圆形有压引水隧洞综合衬砌施工工艺讲课讲稿

圆形有压引水隧洞综合衬砌施工工艺（四川二滩国际工程咨询有限责任公司王明忠）1 工程概况1.1 概述大花水电站引水隧洞布置在整个枢纽工程左岸，隧洞全长5.4km，为圆形有压隧洞，隧洞衬砌成型后直径为7.3m，衬砌厚度根据围岩类别分为1.2m、1.0m、0.5m、0.45m和1#支洞控制段的城门洞型和马蹄形喷混凝土衬砌洞段（桩号或长度），属于典型的多结构形式隧洞。

隧洞进水口底板高程830.00m，从进水口至调压井进口引水道中心线长5404.9m，坡度为5‰。

1.2 地质状况根据开挖揭露后的设计文件将引水隧洞工程围岩地质分类为：Ⅱ、Ⅲ类围岩洞段3983.5m，Ⅳ类围岩洞段长701.5m，Ⅴ类围岩洞段长720m，其中Ⅱ、Ⅲ类围岩占全洞长的73.7%，Ⅳ、Ⅴ类围岩占全洞长的26.3%。

（简述主要地层岩性）2 混凝土衬砌施工技术2.1 全断面衬砌引水隧洞全圆形全断面衬砌主要采用针梁台车进行衬砌，每12米一仓分段，与HBT60混凝土输送泵、6.0m3混凝土罐车配套使用，泵送入仓。

全圆针梁式钢模板衬砌台车为全液压脱、立模，卷扬机牵引自动行走。

2.1.1关于针梁台车全圆形针梁衬砌钢模台车主要技术参数如下：模板最大长度 L＝12米针梁最大长度 L=27.5米卷扬机牵引力 F=5吨行走速度 2.5m/min电源～3/1=380V/220V总功率 16.5Kw卷扬机电机11Kw 油泵电机5.5Kw液压系统压力 Pmax=16MPa针梁采用ZB200型贝雷片单层双排组装，内框全部采用工25b制造，弧板采用Q235δ12钢板，最大板宽300mm，面板厚8mm。

2.1.2针梁台车的安装(1)针梁台车采用装载机配合安装，对针梁台车顶部不易吊装部位，采用隧洞顶部预埋Φ32锚筋作拉杆与滑轨连接，电动葫芦吊装。

(2)先安装底模，将底模放置水平，再安装底拱上横梁、立柱及斜撑组成端门架和中门架，组拼时应保证两立柱平行，且两对角线长度相等。

(3) 安装行走机构，并调整好相互位置，装好刹车装置。

(4) 安装中门架于下纵梁，再安装门架上纵梁、斜拉杆，并与端门架连为一体，并再次调整，校正车架各部相互位置，以保证：a、各立柱均应垂直于底拱架横梁，不得歪斜；b、车架在水平面内，其下部和上部对角线长度相等，无扭曲现象，调整正确后，将各部螺栓再检查拧紧。

(5) 将横向调整装置千斤顶等安装于门架横梁上，再将侧向丝杠机构安装于门架两侧。

吊装边墙拱架安装于纵梁上，并调整好相互间距，然后连接模板丝杆千斤，再吊装拱部拱架。

2.1.3全断面衬砌工艺流程全断面衬砌工艺流程图2.1.4钢筋制安钢筋制作根据不同断面结构尺寸和施工顺序合理下料，弧型钢筋采用钢筋圆弧机制作成型并分类进行编号堆放。

钢筋接头受拉区不超过25%，受压区不超过50%。

钢筋加工制作时，将钢筋加工表与设计图复核，检查下料表是否有误和遗漏，对每种钢筋按下料表检查是否达到要求，经过这两道检查后，再按下料表放出实样，试制合格后再进行成批制作，加工好的钢筋挂牌堆放做到整齐有序。

钢筋安装时采用简易钢筋台车作工作平台，先将洞内周边外露锚筋接长以固定样架筋，在双层钢筋安装时，先绑扎外层钢筋，后绑扎内层钢筋；底板按焊接样架筋、底板下层钢筋绑扎、上层钢筋绑扎顺序进行。

钢筋安装前，用全站仪测量隧洞断面，利用作业台车对断面进行修整，并通过测量放线，定钢筋绑扎和立模边线，做好标识。

钢筋安装按设计图纸位置、间距、保护层及钢筋的大小尺寸进行绑扎，绑扎点50%呈梅花型布置；在多层钢筋间，用短钢筋100×100cm支撑以保证有足够的刚性和稳定性；钢筋的接头采用手工电弧焊，焊接前，将施焊范围内的浮锈、油渍、污垢清除干净。

2.1.5埋件及止水安装引水隧洞埋件主要有观测仪器和观测线缆，在局部洞段还预埋了后期注浆钢管。

按照设计要求，隧洞接地以衬砌钢筋纵向筋为接地主线，在结构缝处预埋扁铁焊接两仓纵向钢筋。

在混凝土衬砌施工过程中，每间隔48m设置一条结构缝，结构缝采用铜片止水或不锈钢止水，在2#支洞上游结构缝采用双层橡胶止水。

金属止水片在洞外加工厂压制成型，止水片安装时其中心牛鼻子与绅缩缝一致，牛鼻子内填充沥青膏，止水片做到平整、表面浮皮、锈污、油渍均清除干净，有砂眼、钉孔部位予以补焊，金属止水片采用双面焊，焊接长度2cm。

止水中心线与绅缩缝一致，埋设位置做到准确牢固。

在混凝土浇筑前，将结构缝冲洗干净，并将填缝材料安装、固定。

填缝材料安装紧密，不留缝隙，并加固良好，防止混凝土浇筑过程中产生位移，导致结构缝失效。

引水隧洞每12m设一道横向施工缝，缝中设置300×φ40×10mm的橡胶止水带，沿衬砌轴线每隔不大于0.5m钻一直径为φ12mm的钢筋孔，将制成的钢筋卡，由待浇筑混凝土侧向另侧穿入，内侧卡紧止水带一半，另一半止水带平靠在挡头模板上；待混凝土凝固后拆除挡头模板，将止水带靠钢筋拉直、拉平，然后弯钢筋卡套上止水带。

按照设计要求，隧洞拱部120°范围需进行回填灌浆，全圆360°范围需进行固结灌浆，由于部分不良地质洞段在一期支护时采用双层格栅或工字钢支撑，加之衬砌钢筋为双层钢筋，为了预防后期灌浆施工成孔困难，在模板就位前，对架立格栅地段先用电钻钻孔透过格栅，再预埋钢管，钢管前端削切成“V”型，尖端插入孔内，管身与衬砌钢筋焊接牢固，抵住模板端用塑料布包住，并在模板上做好记号，拆模时台车行走之前，通过模板上的记号将所有的孔位找出，在该模混凝土浇筑完成后，再用电钻进行固结灌浆孔的钻孔。

2.1.6模板就位安装首先采用经纬仪配合水平仪控制钢模台车圆心轴线。

将台车平移到衬砌里程，调整台车中心线至与隧道中心线重合，对钢模台车调整好台车两走行轨道中心距，并尽量使其标高处于同一水平面。

同时模板内侧涂抹脱模剂，保证脱模效果。

将台车制动在要求位置，注意防止滑动。

立模前，在台车模板两端头标记拱顶中心点及横梁中点，并在隧道底板上放出隧洞中心线，在顶中心点吊垂线，通过横梁中点落在隧洞中心线上。

根据台车与隧道流水面的标高关系，测量台车模板底边与设计流水面的高度差，根据测出的高度差对台车模板高度进行调整。

模板定位时，通过行走装置来进行纵向调整。

根据台车端头里程，按设计坡度调整模板标高。

从拱顶中心点向下挂垂球，使其同模板横梁中心与隧道中心线重合，若偏差较大时可通过台车上部的侧向丝杆进行调整，使其重合，若偏差较小可通过调整台车顶部油缸高度来实现，最终误差要小于5mm。

横向及高度调整应协调进行，使其完全符合设计要求后旋紧每个调整丝杆，并拉紧底脚紧丝钩。

模板定位后认真检查各向支撑丝杆及抗浮机构是否加固牢固，卡轨器是否锁紧，台车顶泵送管口与泵送管接合是否紧密等。

端头模板采用木模板进行人工拼装封堵，封堵结束后检查堵头模板接缝处是否堵塞密实，以免漏浆。

2.1.7混凝土浇筑在基岩面或老混凝土面上新浇混凝土时，应先均匀铺上2～3cm水泥砂浆，一次铺设的砂浆面应与混凝土浇筑强度相适应。

如浇筑面上有钢筋网时，则不宜用泵直接卸砂浆入仓。

采用泵送入仓，人工平仓振捣，入仓混凝土应随浇、随平仓、随振捣。

混凝土浇筑时对称均匀下料，混凝土面应均匀水平上升，两侧混凝土面高差控制在50cm以内，振捣器振捣密实。

同时仓外辅以附着式振捣器振捣，封拱采用退管法或垂直法在压力状态下封拱。

边顶拱混凝土浇筑在满足混凝土入仓强度时一律采用平浇法。

灌注混凝土时，先从模板最下排工作窗进料，浇筑至混凝土快平齐工作窗时，关闭工作窗，然后从第二排工作窗进行灌注。

以此类推，最后封顶。

灌注拱腰以下部分混凝土坍落度宜控制在12～14厘米，尤其在拱底范围因浇注速度及混凝土压力关系易产生气泡出现麻面现象，对该处应加强振捣，避免漏振或过振。

灌注拱腰以上部分混凝土坍落度宜控制在14～18厘米，并控制浇注速度，避免因速度过快而引起的封头损坏。

混凝土浇注到顶部时应减缓泵送速度，确保拱部密实。

封顶时，混凝土输送泵必须使用低速档进行灌注，并随时注意灌注口的压力变化，避免因混凝土注满后仍强行灌注而导致压力过大使模板变形或爆模。

2.1.8模板拆除经过试验，采用全圆形针梁台车浇筑的混凝土在≥24小时后，可进行模板拆除。

先拆除堵头模板，启动液压泵站，并操作右模板油缸换向阀手柄使右模板脱离混凝土表面，操作时避免碰伤结构棱角。

脱模时不能一次性强行脱模，必须分几次脱模，且必须分两端两次交叉脱模；操作左模板油缸换向阀手柄使左模板脱离混凝土表面；操作顶升油缸换向阀手柄，让油缸活塞杆向上伸出，让台车整体向上抬高，使模板整体完全脱离混凝土表面。

2.1.9混凝土养护引水隧洞混凝土浇筑完备拆模后开始进行养护。

混凝土养护采取喷水养护，养护时间不小于14天。

在施工中为避免对混凝土表面的损伤，派专人负责清扫工作，随时保持底拱混凝土流水面清洁。

2.2 分部衬砌引水隧洞3+108～3+276和4+500～5+236洞段采用了底拱和边顶拱分部衬砌形式，钢拱架配合小模板先浇筑下部120°角的底拱，然后采用轨行式钢模台车浇筑上部240°角的边墙及顶拱。

隧洞两处弯道和各渐变段还采用钢拱架配合小模板先浇筑底拱混凝土以封闭成环，再采用散装钢制小模板进行边顶拱浇筑。

2.2.1底拱衬砌钢拱架配合小模板先浇筑下部120°范围，加工制作钢拱架，底拱模板采用20×150cm、20×90cm、20×60cm小钢模板，关模成仰拱圆弧，用钢拱架和U 形小扣件固定，两端头以5cm厚木模板拼装封堵。

底拱混凝土每仓设置样架筋用以控制衬砌体形,并在底板弧形基础岩石面上,设置φ25锚杆拉筋、L=1.5m(入岩1.0m,外露0.5m),间排距@1.5×1.5m,梅花形布置。

采用分部衬砌时，在洞身两侧底拱混凝土与边墙接合部位的施工缝设置纵向橡胶止水。

底拱衬砌施工工艺流程图下一循环混凝土安装预埋件安装钢筋底模定位及安装止水测量放样拆、移底模混凝土仓面验收2.2.2轨行式分部钢模台车衬砌底拱混凝土衬砌完成3～4仓后，采用轨行式钢模台车对上部240°角的边墙及顶拱进行衬砌，底拱和边顶拱两个工作面平行作业。

在使用分部台车进行混凝土浇筑过程中，拱顶设置溢浆孔，当有混凝土从溢浆孔溢出时暂停泵送，间隔3～5分钟后再泵送一次，若泵送时混凝土从溢浆孔均匀泌出，则表明封顶混凝土已灌满。

泵送混凝土封顶后停止泵送，间歇5分钟左右后拆卸台车顶泵送管并封口，然后清理输送泵为下一次浇筑混凝土做准备。

轨行式钢模衬砌台车整个施工工艺流程与全圆型针梁台车施工工艺流程大致相同。

2.2.3散装小钢模板衬砌由于采用散装钢制小模板进行边顶拱混凝土浇筑时，模板和脚手架工程工序繁杂，施工进度较慢，为此，采用散装模板衬砌方式仅限于不具备台车行走的弯段和各渐变段等特殊洞段。