全圆隧洞针梁模板台车混凝土衬砌分区施工技术.pdf

工程施工 东北水利水电 2 0 1 6年第 1 期 [ 文章编号] 1 0 0 2 --0 6 2 4 ( 2 0 1 6 ) 0 1 --0 0 2 0 --0 3 全圆隧洞针梁模板台车混凝土衬砌分区施工技术 于厚文 ( 辽宁省水利厅 ， 辽宁 沈阳 1 1 0 0 0 3 ) 【 摘 要】 输水隧洞村砌施工是工程建设 中的重要内容，施工过程中存在作业面狭窄、工期紧 张、 质量标准要求高等问题。输水隧洞村砌采用全圆针梁模板衬砌台车能够加快施工进度 ， 保 证浇筑体一次成型的精度和外观质量，但影响全圃针梁模板台车衬砌混凝土质量最大的因素 是混凝土浇筑分区。为更好解决问题 ， 文中对分区设置、 技术措施、 施工经验进行了阐述， 为今 后大型输水隧洞衬砌施工提供 了有益参考。 [ 关键词】 输水隧洞； 针梁模板台车； 混凝土衬砌 ； 分区浇筑 [ 中图分类号】 T V 5 5 4 ~ ． 1 4 [ 文献标识码】 B 输水 隧洞衬 砌 施 工是工 程建 设 中的重 要 内 容， 施工过程中存在作业面狭窄、 工期紧张、 质量 标准要求高等问题。输水隧洞衬砌采用全圆针梁 模板衬砌台车能够加快施工进度，保证浇筑体一 次成型的精度和外观质量 ，但是由于针梁台车模 板安装完成后使得浇筑空间成为了一个密封不可 视空 间 ， 混凝土浇筑施工非 常困难 ， 影响全圆针梁 模板台车衬砌混凝土质量最大的因素是混凝土浇 筑分区。 为保证混凝土浇筑质量， 首先从混凝土配 合比设计上调整骨料级配、水胶比、坍落度等参 数， 以满足浇筑条件， 其次从缜密计划进行分区入 手研究其施工技术，针对不同分区特点采取不同 措施 ， 确保浇筑质量， 为此本文首次总结出 3 个区 域的衬砌混凝土浇筑施工技术。 1 概述 以辽宁省重点水利工程三段施工二标的隧洞混 凝土衬砌为研究对象 ， 隧洞全长 4 0 6 0 1" ／ I ， 断面为圆 形，隧洞开挖直径为7 ．3 r n ， 衬砌成型后洞径为 5 ．8 m， 衬砌厚 7 0 c m， 衬砌混凝土标号为 C 3 5 W1 2 F 2 0 0 。 圆形有压引水隧洞混凝土衬砌要求全圆衬砌一次 成型，采用 4台全圆针梁式钢模台车进行混凝土 衬砌施工。全圆针梁式钢模台车由模板、 滑架、 针 梁、 支撑悬挂、 行走、 平移、 抗浮机构以及液压、 电 控系统等八部分组成。 2 衬砌 混凝 土分 区 衬砌混凝土分区是基于针梁模板衬砌台车为 圆形结构和混凝土拌和物的特点而设置的，底部 和顶部是浇筑的难点和重点，水平方向浇筑也要 2 O 着重考虑，因此衬砌混凝土分区和台车窗口设置 密不可分。台车全长 1 2 ． 1 m， 由 8环组成( 7 1 ． 5 m + l 1 ．6 m) ，纵向模板之间采用定位销定位、 螺 栓紧固， 使之成为整体。 模板从横断面上看为 4 块 圆弧板组成一个整圆， 其中底模 1 块 ， 边模 2块， 顶模一块。 顶、 边、 底模之间均采用销轴铰接， 以便 安装和拆卸。共设置 2 6 个工作窗口， 腰线以下左 右两侧各设置 2 排工作窗，腰线以上左右两侧各 有 1 排工作窗， 窗口中心间距为 3 m； 模板正顶部 设置 2 个工作窗， 窗口中心间距为 6 m。因此， 为 保证混凝土里实外光的质量目标 ，混凝土浇筑过 程分为3 个区域( 见图 1 ) ： 1 ) 底拱 区。该区在圆心角 1 2 0 ~ 范 围内， 处于反 弧段，在浇筑过程中易出现部分气水泡难以排出， 聚积吸附在模板表面的情况， 导致脱模后混凝土表 面留下大量的“ 蜂窝、 麻面” ， 严重的可能出现露筋， 极大地影响混凝土表面质量。为解决这个问题， 在 左右腰线下各设置一排窗口进行混凝土入仓浇筑。 2 ) 腰问区。该区处于底拱区和顶拱区之间， 分 为左右两侧， 混凝土浇筑量最大。 3 ) 顶拱区。该区混凝土浇筑的特点是入仓进料 口少， 且只能一次连续进料， 浇筑不易分清层次。 通 过预埋观察排气管和下一个进料口的变化情况以 及进料口数量， 来推测仓内混凝土拌合物的可能覆 盖面积和厚度， 随时开启附着式振捣器振捣。 3 分区浇筑措施 3 ． 1 底拱区 1 ) 定量控制分层浇筑。该区分两层浇筑 ， 第一 2 0 1 6 年第 1 期 东北水利水电 工程施工 浇 筑 控 制 方 法： Ⅳ 类 围 岩 为 例 图 1 混 凝 土 分 区 分 层 浇 筑 图 层浇至反弧底面最厚为 4 0 c m， 各窗口按计划定量 均匀进料 ， 经振捣后气水泡释出浮于表面 ； 第二层 浇筑至最下一层窗口的下沿或 1 2 0 ~ 角界处，控制 混凝土厚在 3 0 c m 以下。 2 ) 该区振捣主要采用扦入式软轴振捣器， 若两 振捣窗口间距较大， 应辅以高频附着式振捣器， 振 捣充分排出气水泡， 确保混凝土浇筑质量。 3 ) 混凝土坍落度宜控制在 1 2 ~ 1 4 c m。 3 ． 2 腰 问区 。 1 ) 进行该区域混凝土浇筑时， 采用平浇法， 左 右对称分层均匀下料 ， 对称入仓， 确保两侧混凝土 平行灌注， 均匀上升 ， 防止偏压使模板变形。 2) 振捣采 用扦入式振捣器加高频 附着式振捣 器配合进 行 ， 每 层浇筑厚度 不超过 5 0 c m， 每层每 次振捣时间宜控制在 2 O s ， 防止过振。 3 ) 浇筑拱腰以上部分混凝土坍落度控制在1 4 ~ 1 8 c m， 并控制浇筑速度， 避免因速度过快而引起 封头损坏 ， 以确保混凝土浇筑质量。 3 ． 3 顶拱区 1 ) 当浇筑到顶部时， 通过台车顶部专用进料口进 行进料， 在压力状态下封拱， 完成混凝土浇筑。 2 ) 为确保安全和封顶密实， 封拱采用退管法， 当发现 观察管有水泥浆流 出时 ， 应通 知停泵 ， 缓慢 抽出输送管， 迅速关闭拍门， 逐次将输送管移至最 后一个进料管口。 3 ) 封顶时， 混凝土输送泵必须使用低速挡进行灌 注， 并随时注意灌注口的压力变化， 避免因混凝土注 满后仍强行灌注而导致压力过大使模板变形或爆模。 3 ． 4 分区振捣 混凝土振捣是确保衬砌混凝土质量的关键， 衬 砌混凝土振捣采用软轴振捣器振捣及台车模板上 安装的附着式振捣器辅助振捣方式进行。不同的浇 筑部位振捣略有不同，为了更全面地控制振捣范 围， 台车工作窗和附着式振捣器均采用梅花布置。 衬砌混凝土底部浇筑容易产生气泡，为了减少 气泡产生， 在台车底模一端设置排气孔， 混凝土采用 软轴振捣器振捣，从一端开始向设有排气孔的一端 浇筑， 最终振捣过程中产生的气泡由排气孔排出。 台车底部混凝土振捣通过底部第一排工作窗 进行振捣，当混凝土浇筑至第一排窗口底部高程 时， 第一排窗口关闭， 振捣工人通过端模两侧进入 孔进入仓面进行振捣 ，浇筑高度达到第二排窗口 关闭时 ， 振捣工人从端模进入孔离开仓面。混凝土 进料从拱肩窗口进行进料，混凝土振捣通过该工 作窗进行振捣 ， 直至混凝土浇筑到该窗口高程时， 关闭该窗口， 混凝土从顶端专用进料口进行进料， 在压力状态下直至封拱。 台车共设置 3 排附着式振捣器， 每排 4 个 ， 底 模设置 4个 附着振捣器 ， 间距 3 m， 底部第一排 工 作窗和第二排工作窗之间设置第二排附着式振捣 器， 拱肩第三排工作窗和拱顶之间， 设置第三排附 着式振捣器， 每排附着式振捣器均为单开关控制。 当底部第一排工作窗关闭后，底模附着式振 捣 器开启 ， 振 捣 1 0 ～ 2 0 s 关 闭 ； 当混凝 土浇筑至第 二排工作 窗关闭后 ，启动第二排附着式振捣器进 行振捣 ， 振捣 时间 1 O 一 2 0 s 关 闭 ； 当压 力封 拱完成 后 ， 开启第三排工作窗上部附着式振捣器， 振捣时 间 1 0 — 2 0 s 关闭， 混凝土浇筑完成。 4 经验与建议 1 ) 在基岩面或老混凝土面上浇筑新混凝土时 ， 应先均匀铺上 2 ～ 3 c m水泥砂浆， 每次铺设的砂浆 面应与混凝土浇筑强度相适应 ，如浇筑面上有钢 筋网时， 则不宜用泵直接卸砂浆入仓。 2 ) 端头模板采用木模板进行人工拼装封堵， 封堵 结束后检查堵头模板接缝处是否堵塞密实， 避免漏浆。 3 ) 严格控制混凝土骨料的最大粒径， 防止混 凝土在泵管内出现堵塞现象。严格控制混凝土的 坍落度 ， 在混凝土拌和时加适量的泵送剂， 减小混 凝土在泵管内输送时的摩擦力，保证混凝土泵的 入仓能力。 控制泵管出口距浇筑工作面的高度， 防 止高差过大混凝土产生骨料分离。 4 ) 施工缝止水带施工时 ， 沿衬砌轴线在档头 板上钻孔，将钢筋卡由待灌混凝土侧向另一侧穿 出， 并用钢筋卡卡紧止水带待浇的一半， 另一半平 靠在档头板上， 待拆除档头板后， 将平靠在档头板 工程施工 东北水利水电 2 0 1 6 年第 1 期 上的另一半止水带用钢筋卡调平，灌注混凝土时 应注意保护好止水带 ， 切勿使其发生褶皱 ， 确保止 水带的平面布置。 5 ) 混凝土浇筑完备拆模后开始进行喷水养护 ， 养护时间不少于 2 1 d 。在施工中为避免对混凝土 表面造成损伤 ， 派专人负责清扫工作 ， 随时保持底 拱混凝土流水面清洁。 5 结语 通过针梁式钢模台车窗口设置而合理分区浇 筑混凝土施工技术 ，很好地实现 了圆形 隧洞衬砌 一 次成型，衬砌混凝土各项指标满足设计和规范 要求。针梁式钢模台车机械化程度高， 占用劳动力 资源少， 大大加快施工进度， 节约施工成本。钢模 台车主体 9 5 ％由钢材制成 ， 可实现资源重复利用， 符合环保节能的要求，对以后类似工程提供了有 益的借鉴， 应用前景广阔。 【 收稿日期1 2 0 1 5 - 0 8 - 1 2 ( 上接第 4页) 表 2 实验墩东西南北侧表面最低温度 ℃ 实验墩 中心点 双向散热 西 侧 面 南 侧 面 东 侧 面 北 侧 面 西 侧 面 南 侧 面 东 侧 面 北 侧 面 实 验 墩中 心 点— — — 曼 竺 表 4 实验墩表面及棱角实测最低温度与估算值对比 嚣辙 西侧表面中心最大温差为 4 ．9 7 o C；东西测表面中 心最低温度分别为一 4 ．0 9℃和一 4 ．3 7℃， 滞后于棱 角最低温度约 6 d 。 2 0 0 7 年越冬期间东侧三向棱角 最低温度为一 1 0 ．9 6℃， 日最大降幅为 1 ．2 oC， 与东 侧表面中心最大温差为 5 ． 7 7 ℃；西侧三向棱角最 低温度为一 1 O ．6 2℃， 日最大降幅为 1 ． O 9℃， 与西 侧表面中心最大温差为 5 ． 3 8 oC；东西测表面中心 最低温度分别为一 6 ． 7 3℃和一 6 ． 4 5 o C， 滞后于棱角 最低温度约 1 d 。 2 2 3 ) 2 号实验墩在 2 0 0 6 年越冬期间，东侧三向 棱角最低温度为一 3 ．7 4 ℃， 日最大降幅为 1 ．0 7℃， 与 东侧表面中心最大温差为7 ．9 8 c C； 西侧三向棱角最 低温度为一 5 ．1 9 ℃， 日最大降幅为 0 ． 9 7 ℃， 与西侧表 面中心最大温差为 6 ．4℃ ；东西测表面中心最低温 度分别为一 0 ．1 1 ℃和一 1 ．5 4 o C ， 滞后于棱角最低温度 约 6 d 。 2 0 0 7 年越冬期间东侧三向棱角最低温度为一 8 ． 3 9 ℃， 日最大降幅为 1 ．5 7℃， 与东侧表面中心最 大温差为 8 ． 9 6 o C；西侧三向棱角最低温度为～ 9 ．7 6 c C， 日最大降幅为 1 ． 5 8 ℃， 与西侧表面中心最大温 差为7 ．5 7 ℃； 东西测表面中心最低温度分别为一 3 ．7 8 ℃和一 1 ．9 8 o C， 滞后于棱角最低温度约 1 0 d 。 4 ) 2 0 0 6年 由于初始温度影响的因素存在 ， 1号 和 2 号实验墩表面及棱角最低温度的实测值和理 论计算值得差值较大，随着初始温度影响逐渐消 失 ， 2 0 0 7 年 1 号和 2号实验墩表面及棱角最低温 度的实测统计值和理论计算值的差值较小。 4 结语 ‘ 通过以上试验 ，说明经过保温之后的混凝土 表面中心点和双向棱角处的温度较未保温的有很 大提高， 对于混凝土表面最低温度的理论计算， 实 测值往往高于理论估算值，理论计算值结果偏于 保守 ， 特别是在棱角部位 ， 因此 ， 在选取保温材料 的厚度 时可适当放宽。 [ 参 考 文 献] [ 1 ] 朱伯芳． 大体积混凝土温度应力与温度控制[ M] ． 北京： 中国电力出版社 ， 2 0 0 3 ． 【 收稿日期l 2 0 1 5 - 0 5 - 1 2