 供电线 路 由设 在洞 口的主 电源 接引，电缆采 用 W 3 2 4 0+1电缆，需重 新铺 设 电缆长 度 为：左 洞 6 5 3 m，右洞 6 3 6 m，因架设线路时混凝土衬砌已完成，需 每 1 0 m设一简易支架将电缆架空铺设，支架采用 3根 2 2 m m钢筋做成三角支架 ，电缆架设高度 1 0 m，以保证 施 工安全 。 6 二次扩挖 施工方法 6 1 边墙开挖方法 二次扩挖需要处理的尺寸较小，加上允许超挖也不 过 2 0 c m，这样小的开挖厚度 ，有经验 的开挖 工也无法 在 岩壁上开孔，同时，因扩挖段 围岩破碎，采用常规的爆 破法开挖易造成较大面积超挖，从而造成混凝土超填， 不利于节约成本，爆破开挖甚至有可能导致洞内塌方事 故发生，从技术、安全 和经济 的角度都不可取。因此， 岗头隧洞边墙二次扩挖采用了卡特 3 2 0反铲配液压破碎 锤，利用液压破碎锤的冲击力将需扩挖的岩壁凿除的施 工方法最佳 。 施工前，先将岗头隧洞二次扩挖段每 1 0 m划为一个 施工段 ，先在边墙上放出需凿除的岩壁厚度并做好标记； 液压破碎锤就位后 ，按照岩壁上的标记凿除岩壁 ，直到 达到设计开挖厚度为止。软岩集中的地方，利用全站仪 现场跟踪测量 ，以防造成大量超挖；硬岩集中的部位， 每半天进行一次复测，防止因开挖不到位造成大面积的 返工 。二次开 挖断 面不得 欠挖 ，发现 欠挖 应及 时进 行凿 除处理。经反复试验 ，发现液压破碎锤凿除岩壁工作的 最佳角度为与岩面成 4 5 。 夹角 ，夹角过小破碎锤易滑落， 夹角过大易造成软岩部位超挖。 在类围岩分布区采用破碎锤开挖 ，主要应防止超 挖过大，在破碎锤工作时 ，必须机上人员和机下指挥人 员密切配合，避 免使用强力冲击造成超挖 和引起局部 4 1 水利水电施工 2 0 1 3 第 1 期 总第 1 3 6期 塌方 。 二次扩挖的石渣采用 3 m3装载机积渣 ，每 1 O 1 5 m 设一处渣堆 ，石 渣集 中用侧翻式装载机装 1 5 t自卸 车运至 弃渣场 。 6 2 拱角以上开挖方法 由于隧洞顶拱较高 ，破碎冲击锤无法对拱角以上部 位进行处理，故顶拱部位采用人工方式撬挖或凿除 。在 二次扩挖段施工前，首先应确保作业平台车的正常工 作。作业平台车是 由洞身开挖时的多层伸缩式简易作业 平台 车 改 装 而 成，在 工 作 面 具 备 开 挖 条 件 后，用 WA 3 8 0装载机将平 台车从洞外移 至洞 内开挖工 作面。 作业平台车为门架式结构，下部可通行大型设备 ，左右 各有二层，顶部一层 ，就位后各伸缩臂达到工作位置后 满铺并固定竹跳板作为施工平 台。由于右洞洞 内减糙混 凝土台车正在洞内作业，这就阻碍了洞外平台车移动到 右洞工作面，为保证右洞扩挖顺利进行 ，右洞二次扩挖 平台车采用了搭设普通脚手架上布置作业平台的施工方 法，作业平 台下安装万 向轮，以保证平 台车 的正常移 动，平台车搭设成门洞形式，下面预留 4 mX 4 m的净空 间，以保证施工机械及人员的正常通行。两个台车上各 配备 Y T2 8型支架式气腿钻 2台、G 2 0型风镐 4台。顶 拱部位的撬挖处理采用风镐施工，遇坚硬孤石时用气腿 钻辅助打浅孔，以方便风镐附着岩面，提高风镐工作效 率。施工人员站在作业平台车上根据测量标记进行撬挖 处理 ，由于拱角 以上 只能采 取人工 撬 挖办 法 ，工 作效 率 较低 。 洞内断 面扩 挖处理完 成后，首先进 行全面 复测 ， 确保达到设计要求 ，经验收合格后进行锚杆施工。洞 内锚杆钻孔采用 YT2 8型支架 式气腿 钻造孔，由于扩 挖段岩石破碎严重 ，为 防止施工用水进入破碎 的岩体 引起局部坍塌 ，经监理 同意钻孑 L 时采取了干式钻孔 的 施工方法 ，钻孔角度和深度符合设计要求 ，其具体施 工方法和技术要求与普通隧洞锚杆的施工方法和技术 要求 相 同 。 7 二次扩挖段混凝 土衬砌 方法 二次扩挖段的衬砌混凝土断面结构型式与原来 “ A” 型断面混凝土衬砌结构尺寸相同，这样充分利用原来使 用过的相同断面的混凝土台车，经适 当改造后进行二次 扩挖段的混凝土衬砌 ，以降低施工成本。 7 1 钢模台车改造 原 “ A”型断面混凝土台车全长 1 0 1 5 m，设计衬砌 混凝土为 C 2 5 二级配、厚度在 7 0 8 0 c m，混凝土入仓采 用在堵头处留设进人孔，进人孔 内敷设混凝土输送管， 泵送混凝土人仓，施工时工人由进人孔进入仓面进行平 仓、振捣等操作。而变更后，断面衬砌厚度为 3 0 c m，去 4 2 除钢筋和保护层后空间较小 ，无法进行人工平仓、振捣 等操作，因此采取 了在钢模台车两侧模板上留设窗口来 进行混凝土入仓，在顶拱部位安设封拱器确保混凝土衬 砌不脱空 ，混凝土振捣采用在模板外挂附着式振捣器的 方法进行 。 钢模台车左右侧共开设进料窗 口1 4个 ，每侧布设两 排 ，窗E l 梅花型布置，窗E l 尺寸为 4 5 c mX 4 5 c m。台车改 造时将留窗口部位的面板及肋板小心割除，利用割除的 面板制作成小窗门，采用销轴连接，以方便当混凝土施 工至窗口高程时将窗门关死 ，防止漏浆。台车顶部增设 三个封拱器 ，封拱器 间距 为 2 5 m。 为确保混凝土 的外观质量 ，台车两侧及 台车顶拱 部位都设置 了附着式振捣器，振捣器均采用梅花型布 置 ，两 侧 各 设 三 排 ，顶 拱 设 两 排 ，振 捣 器 间 距 为 2 5 m，共安装 附着式振捣器 2 6台，每台附着式 振捣 器按独立供电回路布置 ，浇筑混凝土 时根据需要任意 开关 振捣 器 。 7 2 二次扩挖段混凝土衬砌 7 2 1 底 板混凝土衬砌施工程序 清基一 系统锚杆施 工一 钢筋、止 水带和预埋件安 装一模板安装 ( 底板与边墙 阴角模板 )一堵头模板支立 及止水带安装一联合验收一混凝土浇筑一混凝土养护一 下一个循 环 。 为加快施工进 度 ，底 板混 凝 土衬砌 施 工均 采用 了跳 仓法施工 ，混凝土采用泵送方式入仓 。 7 2 2 边墙及顶拱 混凝土衬砌施工程序 基面清理一钢 筋绑 扎 、预埋 件安 装一 台车轨 道 敷设一钢 模 台车 就位一 台车校正一堵 头模板封堵 支 立及止水 带安设一 联合验 收一 边墙及顶 拱混凝 土浇 筑一拆 除堵头模 板及 台车 脱模一混凝 土养护一 下一 个 循 环 。 边墙及边顶拱混凝土浇筑时也采取分仓跳块方法进 行 ，并在其相应底板混凝土施工强度达到设计要求后方 可铺设 轨道进行混凝土浇筑 。 7 2 3 混凝土衬砌 施工方法 岗头隧洞混凝土衬砌分两期进行，先进行底板混凝 土浇筑，然后进行边顶拱混凝土衬砌。底板混凝土衬砌 与常规混凝 土施工 相 同，这 里重 点介 绍边 顶 拱混 凝土 施 工方法 。 基面清理：人工站在作业平台车上撬 除松动岩石， 用风镐凿除带尖角的岩石，并用高压风或水将岩面清洗 干净 ，达到无积渣 、积水、岩石新鲜完整为止。底板混 凝土施工缝表面要进行凿毛处理，混凝 土浇筑前用清水 冲洗干净，施工缝表面凿毛严格按照有关规范执行 ，以 防施工缝处漏水。 钢筋制作安装：钢筋制作与安装要求与一般钢筋制 作和安装方法相同，特别要注意的是钢筋保护层厚度和 间排距达到设计要求，保护层控制不好可能在通水后造 成外 露钢筋表 面锈蚀 ，引起 混凝 土 开裂 或表 面锈 斑 ，影 响混凝土质量。 台车安装及调试：钢模台车运至施工现场后在洞 口 终点桩号处进行组装调试 ，达到运行要求后 ，首先进行 台车工作尺寸较核，各部位尺寸必须与设计断面完全吻 合，偏差要调整到规范允许范围，台车安装调试完成后 由监理、设计、业主、施工单位 四方联合验收，验收合 格后的台车投人衬砌施工。 台车钢轨用道钉 固定在枕木上 ，枕木采用 2 0 c m 2 0 c m硬木方，枕木方长度 0 8 m、间距 0 5 m，轨道一次 铺设长度需满足台车工作循环要求 ，台车就位后还要在 测量人员的配合下进行校正和调试，达到要求后转入下 一 步工序 。 堵头模板支立及止水带安装：二次扩挖段混凝土衬 砌每 l O m设一结构缝，结构缝中设有橡胶止水带，止水 带安装位置要准确，黏接要牢固。黏接按规定进行硫化 黏接，止水带由简易支架和夹具固定，保证止水带不变 位 、不变形 。 堵头模板采用组合钢模板 ，止水 带固定好后，用 2 4 8 3 5 钢管围柃通过花篮螺栓与 2 2 mm锚筋连接 固 定，加固后的止水带中轴不能偏移，堵头模板不能漏浆。 台车混凝 土衬砌 ：混凝 土水 平运 输采 用 6 m。和 8 m。混凝土搅拌车水平 运到工作 面，垂直运输采用混 凝土泵泵送入仓 ，由于二次扩挖段衬砌厚度较小 ，混 凝土振捣采用设在模板 表面的附着式振捣器进行。实 际工作中局部超挖量较大 的部位尽可能采用附着式振 捣器 辅 助 软轴 式 振 捣 器进 行 振 捣 ，采 用 5 0 mm 或 7 0 mm软轴式振 捣器进 行辅助 振捣均 能达 到 良好效 果 ，附着式振捣器辅助 软轴式振捣器进行振捣可以加 快浇筑速度 。 混凝 土通 过钢模 台车 左右 侧 开设 的 1 4个 窗 口入仓 ， 混凝土浇筑软管距离浇筑面的高度不能超过 1 5 m，混凝 土浇筑到窗口高程时，将混凝土泵管从低到高进行逐层 移设，保持台车两侧对称缓慢均匀下料，同时将下部窗 口进行封堵。顶拱混凝土浇筑通过设在顶拱上的进料孔 进行，混凝土浇筑到顶部时，确认混凝土浇筑满仓后采 用封 拱器进行封拱 。 浇筑过程中，要加强对模板变形 的监测，发现异 常 情况时，及时停止浇筑并采取有效措施加以纠正 。 对于混凝土浇筑的结构缝部位 ，后浇段在混凝 土 浇筑前 ，需在止水 两侧安 设 2 c m厚 的聚 乙烯泡沫板 ， 后 浇 段 施 工 完 成 后 ，结 构 缝 的 缝 口用 聚 硫 密 封 胶 密封 。 当顶拱部位混凝土强度达到 7 5 设计强度时实施拆 除钢模台车，拆除钢模台车采取先拆边模后拆顶模的顺 序进行。每块混凝土浇筑前，必须在钢模表面刷一层脱 模剂，以利于混凝土表面达到光滑平整 ，同时利于脱模 。 脱模后的钢模 台车，经过清理和涂刷脱模剂后转入下一 地下工程 个混凝土浇筑循环。 7 2 4 主要施工质量控 制 在洞内混凝土衬砌施工开始前，需详细检查断面超 欠挖情况 ，达不到设计厚度要求 的及 时按要求进行欠挖 处理 。 洞内锚杆安装期间，设专人进行监督，确保锚杆注 浆饱满、密实。 为保证混凝土浇筑过连续性 ，防止浇筑 中途 出现 意外，须在现场备用一 台混凝土输送泵 。坍落度控制 是混凝土人仓的重要环节 ，岗头隧洞二次扩挖段 的泵 送混凝土坍落度一般控制在 1 5 0 mm左右 ，坍落度过大 易 发生 粗 骨 料 与 细 骨 料 分 离 ，造 成 仓 内粗 骨 料 堆 积 ， 降低混凝土强度 ，甚至导致混凝土泵送 困难 ，发生堵 泵事故 。实践证 明，为保证混凝土浇筑质量 ，混凝土 搅拌时间不能小 1 2 0 s ，充分搅拌可有效 防止离析现象 发 生 。 混凝土脱模 后养 生是保 证混 凝土 质量 的必要 措 施 ，岗头隧洞较多采用的是涂刷混 凝土乳 化养护剂 ， 脱模后 8 h内涂刷完成 ，可有效起 到对混凝 土的保湿 作用 。 7 2 5 主要安全施 工控 制 二次扩挖部位 撬挖设 由专人指挥 ，在距离破碎锤 l O m左右 的地方布设警戒带 ，防止落石和飞石损坏机 械设备或 伤人 。挖撬挖处理原则 上不采用爆破方法 ， 根据实际情况采用液压破碎锤及风镐进行处理 ，防止 因爆破振动对破碎带 围岩造成不必要的扰动而引起 塌 方事故。 在高空进行锚杆安装及撬挖处理作业时，施工人员 必须系好安全带 ，正确佩戴劳动保护用具 ，并注意观察 围岩变化情况，出现异常情况时及时撤离。扩挖部位的 锚 杆采 用 干 式 钻 孔 ，防 止 由 于 施 工 用 水 而 造 成 围 岩 失稳 。 施工期间，设专人进行交通管理 ，避免上下交叉作 业伤人。扩挖部位撬挖处理过程 中，现场应 由经验丰富 的安全人员监护，重点观察 围岩变化情况，出现塌方征 兆时在第一时间撤离施工人员。 8 结束语 岗头隧洞二次扩挖施工，是在特定条件下展开和进 行的，由于南水北调施工的地域差异大，地质环境、构 筑物形式及水文气象等方面相差较大，同一施工过程中 可能会有众多的施工方法，但无论采取哪种方法，经济 适用和安全可靠恒为施工方案选择的主题。岗头隧洞二 次扩挖环境复杂虽然开挖层薄 ，开挖和衬砌 同步施工干 扰大，可是所采用的施工方法简单易行，操作性强等优 点值得同类施工借鉴。该工程经交付使用 3年，运行状 态良好。 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