水庫泄洪洞襯砌施工技術(shù)研究

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摘要：以清河水庫除險加固工程中右岸泄洪洞新建隧洞為例，結(jié)合拉模與定型模板施工工藝特點，分析了兩者在隧洞襯砌施工中設(shè)計及綜合運用。實踐證明：在隧洞襯砌施工中采用拉模與定型鋼模板綜合施工方案，既保證了襯砌混凝土質(zhì)量，又節(jié)約了工期及異型模板的制作費用，促進了在實際工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：泄洪洞；拉模；定型模板；襯砌

1工程概況

清河水庫位于鐵嶺市清河區(qū)境內(nèi)、遼河支流清河的下游，是遼河流域的重要水利樞紐工程之一，是一座以防洪、灌溉為主，多年調(diào)節(jié)的大（2）型水利樞紐工程［1］，水庫總庫容9.68億m3。右岸泄洪洞位于清河水庫大壩右岸，為圓型有壓隧洞，洞徑4.00m。本次除險加固工程中，結(jié)合清河水庫供水取水頭部及輸水改造工程，自調(diào)壓井至出口新建長115.67m、洞徑4m的泄洪洞，全洞洞身采用全斷面C30F250W6鋼筋混凝土襯砌［2］，樁號0-004.75~0-115.67段襯砌厚度0.35m，隧洞出口段（0+000~0-004.75）為鋼襯段，襯砌厚度0.7m。襯砌混凝土10m為一標準段，標準段間設(shè)伸縮縫。計劃在4月20日開始襯砌混凝土澆筑，6月10日前完成新建隧洞襯砌施工。

2襯砌施工方案選擇

右岸泄洪洞新建隧洞長115.67m，位于天然洪溝中，不宜采用鋼模臺車作業(yè)。新建隧洞襯砌混凝土553.3m3，鋼筋制安39.8t，橡膠止水175.6m。若全部采用現(xiàn)支定制異型鋼模板施工方案，每個襯砌段（長度10m）需要近33t模板及支撐，再加上混凝土等強時間，拆模支模時間［3］，將會造成工期的延誤，且定制模板周轉(zhuǎn)利用率低，造成工程成本增加。拉模施工具有施工速度快、一體成型、施工質(zhì)量好、經(jīng)濟效益高的特點［4］，已在諸多工程中取得良好效果。綜合考慮各施工方案的特點，本項目擬采用拉模與定型模板相結(jié)合的綜合施工方案，即每段混凝土分兩個階段澆筑；第一階段混凝土澆筑底拱∠120°范圍，采用拉模方式澆筑；第二階段澆筑邊頂拱混凝土，采用組合鋼模板形式澆筑。先澆筑樁號0-004.75至樁號0-115.67段混凝土，最后澆筑鋼襯段（樁號0-004.75～0+000）混凝土。

3襯砌混凝土澆筑施工

3.1拉模制作

拉模體系分為底部模板、支撐系統(tǒng)、軌道三個部分。底部模板采用3mm錳鋼做成弧形板箱形式（圓弧半徑2m），板箱厚度0.1m，寬1m，長4.18m（弧長）。板箱內(nèi)部每20cm焊接1道鋼肋，作為板箱內(nèi)部支撐。支撐體系主支撐采用5mm厚10cm×10cm方管，兩側(cè)副支撐采用5mm厚8cm×8cm方鋼。拉模系統(tǒng)平面結(jié)構(gòu)如圖1，拉模模板立面如圖2。

3.2異型鋼模板設(shè)計制作

異型鋼模板在專業(yè)生產(chǎn)異型鋼模板廠家訂購。訂購鋼模尺寸P3010和P3012兩種，模板板厚3mm。弧形模板樣式如圖3?；⌒武撃０灏?個標準澆筑倉面加工生產(chǎn)，每個倉面261塊P3010模板，29塊P3012模板。共計生產(chǎn)P3010模板522塊，P3012模板58塊。異型鋼模板采用鋼拱架形式支撐。鋼拱架采用16工字鋼加工，間距1m布置，共加工22榀。每榀鋼拱架支撐分圓弧段支撐和水平支撐兩部分。圓弧段鋼拱架平均分成3段加工，每段鋼拱架端頭焊接8mm厚15mm×15mm鋼板，每塊鋼板設(shè)置4個準20螺栓，兩段鋼拱架之間用螺栓連接，每段拱架連接處加鋼支撐（厚3mm鋼管）。水平支撐布置在澆筑完成的底拱混凝土面上，水平支撐長3.2m。水平支撐與圓弧段支撐連接方式，同圓弧段連接方式。每榀鋼拱架間用8mm厚5×5角鋼連接，每兩榀鋼拱架間設(shè)置角鋼3道。組合鋼模板支撐體系如圖4。

3.3施工工序

施工工序為：清基→鋼筋綁扎→底拱模板支立→安裝橡膠止水→底拱混凝土澆筑→安裝邊頂拱模板→安裝橡膠止水、預(yù)埋灌漿管→邊頂拱混凝土澆筑→脫模→混凝土養(yǎng)護→下一循環(huán)。

3.4拉模模板安裝

基礎(chǔ)面驗收后，進行鋼筋綁扎施工，然后進行拉模軌道安裝。拉模軌道采用14號軌道鋼作為軌道，安裝時，在邊拱巖壁上側(cè)放出軌道中心線，根據(jù)軌道中心布置軌道錨筋，然后進行軌道安裝。軌道鋼固定方式為沿軌道方向布置上下2排錨筋，錨筋間距1m，錨入巖壁40cm。錨筋采用手風(fēng)鉆鉆孔，錨固劑錨固的方式固定。錨筋與軌道焊接牢固。軌道安裝加固完成后，將拉模模板體系安裝后在軌道上進行試車，經(jīng)驗收合格后，進行混凝土澆筑。拉模模板體系在澆筑時采用牽引力為5t手扳葫蘆牽引行進。手板葫蘆在邊拱兩側(cè)各設(shè)置1個。混凝土澆筑前在距離待澆面10m位置，邊拱兩側(cè)預(yù)埋C25錨筋，錨筋外露10cm，錨入巖壁深度0.5m，并用錨固劑錨固。手板葫蘆固定在錨筋上，牽引端與拉模模板體系預(yù)設(shè)牽引點相連，澆筑時牽引拉模模板體系向前行進。

3.5組合鋼模板安裝

模板安裝前，應(yīng)檢查開挖斷面輪廓、中線及高程，將模板板面清理干凈，并涂刷脫模劑。模板支立時符合下列規(guī)定：相鄰兩塊模板間高差不大于2mm；模板局部表面不平整度小于5mm；軸線位置允許偏差小于5mm；底模上表面標高允許偏差小于5mm。模板與混凝土的接觸面及各塊模板接縫處，結(jié)合緊密，防止漏漿，以保證混凝土表面的平整度及密實性。由于開挖輪廓不規(guī)則，模端封堵可采用木模板，與安裝止水片同時進行。端頭封堵面要平整、牢固、密實。鋼模板采用鋼拱架進行加固，加固時鋼拱架支撐桿底部應(yīng)加設(shè)鋼墊板，支撐在已完成的底拱混凝土面上，然后依次安裝邊頂拱鋼拱架。鋼拱架支撐間距為每榀1m。安裝時用鐵絲將鋼模板固定在鋼拱架上，使鋼拱架與模板緊貼。每榀鋼拱架之間用角鋼連接，使倉面內(nèi)鋼拱架形成整體。鋼模板及鋼拱架組裝要牢固、穩(wěn)定，以免影響混凝土襯砌質(zhì)量。

3.6頂拱進料口設(shè)置

每個澆筑倉段（10m）頂拱位置設(shè)6個進料口（間距5m），以便澆筑混凝土。其位置至混凝土待澆面高度不超過1.5m，并滿足振搗要求，保證振搗密實；其次為振搗人員提供便于平倉振搗的作業(yè)空間，可采用間隔預(yù)留一塊P3015模板為后裝模板。邊頂拱混凝土進料口設(shè)置如圖5。

3.7襯砌混凝土澆筑

混凝土澆筑前，對倉面進行檢查。檢查內(nèi)容包括：基面處理、已澆筑混凝土面的清理及模板、鋼筋、止水帶等埋設(shè)和安裝，待監(jiān)理驗收合格后，方可進行混凝土澆筑。底拱混凝土澆筑時，由下至上依次下料澆筑，澆筑時控制混凝土入倉速度。混凝土入倉后及時振搗。當(dāng)澆筑的混凝土強度達到0.2～0.4MPa時進行滑行，滑行后根據(jù)面層情況進行人工抹面處理，抹面的同時在兩側(cè)邊拱混凝土面中心布置一排5cm×8cm木枋，木枋深入混凝土面5cm，待混凝土終凝前取出，形成凹槽（止水槽）。邊頂拱混凝土澆筑時，兩側(cè)邊墻混凝土澆筑面高差控制在50cm以內(nèi)，在鋼模上預(yù)留有進料口，混凝土泵管由預(yù)留進料口入倉，操作人員也通過預(yù)留進料口進行攤鋪、振搗。當(dāng)澆筑到頂拱時，混凝土從中間進料口下料逐漸退至澆筑段端口，最后在壓力狀態(tài)下封拱。振搗采用準30軟軸插入式振搗器振搗，附著式平板振搗器輔助振搗。混凝土澆筑先平倉后振搗，嚴禁以振搗代替平倉。振搗時間以混凝土粗骨料不再顯著下沉，并開始泛漿為準，避免欠振或過振［5］。鋪料厚度不得大于振搗棒長度的1.25倍?；炷琳駬v時振搗間距不大于振搗器影響半徑的0.5倍，振搗上一層混凝土?xí)r將振搗棒插入下一層混凝土5cm。底板混凝土澆筑時，混凝土因澆筑速度及壓力易產(chǎn)生氣泡，出現(xiàn)蜂窩、麻面現(xiàn)象。振搗時加強對該處振搗，防止過振或漏振。

3.8出口鋼襯段混凝土澆筑

鋼襯段（樁號0-004.75～0+000）混凝土在壓力鋼管安裝完成后施工。鋼襯段混凝土采取全斷面一次澆筑完成，澆筑時由里向外分層澆筑?；炷敛捎没炷凛斔捅盟突炷寥雮}，混凝土入倉時控制混凝土澆筑速度。在澆筑邊拱時兩側(cè)混凝土面高差不大于50cm?；炷寥雮}時人工平倉，準30軟軸插入式振搗器振搗。

4結(jié)語

（1）本項目建設(shè)過程中，采用拉模施工與定型模板相結(jié)合的綜合施工方案，解決了單獨使用拉?；蚨ㄐ湍０迨┕r工期和費用之間的難題，既保證了襯砌混凝土質(zhì)量，又節(jié)約了工期和投資，取得了良好的效果。（2）拉模施工仍有不足之處需要改進，模體自重、混凝土和模板之間的摩阻力及操作平臺上的荷載，都是通過軌道傳給兩端的支撐桿，因此拉模行走裝置的精度控制、支撐桿的加固方式及穩(wěn)定性需要進一步研究。

參考文獻：

［1］狄旭東，劉淑華.清河水庫除險加固大壩黏土斜墻修復(fù)［J］.東北水利水電，2011（9）：9-11.

［2］遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院.清河水庫除險加固工程右岸泄洪洞設(shè)計變更報告［R］.2015.

［3］莫淑梅，趙云貴.雙溝導(dǎo)流洞頂拱襯砌拉模施工技術(shù)［J］.吉林水利，2007（11）：50-51，53.

［4］霍福山，仉奉忠，王濤.鳳儀航電樞紐工程WES曲線溢流面拉模施工技術(shù)［J］.四川水利，2011（4）：6-8.

［5］駱偉名.秦嶺隧洞二次襯砌混凝土質(zhì)量控制與裂縫處治［J］.建筑技術(shù)開發(fā)，2013，40（12）：24-26.

作者：張傳傳 單位：遼寧省清河水庫管理局有限責(zé)任公司