双气囊封端施工工艺在输水隧洞衬砌施工中的运用探析

陈文夫 （安徽水利开发有限公司，安徽 蚌埠 233000）

0 引言

近年来我国水工隧洞建设事业取得突破性进展，但在后续运营过程中部分水工隧洞仍在施工缝处暴露出渗水的弊病，为隧洞运营埋下质量隐患。双气囊封端衬砌施工工艺具有成型质量好、操作便捷度高、成本低廉等性能优势，在此类工程项目中具有良好应用价值。

1 工程概况

以某输水隧洞衬砌施工项目为例，该项目中泄洪洞设计全长为505m，纵坡为0.0159。隧洞起点与进水口放水塔连接，中心标高为867.4m；至桩号泄0+031.695m段为明渠段，中心标高为864.068m；桩号泄 0+031.695m～0+065.448m段为龙抬头段，中心标高为853.003m；桩号泄0+163.986m处转弯至泄0+300.121m段为平曲线段，半径为150m；至桩号泄0+处出口，中心标高为 845.400m。该隧洞采用C35F6200W6混凝土衬砌，衬后直径长6.8m，钢筋混凝土衬砌厚度为0.8m，工程量统计结果如右表所示。

2 双气囊封端施工工艺在隧洞衬砌施工中的具体应用

2.1 工艺原理

以往在水工隧洞衬砌施工环节，主要采用安装环向中埋式橡胶止水带的施工工法，用于在相邻两模衬砌的施工缝处进行封闭处理，防范出现渗漏现象。但该工艺在实际应用环节易留下较多板缝，增加施工缝渗水与混凝土漏浆概率，并且需将止水带进行90°弯折，易引发止水带变形、位移甚至破损问题。对此施工方采用双气囊封堵衬砌施工技术取代原有工艺，引入一种隧洞二次衬砌施工双气囊堵头装置（装置立面如下图所示）。该装置主体部分由橡胶气囊这一弹性材料组成密闭体，在气囊内部存有一定量的压缩空气用于抵抗混凝土压力，便于与接触体的不规则表面实现有效契合，防范出现混凝土漏浆问题。在邻近内侧气囊处设有挡板起到固定作用，待向气囊内部充气后实现对衬砌端头的封闭处理，随后浇筑混凝土，待混凝土凝结后将气囊内部气体放出，实现二者脱离，完成衬砌施工。

主要工程量统计

橡胶气囊封端立面图

2.2 施工准备

在施工前做好材料与设备的管理工作，运用新工艺所需使用的原材料包含厚12mm的651B型橡胶止水带，在中心变形型止水带的各翼板上分别设有至少2个带肋，封端在靠近台车、贴围岩两处分别使用方形、圆形橡胶气囊，搭配夹具式槽钢挡板，完成一体矩形钢管夹具套的焊接，并插入8#槽钢、安装紧固螺母及螺钉，完成夹具整体组装。在施工设备配置上，包含1台HBT-80混凝土输送泵、3辆9m³混凝土罐车、1套9m全圆液压针梁式钢模台车、8台GPZW-150附着式振捣器、3套Φ70插入式振捣棒以及1台ZW0.08/7空压机。在正式施工前，结合泄洪洞的洞身断面特征、洞内平曲线段半径尺寸等参数，由施工方预先完成一套一模9m长的全圆针梁式组合钢模台车的加工制作，在洞开挖完成前将台车进场进行组拼与试运行，为后续施工的顺利实施提供保障。

2.3 施工技术要点

2.3.1 台车进场就位

将施工前期制作安装的台车运送至施工现场，借助行走系统将台车移动至衬砌施工处，分别利用水平、竖直两个方向上的支撑脚进行针梁、套梁的固定处理，将台车两端底座支撑起来，调整两侧边模与顶模位置，并利用全站仪进行泄洪洞轴线的测定，选用水准仪进行高程的测设，完成模板断面的逐步调整，借助千斤顶将针梁顶紧，保证获得良好的支撑效果。随后利用行走机械进行台车位置的调整，采用千斤顶调整台车两侧3cm以内部分，针对其余部分可适当调整轨道位置，通过调节垂直油缸实现对模板高度的调平，待观察到模板就位后及时架设支撑丝杠，利用销子和螺栓进行边模、底模的定位与紧固处理，防止结构产生位移。待完成台车位置的调整后，需根据预先测放的控制点进行台车整体结构与位置的检查，确保中心、高程、衬砌坡度等指标均符合设计要求，且钢筋定位精度、保护层厚度等指标均达标。

2.3.2 止水带固定安装

待台车进场就位后，由现场施工人员选用φ8钢筋制成弯曲钢筋卡，钢筋卡两端呈U型、全长为600mm，用于将止水带进行固定。在止水带安装环节，先以衬砌钢筋骨架为基准，将钢筋卡的一端与钢筋骨架进行固定连接，随后将橡胶止水带插入钢筋卡的中部位置，使钢筋卡的另一端恰好位于两气囊之间，完成止水带的安装。在安装过程中，施工人员应确保严格遵循《水工建筑物止水带技术规范》（DL/T5215-2005）文件要求，控制好轮廓线的顺直度，将止水带搭接宽度至少设为10cm，选用热压硫化胶进行接头部位的连接处理，确保其抗拉强度至少为母材的90%，并且注意检查止水带的外观质量，做好划伤、破损部位的修补。

2.3.3 橡胶气囊安装

依据“先内后外”的顺序进行橡胶气囊的安装，选取台车钢模端的环向支架进行内侧气囊的安装，将气囊平放在指定位置，向气囊内充入适量的压缩气体，选取混凝土强度等级一致的垫块与衬砌钢筋进行牢固绑扎，起到防护气囊、避免刺穿作用。待内侧气囊安装就位后，及时调整止水带，确保其环向轮廓的圆滑顺直，使止水带平整固定在内侧橡胶气囊上。在外侧气囊安装环节，选取中埋式橡胶止水带、围岩间隔部位进行外侧气囊的安装，在安放气囊的过程中，选取8#槽钢挡板插入位于台车顶部的矩形钢管夹具套中，使挡板外观与围岩面实现紧密贴合，并选用螺钉进行连接紧固处理，完成外侧橡胶气囊的安装。待完成内外两侧气囊的安装后，开启进气阀门，借助空压机向气囊内部充入压缩空气，在充气过程中注意及时观测压力表的气压值数据变化情况，待气压值达到使用压力条件后，将进气阀门关闭，完成充气作业。

2.3.4 混凝土浇筑与养护

在浇筑作业前，借助混凝土罐车将混凝土运送至施工现场，采用泵送模式保证混凝土的连续足量供应。以台车上预留的各工作窗口为基准，将混凝土入模，依照30m³/h的速度沿输水隧洞两侧同时进行混凝土浇筑作业，在浇筑过程中注意随时观察混凝土液面的上升速度，并且依据40cm的厚度进行混凝土的分层振捣，控制好振捣棒的插入速度与深度，将振捣时间控制在30s左右，坚持快插慢拔原则，防止出现漏振问题。待观察到混凝土液面靠近拱腰处时，应适当减缓浇筑速度，避免引发台车模板上浮错位问题，将混凝土灌注高度差控制在0.5m以内。在拆模环节，施工人员需明确允许拆模强度指标，依据5.0MPa的强度标准进行拆模作业，先将橡胶气囊内的气体释放出，取下挡板、使气囊分离；再将螺旋支撑千斤顶松开，启动液压系统，使顶模有效脱离；接下来将侧向千斤顶、收缩侧向液压油缸分别拆除，使侧模脱离，与此同时将垂直油缸降下，促使模板完全脱离衬砌混凝土。待完成混凝土浇筑与拆模作业后，要求施工人员在混凝土初凝前进行养护工作，选用半自动喷淋系统将混凝土表面洒水润湿，确保养护时长至少为28d。

2.4 质量控制措施

在该项目中使用到双气囊封堵衬砌施工技术，需重点做好气囊质量的控制工作，在使用气囊时将其伸开平放，在钢筋绑扎、焊接环节注意做好周围气囊的保护工作，防止因气囊被划伤造成后续浇筑作业环节的混凝土泄漏问题。

3 结语

总体来看，通过将双气囊封堵衬砌施工工艺应用于输水隧洞衬砌施工中，能够有效改善传统工艺弊病，拆模后可观察到封端部位的混凝土表面平整、施工缝部位的混凝土均匀密实，并且有效规避渗漏水问题的发生，为同类型隧洞工程衬砌施工作业提供宝贵借鉴经验。