伊犁水利项目水工隧洞施工技术

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1、伊犁水利项目水工隧洞施工技术伊犁水利项目水工隧洞施工技术伊犁水利项目水工隧洞施工技术摘摘 要要 圆形水工隧洞全断面混凝土浇筑与出碴、运输之间的相互干扰，全断面钢模台车浇筑混凝土的质量控制，一直是水利水电工程施工上的难题，本文主要介绍全断面混凝土浇筑与出碴干扰解决方案和混凝土浇筑的过程控制，解决施工过程中混凝土浇筑与出碴运输干扰的办法，总结施工中出现的问题，以改进施工工艺，加快施工进度，提高混凝土的施工技术和浇筑质量。关关 键键 词词 水工隧洞 施工技术前言圆形水工隧洞全断面混凝土浇筑与出碴运输相互干扰问题，一直是水利水电工程施工上的难题，而水工隧洞因为要过水，要防止水流冲刷，对混凝土浇筑质量要

2、求较高。伊犁经理部承担了新疆伊犁南岸干渠八十一大坂隧洞工程标，为输水主洞，开挖、支护与混凝土浇筑平行施工作业，成功解决了全断面混凝土浇筑与出碴运输的干扰问题；创新地针对施工中出现的问题逐一采取有效措施，如混凝土通过75m的竖井垂直下料、利用皮带输送机出碴、台车针梁过车等，保证了施工进度，使混凝土质量稳步上升。现根据施工情况总结如下，希望对公司今后承揽相关项目有所借鉴。1 工程概况工程概况新疆恰甫其海综合利用水利枢纽二期南岸干渠八十一大坂隧洞工程标主要工程包括：输水隧洞（桩号61+39264+392）及01#施工支洞。输水隧洞长3000m，01#施工支洞长526.4m。隧洞设计断面为圆形，内径6

3、m，现浇钢筋混凝土衬砌结构；支洞为城门洞形，净断面为（宽高）4.2m4.0m，格栅拱架喷混凝土支护。隧洞围岩主要为第四系中更新统乌苏群（Q2ws）含土砂砾石，局部夹有粘土或砂层，砾石成分以凝灰岩、花岗岩和安山岩为主，砾径主要在540mm之间，含量4060%，结构较紧密，中下部可能有泥钙质弱胶结的砂砾岩，属类围岩。桩号64+14064+392段，围岩为二叠系下统乌朗组（P1w）凝灰岩、熔结凝灰岩夹灰质砂岩、安山岩等，上覆基岩厚度小于30m，岩体呈弱风化或强风化状，为类围岩。工期要求：2004年8月2006年11月2 本工程的主要特点本工程的主要特点2.1 施工通道狭窄、坡度陡施工通道狭窄、坡度陡

4、01#施工支洞是本项目的唯一通道，长度526.4m，路面宽度4.2m，坡度17.04，对于隧洞的出碴和原材料运输影响大。2.2 施工工序繁杂施工工序繁杂从01#施工支洞与主洞交叉处进入主洞后，分别从两端进行开挖，由于地质情况限制，开挖后必须及时进行钢格栅、锚杆、挂网喷射混凝土支护，底部填土后各种机械才能通行；浇筑混凝土时须先清除底部填土，拆模后台车行走至下一段，本段混凝土底部重新填土方能通行车辆。2.3 开挖支护与混凝土平行作业开挖支护与混凝土平行作业由于工期原因，开挖支护与混凝土浇筑必须平行作业，怎样解决台车进入主洞后的出碴运输问题，是水利水电行业最为头痛的问题。2.4 钢模板全断面混凝土浇

5、筑质量控制困难钢模板全断面混凝土浇筑质量控制困难由于本项目引水隧洞为圆形，全断面浇筑时混凝土基本处于封闭状态，混凝土厚度40cm，双层钢筋，施工人员难以进入仓内进行振捣。其他单位在浇筑时其底部经常出现空洞、水迹等，质量较差，而且钢模板不吸水，浇筑过程中混凝土稍有离析，其表面就会形成水迹。如何减少混凝土表面气泡、麻面及水迹，就成为本项目的一个重要课题。3 施工主要问题和采取的应对措施施工主要问题和采取的应对措施3.1 支洞运输方案变更支洞运输方案变更01施工支洞原设计坡度为31.53（倾斜角度17.5），与输水主洞正交，利用绞车出碴。由于利用绞车出碴速度上会受到极大限制，且维护、保养等工作量大，

6、一旦发生故障就会导致全面停工，加上支洞与主洞正交，无法从主洞一次性提升出洞外（设计上的缺陷）。根据本公司历年来的施工经验，将绞车出碴变更为汽车运输，支洞坡度调整为17.04，中部设置一个会车道，以便于进出车辆的调度，可以根据现场施工需要调整运力，保证出碴运输正常进行。3.2 出碴、运输与混凝土浇筑平行作业出碴、运输与混凝土浇筑平行作业3.2.1 混凝土垂直溜放混凝土垂直溜放由于01#施工支洞是本项目的唯一通道，其长度526.4m，路面宽度4.2m，坡度17.04，洞内无法会车，虽然在中部设置了一个专门的会车道，但因为进出的车辆多，如果混凝土再从支洞内运输，不但会影响出碴运输，也会影响混凝土的浇

7、筑速度，混凝土质量没有保障，还会增加运输费用。针对以上因素，经过多方的探讨和现场勘查，最后，在经理部驻地附近的4冲沟内主洞轴线上，钻直径60cm的竖孔，孔深75m（至主洞顶部），孔内安设外径40cm，壁厚40cm的高强钢丝混凝土管，用于混凝土溜放。将混凝土拌合站移至4冲沟内，并在孔旁建拌合站，混凝土出拌合机后，直接用铁皮管溜放至孔内；在孔底（主洞顶部）设置圆弧形缓冲管道，其底部浇筑混凝土以抵抗石子冲击和磨损，混凝土速度经缓冲后再进入罐车进行搅拌、运输（见下页 图1）。图图1 底部混凝土缓冲管安放详图底部混凝土缓冲管安放详图3.2.2 台车针梁中部直接通行运输车辆台车针梁中部直接通行运输车辆本项

8、目2004年8月份开工以来，经过5个月时间，完成了长度526.4m，坡度17.04，路面宽度4.2m的01号施工支洞，于2005年1月份进入输水主洞，而投标的竣工日期为2006年11月底。在短短的23个月内要完成3000m洞身的开挖、支护、衬砌，其工期压力极大。根据本项目的工期要求，经理部对投标施组进行了修改，变原分部浇筑方案为全断面一次性浇筑成型，减少施工工序，同时考虑开挖运输与衬砌混凝土浇筑平行作业，唯一办法就是采取针梁内过车。在制作台车时，首先对台车型式、针梁、模板等进行布置，拟定台车行走、就位、脱模等整个过程的详细方案，然后根据通车要求对针梁的尺寸作出特别的设计，并根据通车的情况对底部

9、支撑和针梁本身强度进行计算，要求厂家严格按设计尺寸和强度要求进行加工制作。在台车投入运行后，出碴、运输车辆可直接从针梁上通过，大大减少出碴、运输对混凝土浇筑的干扰（台车设计、行走图见附图）。3.3 圆形水工隧洞全断面钢模台车圆形水工隧洞全断面钢模台车混凝土浇筑质量控制混凝土浇筑质量控制3.3.1 严格控制砂的细度模数，使用中砂严格控制砂的细度模数，使用中砂由于全断面钢模台车浇筑，使用混凝土输送泵直接泵送入仓，对混凝土的和易性、坍落度要求较高。坍落度小，混凝土不易离析，但流动性差，泵送困难。坍落度大，流动性好，泵送容易，但混凝土易离析。因混凝土垂直溜放坍落度有所损失、洞内温度较高（2023）等原

10、因，经现场泵送试验，混凝土的坍落度以16cm21cm为宜，坍落度和所使用的水泥品种一经确定，对混凝土拌合质量影响最大的就是砂料。为保证混凝土的和易性，砂料必须严格控制其细度模数符合中砂要求。衬砌台车（已衬砌端）衬砌台车（未衬砌端）运输车辆正在驶过衬砌台车已衬砌的洞身3.3.2 台车底部开进料孔，台车底部开进料孔，解决台车底部混凝土的质量问题解决台车底部混凝土的质量问题圆形隧洞全断面混凝土浇筑时，由于受混凝土流动性、钢筋及底部一期支护的影响，其底部易出现空洞、蜂窝、水迹等，水利水电行业的施工单位，全断面浇筑时其底部不是整块模板，在中线部位会留一定的缝隙，在浇筑时人工用木板关模。针对这一问题，我们

11、在台车的底部加工有三个圆孔，混凝土直接泵送入仓，利用输送泵的压力，使混凝土填充饱满、密实，杜绝了底部空洞等质量缺陷。3.3.3严格控制配合比，确保用水量计量准确严格控制配合比，确保用水量计量准确混凝土在浇筑过程中或多或少会产生泌水现象，这是不可避免的，由于钢模台车所使用的钢模板不吸水，混凝土在左右移管分层浇筑的间隙时间内，每层表面会离析出水分。如果用水量加大，混凝土表面会产生水迹，特别是腰线至其下1.5m范围内，更为突出，如蚯蚓爬行过的地面一样，严重影响混凝土的外观质量。刚开始浇筑的几环混凝土，出现的水迹较多。主要是坍落度较大的原因，同时，工人在浇筑过程中，为使其流动性好些，有擅自加水现象。后

12、来经过总结分析，将全断面分为三个部分，即底部、左右侧边墙、拱顶。底部使用较大的坍落度（19cm21cm），保证其流动性；左右边墙使用较小坍落度（16cm18cm），利用自身重力即可自由下落；拱顶孔采用较大坍落度（18cm20cm），使其能流动，并填满顶部。召开工班全体人员参加的总结会，规定其在浇筑过程中不准随意加水，如坍落度小，不易泵送时，应及时通知检测站现场确定；在施工过程中，如果混凝土层表面有泌水，必须用海棉、破布等将水清除。3.3.4 加强振捣、保证混凝土密实加强振捣、保证混凝土密实前面说过，由于混凝土断面厚度小，又是双层钢筋，人很难进入仓内进行振捣。圆形隧洞全断面混凝土捣固也是一个关键

13、问题，主要是在腰线及以下1.5m范围内易出现气泡，且在开始的几环中气泡较为密集。采取的措施是：合理布置进料窗口，在台车上梅花形布置21个进料窗口，利用6m长的捣固棒进行捣固，其长度可以伸入到下一窗口，解决捣固困难的问题，同时，在模板内侧安装9台附着式平板振动器，在上下两层窗口间混凝土浇满时振动35秒钟的时间，使混凝土表面有浆，减少气泡，保证混凝土的表面光洁度。4 效果分析效果分析4.1 支洞变更保证了洞内运输、保证了洞内施工生产的正支洞变更保证了洞内运输、保证了洞内施工生产的正常进行常进行01施工支洞原设计坡度为31.53（倾斜角度17.5），与输水主洞正交，利用绞车出碴。由于利用绞车出碴速度

14、上会受到极大限制，且维护、保养等工作量大，一旦发生故障就会导致全面停工，加上支洞与主洞正交，无法从主洞一次性提升出洞外（设计上的缺陷）。根据本公司历年来的施工经验，将绞车出碴变更为汽车运输，支洞坡度调整为17.04，在中部设置一个会车道，并派专人进行现场调度指挥，保证车辆进出有序。同时支洞方案的变更，可以根据现场施工需要调整运力，保证出碴运输正常进行。4.2 开挖、支护与混凝土平行作业开挖、支护与混凝土平行作业缓解了工期压力缓解了工期压力在不进行平行作业的条件下，从2005年1月进入主洞开始计算，以每月200m的开挖、支护速度计算，需要15个月才能完成整个主洞的开挖、支护工作；考虑台车行走、就

15、位、浇筑、养护等因素，以每月100m的浇筑速度计算，两个台车需要15个月才能完成整个主洞的混凝土浇筑工作。通过以上计算，如单工序作业，将需要30个月才能竣工。而投标竣工日期为2006年11月底，所以，采取台车针梁内行车的平行作业方案，大大缓解了工期压力。4.3 垂直下料既节约时间，又节约了成本垂直下料既节约时间，又节约了成本01施工支洞以500m计算，考虑出碴车辆的影响，每运一车混凝土，往返至少需用8分钟，每环混凝土最少需40车，会多用320分钟（5.33小时），缩短浇筑时间，质量上也更有保障。支洞长度以500m计算，考虑坡度及载重因素，以最低耗油量0.25kg/km计算，往返节约用油0.25kg，每环节约油料10kg。以上两方面均为直观的、简单的分析，未考虑在支洞内如此坡度下增运产生的机械磨损等其他因素。4.4 全断面混凝土浇筑，结构更为合理全断面混凝土浇筑，结构更为合理原施工招标文件的上下断面分开浇筑，全断面浇筑后取消了左右两侧的纵向施工缝，无需止水材料，整个断面混凝土浑然一体，有利于洞身的稳定和保证过水建筑物的防渗要求。本方案提出后，受到业主、设计、监理的一致认同，并在南岸干渠参建单位中进行宣传。附图：台车设计、行走、脱模图等共6页伊犁水利项目衬砌台车设计图台车正视图台车脱模顺序图钢模台车模板行走示意简图钢模台车针梁行走示意简图钢模台车就位后模板台车调试示意简图