小断面洞室衬砌快速施工方案的探索

摘要：结合隘口水库大坝灌浆平洞右下部分混凝土衬砌施工过程，对自密实混凝土作为衬砌材料的运用以及特点进行分析与研究，以及自制钢模台车的设计和应用，同时采取相应的常规措施，最终得到衬砌的快速施工方案，工程实践中也得到了很好的验证和成效。

关键词：快速施工 自密实混凝土 衬砌 钢模台车

1 工程概况

隘口水库位于重庆市秀山土家族苗族自治县隘口镇，水库大坝位于岑龙河与凉桥河汇合口下游500米处的平江河上，为沥青混凝土心墙堆石坝。大坝坝顶高程549.2m，坝顶长度233.87m，坝顶宽度10m，最大坝高86.2m。心墙底部高程471.2m，顶部高程549.2m。

其中，灌浆平洞布置在大坝左、右岸，共6条，其中左岸3条（上、中、下层左灌浆平硐）；右岸3条（上、中、下层右灌浆平洞）。灌浆平洞设计轴线总长2660.37m，设计开挖成形后断面根据围岩类别不同共分为八种断面形式，其开挖断面为（2.7～5.8）m×（4.3～5.17）m（宽×高）的城门洞形，开挖断面面积S＝10.34～28.64m2，属小断面硐室开挖。在开挖过程中，频遇溶洞；不仅增加了施工难度，又严重影响了工期。

2施工条件

为加快右下平洞剩余洞段混凝土衬砌施工进度，拟在右下灌浆平洞剩余洞段混凝土衬砌施工过程中同时设置2个工作面。在洞内安装两台自制全断面衬砌钢模台车，分别布置在两个相互不影响的工作面进行施工。并经认真讨论分析和经过业主及设计方同意采用自密实混凝土浇筑的赶工措施。据此，结合自密实混凝土自身特点以及相关施工措施，在保证施工质量同时加快平洞衬砌施工速度。

3 施工方案

3.1混凝土分层分块 3.1.1混凝土分层

根据简易钢模台车结构形式和构造，计划每段混凝土分3层浇筑施工，分层

线布置在底板面以上0.3m处，即施工过程中先浇筑底板和0.3m高边墙，再浇筑0.3m以上边墙混凝土，最后完成顶拱混凝土浇筑。 3.1.2混凝土分块

右下灌浆平洞剩余洞段混凝土分块规划见下表

表1 右岸下层灌浆平洞剩余段洞身混凝土衬砌分段规划表

具体分段待围岩类别判定后根据围岩类别再另行调整。 3.2施工顺序

右下平洞衬砌混凝土施工在剩余100m洞室开挖施工完成后开始进行。施工顺序为：右岸下层灌浆平洞衬砌混凝土施工从K0+248.63向K0+149推进，先完成剩余洞段底板混凝土浇筑，然后利用钢模台车进行边顶拱衬砌混凝土施工，拟分两工作面同时施工。具体施工顺序见下表：

表2 右岸下层灌浆平洞剩余段洞身混凝土浇筑顺序规划表

3. 3施工工艺流程及工艺描述 3.3.1混凝土施工工艺流程框图

右下灌浆平洞底板和边顶拱混凝土施工工艺见下框图： 图一：右下灌浆平洞底板混凝土施工工艺流程图

图二：右下灌浆平洞边顶拱混凝土施工艺流程图

3.4主要施工工艺描述 3.4.1缝面处理

（1）基岩面处理方法

由人工按照设计和规范要求对基岩面进行整修、清理、冲洗，将仓号内岩石表面的积水、泥浆、岩屑、油污和其他有害的附着物和松散物、半松散的或风化的岩块等杂物用高压水冲洗干净，如果地下水比较丰富，要妥善引排。在开仓浇筑前，要用高压水将基岩面清洗干净并保持基岩面湿润。

（2）施工缝、伸缩缝处理方法

上层混凝土浇筑前，对下层混凝土的施工缝面按监理工程师批准的方法进行冲毛处理，初拟采用高压水冲毛的方法。

伸缩缝处理时铲除缝面上的杂物并用高压水冲洗干净。当有蜂窝麻面时凿去薄弱混凝土表面，用高压水冲洗干净，使用砂浆填补缺陷部分，使表面平整，并按设计要求安装652型橡胶止水和聚苯乙烯硬质沫板、弹性密封膏。为防止自密

实混凝土浇筑过程中出现漏浆等现象，确保混凝土浇筑施工质量，，在每个模板拼缝间采用双面海绵胶条嵌缝，以保证模板拼接严密。

3.4.2测量放线

测量人员根据施工详图经测量放出结构物边线，作为立设模板的依据；在洞身岩石面上测量放出混凝土浇筑面高程，作为混凝土浇筑时控制依据；放样钢筋控制位置，便于准确地安装钢筋；测量放出各种预埋（预留）管件的位置。所有放样点均采用不易被擦掉并且鲜艳显眼的记号标识，必要时辅以水泥钉标记。

4.自密实混凝土特性

自密实混凝土属于一种高性能混凝土，通过外加剂、胶结材料、粗细骨料的选择和配合比的设计，使混凝土拌合物屈服值减小且又具有足够的塑性粘度，粗细骨料能够悬浮在水中不离析、不泌水，自密实混凝土的工作性能，坍落度250~280（mm），坍落扩展度600~750（mm），V漏斗通过时间 4～20（s）在不用振捣的成型条件下，能充分填充所有空闲，形成密实而均匀的混凝土结构。因此，其施工工艺简单，能够提高施工效率和施工质量，缩短工期，减少噪音污染。

5 型钢衬砌台车的应用

5.1 衬砌台车介绍

衬砌模板台车是浇筑隧洞二次衬砌混凝土的施工设备，配合其它辅助机械，可大量降低劳动力，提高隧洞二衬施工的机械化效率，提升施工进度，具有投入成本低、结构可靠、操作方便、隧洞成型面好等优点，因此，在公路、铁路、水利水电及市政、国防军工等工程施工中广泛应用。

根据隧洞工程的不同，衬砌台车分为边顶拱式、直墙变截面边顶拱式、渐变面式、全圆针梁式、全圆穿行式等。根据用户的实际需要，可机动选择全液压自行式、全液压拖动式、机械式钢模板、简易式组合模板等型式，台车长度可视隧洞长短及施工工期选择6米、7.5米、9米、10.5米、12米等。 5.2 自制型钢衬砌台车

由于项目的特殊性，为了使台车更符合项目需要，该工程在洞内安装两台自制全断面衬砌钢模台车，分别布置在两个相互不影响的工作面同时进行施工，以加快施工进度。右岸下层灌浆平洞衬砌混凝土施工从K0+248.63向K0+149推进，先完成剩余洞段底板及30cm高边墙混凝土浇筑，然后在底板上安装轨道以供钢模台车行走，利用钢模台车进行30cm高边墙以上边顶拱衬砌混凝土施工，边顶拱衬砌混凝土采用钢模台车一次浇筑成型。钢模台车设计图见图3.1、3.2。

图5.1 钢模台车横断面图

图5.2 A-A剖面图

同时，在钢模台车加工过程中发现安装的Φ300mm的橡胶轮承重性能不是很理想,行走起来比较费力，后来改用Φ600mm汽车轮胎作为行走装置，承重效更好，行走更方便、省力，且不需铺设专门的轨道。钢模台车工作见图3.3

。

图5.3 钢模台车工作图

5.3 自制衬砌台车工效

采用钢模台车进行右下平洞0+149～0+248.63洞段的衬砌混凝土施工，省去了脚手架及排架搭设工序，大大缩短了此洞段衬砌施工工期。

6 总结

在该项目中，由于洞室的不稳定性以及紧迫的工期，寻找衬砌的快速施工方法是解决问题的必须手段。在此，选取了自密实性混凝土用作衬砌材料，同时从多方面采取施工措施，特别是自制钢模台车进行施工，在实际工程中起到了很好的作用和成效。