大伙房水库输水隧洞钢衬混凝土施工方案

冯国军

（辽宁省水利工程建设质量与安全监督中心站，辽宁沈阳　110003）

大伙房水库输水隧洞钢衬混凝土施工方案

冯国军

（辽宁省水利工程建设质量与安全监督中心站，辽宁沈阳110003）

大伙房水库输水工程有压隧洞进、出口段采用钢衬混凝土施工，由于隧洞岩壁和钢衬外延间隙很小，其间还要进行钢衬焊接、钢筋焊接、混凝土浇筑和灌浆施工等，施工难度较大。建设单位通过分析该工程的难点重点，采取科学合理的施工方法，较好完成了施工任务。本文详细论述了钢衬混凝土施工过程和方法。

大伙房水库；输水隧洞；钢衬混凝土

1　工程概述

大伙房水库输水工程有压隧洞进、出口连接段采用钢衬混凝土施工。隧洞洞径6m，钢管规格为DN5400mm×2.80m，隧洞进、出口段钢衬长度为56m。钢衬混凝土标号为C35W12F200，Ⅳ类围岩混凝土衬砌厚度为60cm，V类围岩混凝土衬砌厚度为70cm。钢衬段混凝土施工完毕后，进行回填灌浆、固结灌浆、接触灌浆，对围岩补强。

2　施工进度安排

隧洞钢衬段施工包括钢管安装和混凝土浇筑两大项。施工主要顺序为:分节钢管运输→安装点焊接→钢管外包钢筋绑扎→混凝土浇筑→灌浆施工。

钢管安装循环周期主要考虑钢管安装、焊接、探伤、防腐等各工序所占用的时间。

混凝土浇筑施工循环周期主要考虑仓位清理、钢筋制安、支模、混凝土浇筑等各工序所占用的时间。

隧洞钢衬段单仓11.2m，单循环需要12d。隧洞进、出口钢衬段长56m，每仓11.2m，共分5仓。每仓计划工期12d，各段计划工期为60d。

3　钢衬段钢管安装

钢衬段处于洞口进、出口两端，钢管规格为DN5400mm×2.80m，每端20节钢管，从隧洞进口开始安装，完工后再安装隧洞出口段钢衬。安装方向由洞内向洞口安装。

采用100t履带吊吊运钢管至洞口自制台车上，用卷扬机牵拉方式，通过地上铺设的轨道运输至洞内安装位置。

钢衬段钢管安装施工工艺流程为:前期准备→钢管转运→始装节安装→其他钢管安装→焊接→探伤→防腐处理。

3.1钢衬安装

钢衬运到安装位置后，先用线坠测量管口里程，根据测量值调整钢衬里程至设计里程（±5mm），然后在钢衬的两个加劲环上对称焊接4个托板，用4个螺旋式千斤顶（32t）放在托板下面，由4人同时操作千斤顶，将钢衬同时、缓慢地顶起，使钢衬上升到设计高程（±2cm），然后在钢衬的加劲环上焊接临时支撑将钢衬固定，之后，再由4人同时缓慢地降下千斤顶，使钢衬的重量由临时支撑承担，钢衬稳固后，再退出台车并将台车推至洞口。

测量始装节钢衬下管口两端的高程，根据测量值用千斤顶先调整一端管口高程至设计高程（±5mm）并固定，再调整另一端管口的高程至设计高程并固定，管口两端高程调整到位后，用200工字钢在钢衬下面做好支撑平台，用千斤顶调整钢衬管口两端的轴线至设计轴线（±5mm）并固定，最后用线坠测量两端管口的垂直度，利用钢衬的高程偏差值调整管口两端的垂直度至规范要求（±3mm）并固定。重新测量管口里程、高程、轴线，根据测量数据用千斤顶和导链依据设计公差调整钢衬位置，达到设计标准后，将钢衬重新定位，并在两个加劲环上用200工字钢焊接6个定位支撑。定位支撑沿加劲环圆周平均分布。各支撑与混凝土面的接触部位要求坚实。

始装节安装完毕后，将与始装节组队的第二节钢衬运至安装位置，与始装节管口间距1cm左右，在两个加劲环上对称焊接4个托板，在托板下面放置千斤顶，由4人同时操作，用千斤顶将钢衬同时缓慢、水平顶起，其下管口稍高于始装节管口1～2cm，然后在始装节的对接管口端焊接托板，4人同时操作千斤顶，将钢衬对接管口端外壁落到托板上，再用两个10t导链分别在上下管口位置将两节钢衬对接间隙收拢，加劲环上焊接临时支撑，完工退出台车并将其推到洞口。按照第二节钢衬的安装方法，安装剩余钢管。每仓11.2m，为4节钢管长度，首仓安装时需安装5节，之后每仓安装4节，最后第5仓时安装3节。

3.2焊接

安装完成一个管节对接缝后，进行焊接作业。严格按照焊接工艺措施进行施工，焊接完成24h后按要求进行无损检测，并对缺陷及时进行返修处理，焊接检查合格后进行防腐作业。

3.3钢衬加固方案

钢衬混凝土采用附着式振动器振捣工艺，因此要求钢衬支撑必须牢固，以免振动器在浇筑混凝土过程中因振动使钢衬发生位移，从而影响安装质量，应采取一定措施进行加固。

a.锚固点设置:钢衬加固前应在隧洞壁设置锚固点，在加劲环断面对称设置8个锚点，锚入10号槽钢或φ28螺纹钢。锚入深度应不小于1.5m。

b.采用20号工字钢呈三角形支撑在加劲环上，各支撑与锚固点焊接牢固。

3.4附着式振动器定位板的焊接、拆除及防腐

每节钢衬安装完毕后，焊接定位板。定位板焊接位于每节钢衬长度1/2处的顶部两侧，按管中心垂直线两侧各90°范围分布，焊接3块定位钢板，以安装混凝土浇筑时使用的附着式振动器。焊缝为单边满焊。

钢衬混凝土整体施工完成后，割除全部定位板，切割时定位板要预留打磨量，不能损伤母材。

将割除后的焊疤彻底打磨清除干净，再将焊疤周边150mm范围内的原有防腐层清除干净，按照防腐工艺要求及验收标准进行内防腐补涂，补涂厚度不小于厂家防腐厚度。

检查管内全部表面，对有其他局部防腐层损伤的地方按照防腐工艺进行补涂。

4　钢衬混凝土施工

隧洞钢衬段长112m，进、出口各56m，按照11.2m分仓，进、出口部位各5仓，全断面一次成型。

混凝土运输使用 6m3混凝土罐车运输，通过HBT60型混凝土泵入仓。泵管由仓位外端顶部的预留缺口伸入仓内9m（3节泵管），泵管出浆口接一节橡胶软管，用于向钢管两侧均匀下料，人工手持电动软轴插入式振捣棒进行振捣；待混凝土面上升至距顶部1.5m高时，拆除橡胶软管，持续输入混凝土，并依次拆除泵管扣件，直至顶部浇满。

4.1混凝土原材料准备

混凝土原材料包括水泥、砂石骨料、外加剂、水、钢筋、钢材及掺合料等。原材料在施工前和施工过程中必须严格控制，所有原材料的技术参数必须符合招标文件和有关规范要求，并经试验检验合格，报监理工程师批准后，方能用于现场施工。

4.2清基处理

混凝土浇筑前，清除岩基上的杂物、泥土及松动岩石，用压力水冲洗干净，然后进行基础验收。

4.3钢筋施工

隧洞钢衬段混凝土钢筋环向筋为φ28，间距20cm，分布筋为φ16，间距20cm，所有钢筋均为HRB335Ⅱ级钢。每仓钢筋重6.6t。

钢筋进场经检验合格后进入工地用于施工。钢筋均在洞外加工厂内加工成型，10t汽车运输钢筋至洞内工作面，人工卸车。

钢管安装完毕后，先进行钢管下部两侧支撑桩施工，待环向钢筋运输到位后，再进行钢管两侧腰部及顶部支撑桩施工。由于Ⅳ类围岩衬砌厚度60cm，去掉加劲环25cm，仅有35cm宽的空间可供操作，作业空间狭小，为钢筋施工增加了很大难度。钢筋安装时，应从里向外（洞口方向）依次安装并一次焊接到位，相对于常规钢筋制安施工，工效低，作业时间长。根据钢筋安装难度，在洞外先将上半部钢筋与钢管焊接牢固，钢管在洞内就位后再施工下半部钢筋安装，此外为保证钢筋安装的稳定，在洞内进行支撑加固。

钢筋的安装位置、间距、保护层厚度及各部分钢筋的大小尺寸，均应符合施工详图及有关文件的规定。安装后的钢筋应有足够的刚度和稳定性。在混凝土浇筑过程中安排值班人员经常检查架立筋的位置，发现位移应及时进行矫正。

4.4模板工程施工

隧洞钢衬段堵头模板，采用3cm厚木板拼装而成，在岩壁上钻两排孔并插入插筋，以插筋为依托各焊连一根环型钢筋，木板依次拼装固定于环形钢筋上，形成堵头木模。

4.5混凝土泵机及泵管安装

隧洞钢衬段混凝土施工采用HBT-60卧泵入仓，卧泵与浇筑仓面距离不大于10m。泵管采用φ125mm高压耐磨钢管，泵管之间采用专用扣件连接。泵管单节长度为3.0m，弯头采用转弯半径不小于1.0m的大弯头。

泵管由仓位外端顶部的预留缺口伸入仓内9m（3节泵管），泵管出浆口接一节橡胶软管，用于向钢管两侧均匀下料，人工手持电动软轴插入式振捣棒进行振捣。4.6混凝土施工

混凝土由拌合站集中拌制，利用2辆12m3搅拌车运至工作面，采用1台HBT-60混凝土泵泵送入仓。人工手持φ50电动软轴插入式振捣棒振捣密实；待混凝土面上升至距顶部1.5m高时，拆除橡胶软管，持续输入混凝土，并依次拆除泵管扣件，最大限度将顶部浇满。每仓需埋入9m（3节）泵管。

5　钢衬段灌浆施工

隧洞钢衬段灌浆施工包含回填灌浆、固结灌浆和接触灌浆。

隧洞钢衬段灌浆作业在混凝土衬砌强度达到设计值的70%后由里向外进行施工，按照先衬砌的部分先回填灌浆后固结灌浆最后接触灌浆的顺序进行。

回填灌浆、固结灌浆压力较大，止浆位置必须设置在混凝土内，避免钢板承受灌浆压力，浆液变换等施工工艺按施工图纸、施工技术要求执行。

回填灌浆在混凝土强度达到设计强度的70%后进行，固结灌浆在该部位的回填灌浆结束7d后进行。

6　小结

钢衬混凝土施工有两个难点:

一是钢筋的安装:由于钢衬段Ⅳ类围岩混凝土衬砌厚度为60cm，钢管的加劲环高度为25cm，箍筋的安装半径为2934mm，隧洞成型半径为6000mm，与加劲环的高度一致，相当于可供操作人员的空间宽度为30cm，而且人不能直立，呈弯曲状态施工，所以在钢筋安装后，施焊和挷扎难度大，运输至安装位置难度高，由于操作困难，钢管安装时间长，对施工进度影响很大。为此，根据设计要求先把制作完成的满足支撑段数量需求的钢筋提前运至需要安装的位置，待钢管焊接检验合格后按设计要求安装，为便于操作人员上下安装，在支护的钢拱架上焊接一段短钢筋梯步，钢筋的安装时间较长一些。

二是混凝土衬砌浇筑:混凝土衬砌施工时，拱顶部高度1.5m、中心角120°范围内混凝土无法采用人工振捣。在顶拱部分混凝土施工时，将混凝土的坍落度适当增大，施工时将混凝土泵管管口伸进仓内2/3处，并事先在拱顶90°范围内间隔45°布置3台3kW附着式振捣器，排距为2.8m（端头部位1.4m起步），振捣器附在钢管内壁上，靠混凝土的泵送压力强行挤压振动保证混凝土的密实，当泵送混凝土将顶拱挤满时，开启两侧振捣器振动，此时暂时停止混凝土的泵送，当混凝土振实后，再进行混凝土的泵送，当混凝土浇筑到拱顶填满时，再开启顶部振动器进行振动，反复振动、泵送，直到混凝土看不到空腔为止；将泵管拆除继续泵送，振动器振动，靠泵送混凝土的压力将混凝土挤压密实，同样采取开启振动器振动、泵送的操作重复2～3次，直到混凝土快到达拱顶堵头模板处，将堵头模板封堵继续泵送，当混凝土浆从顶部模板观察小孔处向外渗流后，再泵送、振动1～2次，停止浇筑，待混凝土失去塑性时，将泵管割断，混凝土浇筑结束。■

［1］王艺翔.隧洞衬砌施工质量控制［J］.水利建设与管理，2014（4）:27-28.

［2］路广平，韩志远，赵丽丽.自防水混凝土在水工隧洞衬砌中的研究与运用［J］.水利建设与管理，2009（10）:40-43.

［3］ 马鹏辉，刘忠勋，胡凡.大伙房水库输水工程（二期）TBM2标段衬砌混凝土质量控制［J］.水利建设与管理，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