隧洞混凝土衬砌诱导缝综合防裂技术探讨

金正平

（浙江省水电建筑安装有限公司，浙江 杭州 310053）

隧洞衬砌混凝土在施工期由于水泥水化热作用、外界环境温度的变化以及围岩的强约束等作用下，容易产生混凝土裂缝。裂缝的出现会破坏混凝土结构，缩短隧洞使用寿命，影响工程整体质量。本论文结合杭州市第二水源千岛湖配水工程10 标段为例，对隧洞混凝土衬砌防裂技术进行了探讨，并形成了隧洞混凝土衬砌诱导缝综合防裂施工技术。

1 诱导缝防裂技术运用范围及工艺特点

1.1 运用范围

该施工技术运用于城门型、马蹄型等型式平底隧洞的混凝土浇筑施工。

1.2 工艺特点

（1）隧洞衬砌时，在每仓（每仓长度12m）混凝土中间设置一条环向防裂诱导缝，减少了隧洞混凝土衬砌环向裂缝，保证了结构的安全性。在防裂诱导缝内设环向钢边橡胶止水带，止水带与岩壁之间增设环向松木板，加强衬砌混凝土的防水效果。

（2）采用拼装式钢模台车全洞全断面衬砌，立模、浇筑、振捣、拆模一体化施工，提高模板定位精度，加快施工速度，保证结构的外观质量和稳定性。隧洞底板与边墙的交接处采用定制倒角悬空钢模板，防止衔接处裂缝的产生，保证混凝土浇筑质量。

（3）隧洞边墙和顶拱一次浇筑成型，减少施工缝，提高混凝土的防水效果和外观质量。隧洞衬砌前，对洞壁岩石面油烟和油污进行冲洗，减少混凝土表面裂缝的产生，保证衬砌混凝土浇筑质量。单头≥2km 的工作面采用在各洞口拌制好混凝土干料，运输干料至用料点附近，再用搅拌机加水搅拌后使用混凝土泵泵送入仓，保证混凝土的质量。

3 诱导缝防裂技术施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

图1 施工工艺流程图

3.2 操作要点

3.2.1 基础面清洗及找平层混凝土施工

爆破完成后的基础，尚有大量余碴存在，施工前先用反铲挖机先清一遍，挖机无法作业的部分，采用人工三角耙挖除，等石碴基本清除后，再用高压水枪冲洗干净，直至满足混凝土浇筑对基础面的质量要求。隧洞内用水泵排除积水，无法用水泵排水的，则人工用水勺和抹布清除。为方便衬砌施工和车辆的通行，在基础清理干净后，立即浇筑找平层混凝土。找平层混凝土浇筑顶面高程不超过设计结构底面，标号与结构混凝土标号相同，并且顶面按施工缝凿毛处理。

3.2.2 底板钢筋绑扎

找平层混凝土施工完成（或完成一段）后，即可开始底板钢筋的绑扎。钢筋在洞外的加工厂按设计长度裁切完成后，用汽车运送至工作面附近，人工抬运到仓面安装。由于底板为单层钢筋，混凝土厚度达80 cm，故钢筋安装时，需要设置架立筋。架立筋采用B16 钢筋，间排距150×150 cm。先用风钻造一深25 cm的孔，将架立筋插入其中，架立筋上部与钢筋网焊接支撑钢筋网。

3.2.3 底板止水安装

铜片止水直接使用木制端模夹住止水的中间部位，用架立筋将橡胶止水固定，防止在混凝土浇筑过程中，橡胶止水带折叠失效。橡胶止水带架立筋采用φ8 钢筋制作，间距75cm，一头与钢筋网焊接固定，另一头磨尖扎入端头木模。

3.2.4 底板端模和倒角悬空模板支立

底板的端模，采用木板定制，厚5 cm，外侧用方木支撑于地面预埋锚筋处，并用铁丝拉紧固定。倒角悬空模板采用定制钢模板，下部用架立筋支顶，架立筋焊接在结构钢筋网上，并用铁丝拉住模板，防止其在浇筑混凝土时浮起。上口用短锚杆作拉筋固定，并与模板焊接。

3.2.5 钢模台车就位

钢模台车就位时，采用徕卡TS06 PLUS 型全站仪严格控制轨道中心线，允许误差±1 cm，轨面标高比隧道路面中心高15 cm，允许误差±1 cm。台车就位后，先调顶模中心标高，然后由顶模支撑梁上横向丝杆调整台车中线直至符合要求，最后，由侧向丝杠电动调节边模张开度，调整到位后放下翻转模和底脚斜撑丝杠加固。支立挡头板一定要与岩面密贴，保证混凝土不外露。

3.2.6 安装预埋灌浆管和端模支立

浇筑前仔细复查台车模板中线、高程、仓内尺寸，检查台车及挡头模板安装定位是否牢靠；止水带、止水条安装是否符合设计及规范要求；基仓清理是否干净；底脚施工缝（如有）是否处理；输送泵接头是否密闭，机械运转是否正常等。浇筑前对模板进行除锈并刷涂脱模剂。为防止拱顶形成空洞，预留回填灌浆孔，二次衬砌完成后，进行回填灌压浆。

3.2.7 顶拱和边墙混凝土浇筑和振捣

项目部共设有2 座JS1000 混凝土拌和系统，分布在各支洞口。混凝土拌和在拌和站集中拌制，混凝土输送车运送混凝土至工作面，高压混凝土泵送入仓。

混凝土灌注施工采用整环灌注，灌注通过灌筑窗口，自下而上，从已灌段接头处向未灌方向，水平分层，对称浇灌，边浇边捣，混凝土垂直自由下落高度不超过2m，每次浇筑层厚不超过40cm，相邻两层浇注时间不超过1.5 小时，确保上下层混凝土在初凝前结合好，不形成施工冷缝。捣固采用附着式振捣器和插入式振捣器，安排专人负责振捣，保证混凝土衬砌内实外光。当混凝土灌至墙拱交界处时，间歇约1 小时，以便于边墙混凝土沉实。拱圈封顶时，随拱圈灌注及时捣实，振捣时保证插入棒的插入深度，禁止振捣棒紧贴钢模板，且不得损坏防水层。当混凝土浇至作业窗下50 cm时，刮净窗口附近的凝浆，涂刷好脱模剂，窗口与面板接缝处粘贴海绵止浆条，封顶采用顶模中心封顶器接输送管，按从里向外的顺序逐渐封顶，控制灌注混凝土速度，观察顶模变形情况，当挡头板上观察孔有浆溢出，即封顶完成。混凝土在振捣过程中，产生泌浆水，容易粘在模板上形成混凝土表面的气泡，采取堵头板分层设排水孔排出泌浆水的措施，即在堵头板上沿竖向每20 ～30cm 设可以封闭的孔（φ10 ～14 的螺钉孔即可），浇筑时根据混凝土的层面，依序打开孔排水，排完水及时封孔，减少二次衬砌混凝土表面的气泡。

3.2.8 诱导缝的设置

诱导缝近围岩侧为沿隧洞外侧环向布置的2 cm厚的松木板，施工时，在松木板两侧采用C16@200 钢筋固定，并插入围岩25 cm左右，在距混凝土内表面18 cm处设置钢边止水带一道，使用A8 钢筋与主钢筋网焊接固定。混凝土内表面处设置一条表面宽2 cm，底宽约1 cm，深约1 cm的楔形槽，以方便切割。楔形槽用钢材定制与台车模板同弧度，分段焊接在钢模台车上。混凝土浇筑完成后，在强度达2.5MPa 后开始拆模，拆模后即进行切割，切割时采用人工手持切割机沿预留楔形槽进行，切割深度不小于4 cm。

4 施工技术难点及安全施工技术措施

4.1 进洞登记检查及洞内通讯保障

每个洞口均设置值班室，专人24 小时值班，主要负责对进洞人员的检查、登记。值班室与洞内设专用电话，值班人员负责洞内外联系，随时掌握洞内施工情况。

（1）实行准入制度：洞口设立保卫值班室，搞好进洞的登记，只有身份清楚和被指定的人员才允许到隧洞里工作，其他人员必须经过批准，并登记出入情况后才能进入，必要时应有人陪同监管。

（2）挂牌揭示工序：隧洞洞口在明显位置设立标准的“工序揭示牌”，明确告知进洞人洞内施工情况，以便提前做好准备。

（3）检查防护用品：所有进入隧洞的人员必须按规定佩戴安全防护用品，违规者，一律不准进入隧洞。

（4）控制车辆有序出入：对于外来的任何车辆，不经过允许不得随意进入隧洞，值班人员及时掌握施工车辆的动态和流量，保证机械车辆进出有序。

4.2 隧洞洞内施工通讯

隧洞施工安装专用电话：为保证洞内外联络畅通，安装硬线有线电话专供指挥使用。

隧洞施工安装备用电话：本工程地质复杂，风险大，施工时须安装单独备用电话，并和洞口值班室连通，以便处理紧急情况。

5 结语

综上所述，水利工程隧洞施工中的防裂技术，一直是让人困扰的问题，经过本技术在混凝土中间设置一条环向防裂诱导缝，减少了隧洞混凝土衬砌环向裂缝，保证结构的安全性。在防裂诱导缝内设环向钢边橡胶止水带，止水带与岩壁之间增设环向松木板，加强衬砌混凝土的防水效果施工中提升了砼衬砌质量，减少裂缝的产生，对工程质量有了保证。