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(xiǎn)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(diǎn)，分析了兩者在隧洞襯砌施工中設(shè)計(jì)及綜合運(yùn)用。實(shí)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(fèi)用，促進(jìn)了在實(shí)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(xiǎn)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(hào)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(biāo)準(zhǔn)段，標(biāo)準(zhǔn)段間設(shè)伸縮縫。計(jì)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(tái)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(gè)襯砌段（長度10m）需要近33t模板及支撐，再加上混凝土等強(qiáng)時(shí)間，拆模支模時(shí)間［3］，將會(huì)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(jì)效益高的特點(diǎn)［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(diǎn)，本項(xiàng)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(gè)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(hào)0-004.75至樁號(hào)0-115.67段混凝土，最后澆筑鋼襯段（樁號(hào)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(gè)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(jì)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?；⌒文０鍢邮饺鐖D3?；⌒武撃０灏?個(gè)標(biāo)準(zhǔn)澆筑倉面加工生產(chǎn)，每個(gè)倉面261塊P3010模板，29塊P3012模板。共計(jì)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(gè)準(zhǔn)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?jī)砷摴凹荛g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?yàn)椋呵寤摻罱壴坠澳０逯Яⅰ惭b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?！炷琉B(yǎng)護(hù)→下一循環(huán)。

3.4拉模模板安裝

基礎(chǔ)面驗(yàn)收后，進(jìn)行鋼筋綁扎施工，然后進(jìn)行拉模軌道安裝。拉模軌道采用14號(hào)軌道鋼作為軌道，安裝時(shí)，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(jìn)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(jìn)行試車，經(jīng)驗(yàn)收合格后，進(jìn)行混凝土澆筑。拉模模板體系在澆筑時(shí)采用牽引力為5t手扳葫蘆牽引行進(jìn)。手板葫蘆在邊拱兩側(cè)各設(shè)置1個(gè)。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(diǎn)相連，澆筑時(shí)牽引拉模模板體系向前行進(jìn)。

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(shí)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(biāo)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(shí)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(shí)進(jìn)行。端頭封堵面要平整、牢固、密實(shí)。鋼模板采用鋼拱架進(jìn)行加固，加固時(shí)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(shí)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(jìn)料口設(shè)置

每個(gè)澆筑倉段（10m）頂拱位置設(shè)6個(gè)進(jìn)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(shí)；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(jìn)料口設(shè)置如圖5。

3.7襯砌混凝土澆筑

混凝土澆筑前，對(duì)倉面進(jìn)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(yàn)收合格后，方可進(jìn)行混凝土澆筑。底拱混凝土澆筑時(shí)，由下至上依次下料澆筑，澆筑時(shí)控制混凝土入倉速度。混凝土入倉后及時(shí)振搗。當(dāng)澆筑的混凝土強(qiáng)度達(dá)到0.2～0.4MPa時(shí)進(jìn)行滑行，滑行后根據(jù)面層情況進(jìn)行人工抹面處理，抹面的同時(shí)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(shí)，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(jìn)料口，混凝土泵管由預(yù)留進(jìn)料口入倉，操作人員也通過預(yù)留進(jìn)料口進(jìn)行攤鋪、振搗。當(dāng)澆筑到頂拱時(shí)，混凝土從中間進(jìn)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(zhǔn)30軟軸插入式振搗器振搗，附著式平板振搗器輔助振搗?；炷翝仓绕絺}后振搗，嚴(yán)禁以振搗代替平倉。振搗時(shí)間以混凝土粗骨料不再顯著下沉，并開始泛漿為準(zhǔn)，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(shí)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(shí)，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(shí)加強(qiáng)對(duì)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(hào)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(shí)由里向外分層澆筑。混凝土采用混凝土輸送泵送混凝土入倉，混凝土入倉時(shí)控制混凝土澆筑速度。在澆筑邊拱時(shí)兩側(cè)混凝土面高差不大于50cm?；炷寥雮}時(shí)人工平倉，準(zhǔn)30軟軸插入式振搗器振搗。

4結(jié)語

（1）本項(xiàng)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(dú)使用拉模或定型模板施工時(shí)工期和費(fèi)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(jìn)，模體自重、混凝土和模板之間的摩阻力及操作平臺(tái)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(jìn)一步研究。

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作者：張傳傳 單位：遼寧省清河水庫管理局有限責(zé)任公司