文摘:汾河水库取水工程隧洞洞径3m,长约435m。隧洞衬砌采用针梁滑模、全断面一次浇筑的方法施工,可以减少工序作业,保证施工质量。
关键词:隧洞衬砌; 针梁滑模; 施工工艺
1 工程概况
万家寨引黄工程由万家寨水利枢纽、总干、北干、南干和联接段五部分组成。输水线路总长
452km。工程通过南干送水到汾河水库,经汾河水库调节后,由进水塔引取表层清水通过总长43km的预应力钢筒混凝土管(pccp)输水到太原市郊区的呼延水厂,设计流量20•5m/s,全年12月不间断输水,每年供水量6•4亿m。联接段汾河水库取水工程,位于汾河大库大坝右岸,距副坝约100m。取水工程由引水渠、进水塔、竖井、坝下隧洞、交通桥和部分压力钢管组成。其中,坝下隧洞为圆形有压洞,洞径3m,长约435m。隧洞分平洞、水平弯段和斜弯段。平洞底坡i=0•5%,平洞段长约400m,两个水平弯段,隧洞出口平洞与斜坡段联接为斜弯段,斜弯段i=11%,设计浇筑方量为1 957m。洞身穿过的地层为太古界吕梁群社堂村组变质岩及元古侵入岩,岩性为弱风化的云母斜长片麻岩。由于汾河水库为运行中的水库,它担负着下游1×105hh农田的浇灌和太原市的防洪任务,隧洞受内水压力作用,为保证工程的安全运行,要对隧洞采取混凝土衬砌加固的办法,来增强洞室围岩的抗渗性、完整性和承载强度。
2 隧洞衬砌施工
2.1 隧洞直段施工
隧洞衬砌考虑断面较小,衬砌厚度为0•4m、0•5m,每10m为一个仓号,每仓混凝土浇筑方量在42m~55m之间。如果采用分层浇筑,即先浇底拱,后浇边拱和顶拱,每个仓分2次成型,增加了施工工序,同时增加的水平施工缝,不利于洞子的整体受力。目前使用较多的是针梁钢模台车,一次成型,可以减少工序作业,保证施工质量。
2.1.1 针梁滑模台车的结构
针梁滑模台车是在针梁模板的基础上,以针梁衍架为支承,对边拱模采用滑模工艺,并加装提升设备而成,整个台车重量为22t。由于洞径较小,整个系统的行走方式为牵引直线移动。针梁滑模由针梁桁架、底模板、顶拱模板和边拱滑模组成。针梁是由槽钢和角钢焊接而成的方形桁架,长22m。各侧模板根据仓号总长10m设计,分为5块,每块顺流向长2•0m,组合后全长10m,其中底拱模板为了方便倒运,有效减轻重量,单块长1•50m。底模、顶模和边模分别用丝杆与针梁连接,在针梁的两端各有一组上、左、右三向的定位撑杆,用以固定针梁和模板,以防止浇筑过程中针梁变位和上浮。如图1所示。
图1 针梁滑模结构示意图 单位:mm
2.1.2 针梁滑模的定位
针梁滑模运到洞内拼装后,要对滑模进行定位,滑模定位分中心定位和高程定位。中心定位:使用经纬仪架设在隧洞中心线上指挥针梁中心左右移动,通过针梁滑模上部左右两个丝杆螺丝调整针梁,使针梁中心与隧洞中心线吻合;高程定位:使用水准仪按测量滑模两端的底顶模板高程,通过千斤顶或丝杆螺丝,将针梁调整到设计高程。
2.1.3 止水、伸缩缝
隧洞衬砌分仓间使用651型橡胶止水带,止水带宽28cm,埋入先浇混凝土块13cm,止水带距混凝土面20cm。伸缩缝使用低聚乙烯泡沫塑料板填充,泡沫板厚2cm,泡沫板安装前应预先加工成型,根据进料尺寸分若干块拼成圆环形,现场安装,使用401胶粘在先浇混凝土上,或使用钢筋将泡沫板固定牢固。
2.1.4 混凝土浇筑工艺
模板定位经核测无误后,将针梁两端的定位撑杆固定,方可浇筑混凝土。首先,将边拱滑模提起,进行底模混凝土的浇筑。混凝土使用二级配泵送混凝土,由进水塔或洞口设拌和站拌合,再通过泵管直接入仓,由内向外两侧均匀下料浇筑,使用插入式振捣器平仓振捣。当底拱混凝土浇筑完成后,将底模上边缘清理干净,将边拱滑模放下来进行边拱混凝土的浇筑,混凝土由内向外分层下料,分层振捣。此时应控制好混凝土的浇筑速度,使滑模下部混凝土有足够的初凝时间。当混凝土浇筑至滑模上边缘时,滑模开始提升,进入滑模法施工。这时要特别注意滑模的提升速度,既要使混凝土有足够的初凝时间,又要避免混凝土与滑模产生过大的粘结力,模板
提升速度控制在每小时20cm~30cm,以混凝土不流淌为宜。滑模提升至距顶模50cm时,将滑模分节提升至最高位,与顶拱模板合缝,分别利用边顶模预留进料口进行振捣,这时要严格控制振捣浓度的振捣时间,以防产生脱模部分的混凝土产生坍塌变形。边拱振捣结束后,顶拱混凝土浇筑在顶拱模板上预留3个200mm的孔,将泵管直接插入,进行泵送混凝土,混凝土自流到两侧滑升模板内和顶拱,封拱时通过加大输送压力使混凝土灌满,以达到密实,同时在每块顶拱钢模上安装附着式振捣器进行模板外部振捣。至此,即完成了一个循环的混凝土衬砌作业。
2.1.5 拆模
混凝土浇筑结束后5h,可将堵头模板拆除,以便进行准备段钢筋绑扎。混凝土浇筑结束24h,可拆除边拱和顶拱模板,拆除顺序是先拆边拱后拆顶拱模板。边拱滑模拆除先将锁定打开,然后将每块边模的四根丝杆回收,使边模脱离混凝土面,而后放下滑模。顶模的拆除同样将四根丝杆松开,使模板脱离混凝土面约10cm。底模拆除在针梁移动时进行,先将吊杆脱离针梁,将支承垫块取掉,使针梁移动时不受底模影响,而后移动针梁,每露出一块底模后用人工将其取下,放在针梁中,等针梁移到下一浇筑仓后进行安装
2.2 水平弯段和斜坡段施工
水平弯段和斜坡段全部采用木模浇筑,每个仓分两次浇筑成型,先浇底拱圆心角130°以下部分,后浇边顶拱。模板在木工车间平台分节制作,并用简易钢管桁架做支撑。混凝土使用二级配泵送混凝土,混凝土通过混凝土泵管直接入仓,采用两侧对称下料,振捣器由底模中央预留孔进行振捣。边拱浇筑混凝土通过模板上预留孔进料,仓内进入振捣。顶拱部分混凝土通过混凝土泵管,由顶拱模板预留圆孔入仓,振捣采用模板外部振捣。
3 结论
1)采用针梁滑模,隧洞衬砌混凝土全断面一次连续浇筑,不设施工缝,免除了混凝土的凿毛、钢筋焊接和缝面清理等工序,提高了混凝土的衬砌整体性,混凝土衬砌施工质量可以满足设计要求,适应于小断面压力隧洞的工作。
2)采用针梁滑模,可以有效的加快施工进度,隧洞衬砌3d完成一个循环(10m),月衬砌进度达
100m。
3)针梁滑模台车生产制造简单,投资小,施工操作简便。
4)采用针梁滑模,在浇筑和滑模过程中,容易引起预留灌浆管的碰坏和移位,寻找起来比较困难,在实际施工中要特别注意。
5)针梁滑模台车的行车方式是整体系统牵引直线移动,适应于长、直洞线的混凝土衬砌施工,对于隧洞弯段和斜坡段受到限制,不能采用针梁滑模混凝土衬砌施工。
6)针梁滑模台车施工简便、造价低、配套设备少,对提高隧洞衬砌质量,加快施工进度都有显著的效果,通过进一步实践,还应采取相应的改进措施,才具有实用和推广价值。
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