西范灌区2#隧洞土洞衬砌施工方案

郭 生

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

1 工程概述

西范灌区东扩工程二级总干渠2#隧洞位于山西省运城市稷山县翟店镇，2#隧洞为土洞开挖，开挖土层为低液限黏土层，2#隧洞组成主要项目：洞身段、进出口渐变段、输水箱涵段等。衬砌总长度为2 400 m，洞型为马蹄型，开挖底宽为3.6 m，高度为3.8 m，衬砌厚度30 cm。

2 施工总布置

根据工地现场实际场地条件，在2#隧洞进出口部位布置生活临时设施及机械停放场地、综合仓库等，进口上游设一台150 KVA变压器，供进口部位施工用电，设一台10 m3/min空压机供风；大坝下游设一台150 KVA变压器，供出口部位施工用电，设两台10 m3/min空压机供风，具体布置图见图1。

3 土方洞挖施工方法

土方洞挖施工工序为：施工测量→洞口开挖→洞身开挖→钢拱架支护→挂网喷浆。

根据隧洞围岩情况及断面设计，土洞开挖采用STB-100型扒渣机开挖，扒渣机装农用三轮车出渣的方案，施工过程实现“短进尺、强支护、多循环”施工，开挖分四个工作面同时掘进，分别为隧洞进、出口段和冲沟箱涵段，每个工作面每天平均进尺约8～12 m。具体为：先由箱涵段上游隧洞出口、箱涵段下游进口同时进行土方洞挖，待箱涵段上游隧洞掘进至350 m左右时，退出扒渣机，由隧洞进口继续掘进；箱涵段下游隧洞掘进配置两台扒渣机，相向进行掘进，每个工作面每天平均进尺约8～12 m。

图1 2#隧洞施工平面布置图

4 土洞衬砌施工方法

混凝土衬砌随洞挖完成后进行，隧洞洞身衬砌段沿洞身每8 m设一道环向变形缝，缝宽20 mm，缝内用高密度聚乙烯闭孔泡沫板填充，内设651型橡胶止水带，缝口采用沥青砂浆封堵。施工时先衬砌底拱，后衬砌侧顶拱，施工缝设于洞底高程以上80 cm处。底拱采用跳仓浇筑，底拱连续浇筑完成48m后开始进行侧顶拱的施工，钢模台车浇筑侧顶拱。具体为：箱涵段上游隧洞总长697 m，箱涵段下游隧洞总长1 703 m，三个工作面配置三台液压钢模台车，上游段台车布置在352 m位置，先将隧洞进口段衬砌完成后，再衬砌箱涵上游段；箱涵段下游隧洞在900 m位置处布置两台台车，相对进行下游段的衬砌。洞内混凝土运输采用10 m3混凝土罐车运输至洞口，再倒运至用2 m3混凝土罐车，洞内运输至仓面，采用60 KW输送泵运送混凝土至浇筑部位。衬砌断面图具体见图2。

图2 洞身断面图

隧洞衬砌工艺流程为：防水层铺设→钢筋制安→预埋件安装→模板制作、安装与拆除→混凝土衬砌→养护及拆模

4.1 防水层铺设

4.1.1 内层无纺布铺设

铺设防水层时先对基面（初期支护面）外漏的突出物及表面凹凸不平处进行检查处理，铺设内层无纺布宜由顶拱向两边侧拱及底拱铺设，用射钉枪将热塑性垫圈和无纺布平顺地固定在基面上，固定点间距顶拱180°范围宜为50～80 cm，侧拱及底拱部分为80～100 cm，按梅花形布设无纺布与基面密贴，确保无大包。无纺布之间采用搭接法进行连接，搭接宽度不小于5 cm。

4.1.2 EVA防水板铺设

铺设前进行精度放样，进行试铺后确定一环的尺寸，尽量减少接头。铺设防水板时，采用顶拱向两侧边拱及底拱铺设，防水板与热塑性垫圈连接应采用电热压焊器热熔法焊接。防水板之间采用双焊机进行热熔焊接，单条焊缝宽度不小于15 cm，焊接后采用充气法进行检测，充气压力为0.25 MPa，保持该压力不小于10 min，防水板铺设完成后对其表面进行全面的检测，发现破碎部位及时进行修补。对防水层进行验收合格后，才能进行下道工序。

4.1.3 外层无纺布铺设

外层无纺布与防水板之间采用粘接方式进行连接，施工时避免对防水板造成破坏。

4.2 钢筋制安

钢筋制作在洞外钢筋加工厂完成，安装均采用现场绑扎、焊接。安装前进行测量放线以确定钢筋准确位置。在钢筋与模板之间，用不低于结构物设计强度的砂浆垫块或架立筋隔开，并保证钢筋保护层厚度满足设计要求。垫块相互错开，分散布置，在各排钢筋之间，用短钢筋支撑以保证位置准确。

钢筋焊接和钢筋绑扎应按施工图纸的要求执行。钢筋绑扎用20～22#铅丝，呈梅花形布置绑扎，钢筋架设后，混凝土浇筑前，需按照图纸和规范标准进行详细检查，如发现钢筋位置有变动，立即予以纠正。模板涂刷脱模剂时，不得污染钢筋。

4.3 预埋件安装

4.3.1 止水带安装

止水带埋设必须位置准确，其中心与变形缝或施工缝重合，安装平整无损坏，支撑固定牢固，在混凝土浇筑过程中不发生位移或扭曲。

止水带采用钢筋卡和挡头模板夹持固定，防止止水带扭曲、位移，钢筋卡可采用Φ10的钢筋弯制而成，间距不大于50 cm。挡头模板分内外两部分，内侧模板为圆弧形整体模板，外侧模板由长短不一的小模板拼接而成。内侧模板与外侧模板拼接完成后，通过模内支撑钢筋、垫块、档板、钢管整体加固。止水带安装位置应符合设计要求，与混凝土接缝面垂直、止水中线位于衬砌接缝中心线上。

止水带安装应定位准确、固定牢靠。施作方法见图3。

图3 止水带安装示意图

4.3.2 纵向止水安装

隧洞纵向止水用钢筋卡、夹具共同固定。纵向止水用钢筋卡固定，钢筋卡间距不宜大于50 cm。上部分可采用两块角钢夹住，再用连接钢板及螺栓进行固定，纵向间距一般为1 m。施作方法见图4。

图4 纵向止水安装示意图

混凝土拌和物入仓、浇筑时，应加强止水的保护，防止扭曲、移位。同时，做好止水周边混凝土振捣，与混凝土连接紧密。

4.4 模板制作、安装与拆除

4.4.1 模板选型

为保证隧洞洞身光滑，减少接缝，提高施工进度和工效，主洞底拱拟选用定型钢模板浇筑，侧顶拱拟选用钢模台车一次性浇筑；支洞底板采用定型普通（1.2 m×0.6 m、1.2 m×0.2 m、1.2 m×0.15 m）钢模板与方木带加固的支撑方案，侧墙及顶拱采用钢模台车一次性浇筑。

4.4.2 模板制作

隧洞采用全液压台车进行混凝土衬砌，台车严格按照施工图纸隧洞断面尺寸制作，根据施工面需要，钢模台车共制作三台台车。模板台车示意图见图5。

图5 衬砌台车示意图

4.4.3 模板安装

模板安装采用螺杆内拉和撑杆外顶相结合的加固结构。模板安装，沿洞轴线测量放样，留有控制点，以便检查校正。

4.4.4 模板拆除

混凝土浇筑完成后，达到拆模时限时进行拆模，底模在混凝土强度达到75%强度后拆除。拆下的模板、支架及配件及时清理、维修，并分类堆存，妥善保管。

4.5 混凝土衬砌

衬砌混凝土采用商品混凝土，由稷山县首选商品混凝土搅拌站提供，搅拌站配置专人进行原材料的检验和选用、确保严格按照配和比进行混凝土拌和。

4.5.1 混凝土拌和与运输

混凝土在运输过程中，不应发生泄漏、分离、漏浆、严重泌水，并减少温度回升和坍落度损失等。混凝土运输过程中，应缩短运输时间，减少转运次数，不得在运输途中和卸料过程中加水。混凝土自由下落高度不宜大于1.5 m，超过时，应采取缓降或其它措施，防止骨料分离。因故停歇过久，混凝土拌和物出现初凝、塑性降低较多已无法振捣、被水淋湿或失水较多、受冻等情况之一，应按不合格料处理，不得入仓。

4.5.2 底板及侧墙混凝土

底板混凝土熟料运至施工现场后采用地泵入仓，使用软轴振捣器振捣密实，平板振捣器振捣。混凝土入仓后应先平仓后再振捣，不应以振捣代替平仓。

振捣器应垂直插入混凝土中，按顺序依次振捣，间距不超过其有效半径的1.5倍，每一位置振捣时间以混凝土粗骨料不再显著下沉，并开始泛浆为止，防止欠振、漏振和过振。

混凝土收仓面应浇筑平整，抗压强度未达到2.5 MPa前，不应进行下个仓面的准备工作。

4.5.3 侧顶拱混凝土

侧墙及顶拱采用台车进行浇筑，混凝土熟料运至现场后采用地泵入仓，台车自带平板振捣器振捣。

1）施工缝处理。浇筑前，先对底拱边墙预留施工缝进行人工凿毛，缝面应无乳皮，微露粗砂，有特殊要求的部位微露小石。

2）混凝土入仓。混凝土采用地泵送入仓，分层、按顺序左右侧交替对称浇筑。混凝土输送管端部接软管，控制混凝土入仓高度不大于1.5 m。

3）混凝土振捣。侧墙、顶拱混凝土采用振捣棒和附着式振捣器相结合的方式进行振捣。窗口以下采用振捣棒振捣，按顺序依次振捣，振捣器插入下层混凝土5 cm左右，每一位置振捣时间以混凝土粗骨料不再显著下沉，并开始泛浆为止。窗口以上，同一层附着式振捣器应由一个开关控制，振捣时间由试验确定，不发生漏振、欠振、过振现象。

4）封拱。拱部混凝土衬砌由一端向另一端浇筑。当预埋在模内的溢浆管有浆液流出时，减缓混凝土灌注速度，确认模内混凝土浇满后，用封拱器封拱，保证混凝土灌注饱满、密实。

4.6 养护及拆模

混凝土初凝后，需对混凝土进行养护，拆模后养护时间不宜少于28 d。

5 结语

本施工工艺有效地保证了工程质量，为水利工程小洞径、马蹄形、土质隧洞断面的开挖、支护、衬砌、回填灌浆的施工工艺处理提供了很好的实践经验。