阿 里 木 江， 李 明， 張 鵬， 黃 虹 茗

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 概 述

毗河供水一期工程新生灌區(qū)位于四川省遂寧市安居區(qū)境內(nèi)，系四川省“再造一個(gè)都江堰灌區(qū)”工程項(xiàng)目的重要組成部分，為以灌溉、城鎮(zhèn)供水為主，兼顧人畜用水和改善生態(tài)環(huán)境的民生工程[1]。

毗河供水一期工程新生灌區(qū)新安分干渠總長26.404 km，分為四個(gè)流量段，由引水隧洞、倒虹吸、渡槽、明渠組成。其中隧洞22座，總計(jì)長度17.74 km。新安分干渠隧洞斷面最小且長度最長的隧洞為第四流量段村子灣隧洞，全長2 354.256 m，分為進(jìn)出口兩個(gè)控制段，其中進(jìn)口控制段長1 200 m，出口控制段長1 154.256 m，未設(shè)支洞。隧洞結(jié)構(gòu)形式采用城門洞型斷面設(shè)計(jì)，主要為Ⅳ、Ⅴ類圍巖，設(shè)計(jì)縱坡為1/1 000，開挖成型斷面寬2.7 m、高2.75 m，設(shè)計(jì)襯砌斷面尺寸寬2.1 m、高2.15 m，洞身段采用C20鋼筋混凝土全斷面襯砌，襯砌厚度為30 cm，屬于特小斷面、長隧洞(L>2 000 m，S<20 m2或D<4.5 m),詳見附圖1。

由于該隧洞斷面小、距離長、轉(zhuǎn)彎多(共有4個(gè)，主要集中在下游控制段，其中最大的轉(zhuǎn)角為33°、最小的轉(zhuǎn)彎半徑為30 m)的特點(diǎn)，因此，施工中如何能夠進(jìn)行快速襯砌主要有以下幾個(gè)問題需要解決：(1)襯砌方案如何選擇？隧洞斷面狹小，底板、邊頂拱工序相互干擾大，如何盡可能地減少干擾？(2)混凝土等材料如何運(yùn)輸？受其施工空間狹小、工序交叉多等影響，材料轉(zhuǎn)運(yùn)和混凝土入倉困難[2]，主要存在無法采用大型、高效的車輛和混凝土攪拌罐車進(jìn)行運(yùn)輸施工，而采用小型機(jī)械設(shè)備長距離運(yùn)輸材料與混凝土功效低，直接影響施工效率；(3)模板方案如何選擇？襯砌施工過程中模板的洞內(nèi)安裝、行走、轉(zhuǎn)彎困難；(4)鋼筋制安如何選擇？斷面小，鋼筋接頭多，損耗大，進(jìn)度慢。只有待以上問題研究解決后方能有利于提高施工速度，降低成本。

2 施工方案的選擇

2.1 襯砌施工方案的選擇

正確選擇襯砌施工方案是資源配置的前提條件，也是隧洞襯砌快速、優(yōu)質(zhì)、高效目的實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。考慮到村子灣隧洞施工空間狹小、距離長等因素，為減少施工期間各工序之間的交叉干擾影響，有效提高空間利用率及施工速度，項(xiàng)目部對該隧洞的混凝土襯砌制定了以下兩種方案：①底板襯砌先行施工，邊頂拱襯砌緊跟，底板混凝土襯砌施工一直超前邊頂拱混凝土60 m左右；②待底板全部混凝土澆筑完成后，再進(jìn)行邊頂拱混凝土的襯砌[3]。

圖1 村子灣隧洞斷面圖

由于該引水隧洞線路長、斷面狹小，第②種方案底板混凝土全部襯砌完成后，降低了洞內(nèi)空間利用率，待后期進(jìn)行邊頂拱襯砌時(shí)存在運(yùn)輸設(shè)備洞內(nèi)通行困難、功效低、對已澆筑完成的底板混凝土造成的損壞較大等缺點(diǎn)。項(xiàng)目部為了最大限度提高工作效率，最終選擇了第①種方案。

2.2 混凝土運(yùn)輸設(shè)備配置的選擇

結(jié)合村子灣隧洞的結(jié)構(gòu)形式和特點(diǎn)，通過多方了解及多年的施工經(jīng)驗(yàn)得知：目前在建和已建小斷面、長隧洞混凝土洞內(nèi)運(yùn)輸多采用軌道式攪拌罐車、多臺小型混凝土輸送泵通過接力以及小型混凝土攪拌罐車等三種方式將混凝土輸送至指定位置。

(1)對于該隧洞，若采用軌道攪拌罐車，因隧洞運(yùn)輸距離長(單頭距離達(dá)1.2 km)，其需要鋪設(shè)的軌道較長，運(yùn)輸速度慢，澆筑時(shí)間長，洞內(nèi)交叉施工影響較大且當(dāng)軌道罐車出現(xiàn)故障時(shí)洞內(nèi)的襯砌施工將直接面臨癱瘓，不利于提高施工進(jìn)度。

(2)若采用多臺混凝土輸送泵接力的方式需要投入的混凝土輸送泵數(shù)量較多、費(fèi)用高，對泵機(jī)性能、混凝土的和易性、用電配置要求高，當(dāng)其中一臺發(fā)生故障或堵管時(shí)，不僅會造成大量的材料浪費(fèi)，而且洞內(nèi)混凝土澆筑質(zhì)量將受到影響。

(3)若采用小型混凝土罐車，不僅可以有效提高混凝土材料的水平運(yùn)輸速度，更具有靈活的調(diào)節(jié)性，還可以減少因設(shè)備故障引起的混凝土澆筑進(jìn)度和質(zhì)量隱患，有利于提高施工進(jìn)度。

經(jīng)過綜合比較，最終選擇了小型混凝土罐車輪流進(jìn)行洞內(nèi)水平運(yùn)輸方案：通過市場調(diào)查并與多家罐車生產(chǎn)廠家進(jìn)行技術(shù)討論后該隧洞進(jìn)口段采購了3臺寬1.8 m，高2.35 m，容量為2 m3的小型攪拌罐車；出口控制段利用現(xiàn)有的三臺6 t礦用自卸車經(jīng)專業(yè)設(shè)計(jì)組裝成寬1.8 m，高2.25 m，容量為2 m3的小型攪拌罐車投入使用。

2.3 模板的選擇及優(yōu)化設(shè)計(jì)

針對該隧洞轉(zhuǎn)彎多、施工空間小等特點(diǎn)，在施工前期，考慮了拼裝式定型模板施工和液壓移動式鋼模臺車施工兩種方案。

(1)采用拼裝式定型鋼模施工，雖然具有運(yùn)輸、拼裝、拆卸方便，模板材料成本低、隧洞轉(zhuǎn)彎處對模板安裝、行走影響較小等特點(diǎn)，但每一倉襯砌施工結(jié)束需投入大量的人員進(jìn)行模板拆卸、重新拼裝，其需要時(shí)間較長，不利于加快施工進(jìn)度。

(2)液壓移動式鋼模臺車作為現(xiàn)代化機(jī)械施工的重要設(shè)備，與拼裝式定型模板施工模式比較，具有移動速度快、需要投入的勞動力少、施工成本低、襯砌出的表面整潔的特點(diǎn)，有利于提高施工進(jìn)度。

經(jīng)過綜合比較，最終選擇投入兩臺液壓移動式鋼模臺車，由專業(yè)鋼模臺車生產(chǎn)廠家負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)及加工。根據(jù)該隧洞進(jìn)出口控制段的特點(diǎn)，在滿足臺車自身強(qiáng)度、剛度的同時(shí)對鋼模臺車內(nèi)架進(jìn)行了優(yōu)化，進(jìn)口段鋼模臺車采用凈長12.15 m(其中15 cm為搭接長度，分為兩節(jié),分節(jié)長度為6 m、6.15 m)；出口控制段鋼模臺車因考慮洞內(nèi)轉(zhuǎn)彎影響采用凈長為12.15 m，分為3節(jié)(分節(jié)長度為4.5 m、4.5 m、3.15 m)。

2.4 鋼筋安裝方法的選擇

目前常用的隧洞襯砌鋼筋安裝方法為底板、邊頂拱鋼筋整體安裝和底板、邊頂拱鋼筋分別安裝兩種[4]。由于該引水隧洞運(yùn)輸距離長、斷面小，底板、邊頂拱鋼筋分別安裝對后期邊頂拱鋼筋材料的運(yùn)輸和邊頂拱襯砌的連續(xù)性影響嚴(yán)重，材料損耗較大，經(jīng)綜合比較，對于底板、邊頂拱鋼筋采用整體安裝方式更經(jīng)濟(jì)，更有利于快速施工。

3 總體施工方案

3.1 施工準(zhǔn)備

(1)施工供電?？紤]到洞內(nèi)施工條件受限，采取低壓進(jìn)洞的方式，施工用電從進(jìn)出口洞外供電站接入，利用前期開挖階段所使用的供電線路。為保證施工期間混凝土泵機(jī)、抽水設(shè)備、鋼模臺車及照明設(shè)施穩(wěn)定運(yùn)行，在進(jìn)出口洞內(nèi)錯(cuò)車道處配置了2臺增壓柜(型號：JKW5C無功率自動補(bǔ)償控制器)，用以改善長距離輸電電壓不足的問題。

(2)洞內(nèi)通風(fēng)準(zhǔn)備。因隧洞斷面小、距離長、轉(zhuǎn)彎多，施工期間僅靠自然通風(fēng)方式將會導(dǎo)致大量的車輛尾氣、電焊散煙不易排出，無法滿足施工作業(yè)面的正常施工要求。為有效散煙，降低其濃度，改善洞內(nèi)施工環(huán)境，保障作業(yè)人員的安全健康，在進(jìn)出口控制段洞口分別布置了一臺15 kW軸流式風(fēng)機(jī)，洞內(nèi)布置了一臺5 kW接力風(fēng)機(jī)，接φ400風(fēng)筒布置至施工面附近供風(fēng)散煙。

(3)洞內(nèi)供排水。為有效解決洞內(nèi)積水嚴(yán)重、抽排水困難、洞外可利用水資源緊缺、施工用水困難等問題，采用φ100 PVC管在洞內(nèi)布置了一條排水主管，并在洞內(nèi)滲水嚴(yán)重處設(shè)置了集水坑，采用1.5 kW水泵配置自動抽水裝置連接主排水管進(jìn)行抽排水。在洞內(nèi)錯(cuò)車道位置采用2×2 t PVC水箱，將洞內(nèi)潔凈的地下水用水泵抽入其內(nèi)，經(jīng)過進(jìn)一步沉淀后供洞內(nèi)施工用水。

(4)鋼筋準(zhǔn)備。為保證隧洞襯砌施工的連續(xù)性，在進(jìn)出口控制段洞外分別設(shè)鋼筋制作廠，鋼筋場外制作與洞內(nèi)安裝連續(xù)進(jìn)行，確保一天完成一個(gè)澆筑單元的鋼筋備倉。

(5)混凝土準(zhǔn)備。根據(jù)該隧洞距離商品混凝土站較遠(yuǎn)、施工現(xiàn)場道路條件差、外部運(yùn)輸條件受限、隧洞斷面小、一次性混凝土澆筑方量小的特點(diǎn)，為滿足混凝土生產(chǎn)需求，確?；炷翝仓倪B續(xù)性，在進(jìn)出口控制段洞口處分別設(shè)置了一座JS750型強(qiáng)制式攪拌機(jī)生產(chǎn)混凝土。

3.2 隧洞襯砌施工

(1)基巖面清理。隧洞內(nèi)的鋼筋安裝前應(yīng)將基巖面上的雜物、松動巖石、淤泥、松散軟弱夾層清除干凈。底板先用40型挖掘機(jī)基礎(chǔ)粗清，再由人工配合細(xì)部清理。對于底板積水嚴(yán)重、抽排水困難的部位采用分段式清理。為避免澆筑前再次積水對底板造成破壞，將淤泥清理干凈后對設(shè)計(jì)高程以下的部位采用與隧洞底板同標(biāo)號的混凝土澆筑一層混凝土墊層。鋼筋綁扎完成后，再次清除建基面掉落的混凝土塊與施工雜物。

(2)鋼筋工程。

① 鋼筋的加工和運(yùn)輸。鋼筋嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙由洞外鋼筋加工場采用鋼筋剪切機(jī)和鋼筋彎曲機(jī)加工成型。鋼筋在洞外制作完成后，依據(jù)下料，逐項(xiàng)清點(diǎn)，確認(rèn)無誤后由人工配合5 t自卸車運(yùn)至施工工作面。

② 鋼筋的安裝。鋼筋綁扎前，根據(jù)施工圖紙，由專業(yè)測量人員放出中線、高程等控制點(diǎn)，采用人工固定、全斷面綁扎。鋼筋綁扎時(shí)設(shè)支撐筋固定，鋼筋與模板間布設(shè)同標(biāo)號混凝土墊塊以保證保護(hù)層厚度。在鋼筋制安完畢、澆筑混凝土之前，必須按照設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范要求進(jìn)行詳細(xì)檢查。在混凝土澆筑過程中，應(yīng)安排值班人員經(jīng)常檢查鋼筋的架立位置，如發(fā)現(xiàn)變形應(yīng)及時(shí)矯正。

(3)止水及模板施工。根據(jù)施工圖紙，該隧洞采用651型橡膠止水帶。止水帶安裝時(shí)埋設(shè)位置要準(zhǔn)確，其中間空心圓環(huán)應(yīng)與伸縮縫的中心線重合。止水帶定位時(shí)，應(yīng)使其在界面部位保持平展，防止止水帶翻滾、扭結(jié)。止水帶采用木板夾具固定和保護(hù)，以防止混凝土施工時(shí)止水帶產(chǎn)生變形和撕裂，止水部位混凝土應(yīng)充分振搗密實(shí)。

鋼模臺車就位前由人工清除附著性雜物后，

圖2 液壓移動式鋼模臺車安裝示意圖

采用農(nóng)用噴霧器噴刷脫模劑。臺車就位后，利用鋼模臺車液壓設(shè)備將收縮的鋼模臺車伸展到設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸并復(fù)核鋼模臺車外壁與隧洞內(nèi)壁的距離是否符合要求，鋼模臺車底部必須與已澆筑完成的、高30 cm的邊頂拱混凝土重疊15 cm，在臺車的另一端采用現(xiàn)場加工的堵頭木板進(jìn)行封堵加固，最后，在鋼模臺車縫隙間填入密封材料，防止漏漿(圖2)。

(4)混凝土澆筑。進(jìn)出口控制段底板、邊頂拱混凝土各采用3臺2 m3小型混凝土罐車?yán)枚磧?nèi)錯(cuò)車道空間輪流運(yùn)輸至指定的施工面，采用HBT40型混凝土泵機(jī)入倉。為保證混凝土澆筑與鋼筋安裝同時(shí)進(jìn)行，加快施工進(jìn)度，泵管采用現(xiàn)場預(yù)支的鋼筋支架進(jìn)行加高固定，鋼筋支架采用22鋼筋，支架高度為80 cm?；炷帘脵C(jī)安裝位置與第一倉混凝土水平距離保持130 m，每完成60 m邊頂拱澆筑，泵機(jī)采用人工配合20型裝載機(jī)往后移動至60 m進(jìn)行固定(圖3)。

隧洞邊頂拱混凝土通過鋼模臺車輸送孔位置采用沖天管法進(jìn)行澆筑。邊頂拱澆筑時(shí)需左右均勻堆成，分層澆筑，以保證混凝土澆筑的連續(xù)性，避免形成冷縫?；炷敛捎娩撃Ｅ_車上的附著式平板振搗器邊澆筑、邊振搗，同時(shí)用鐵錘敲擊模板，檢查混凝土的到位情況及密實(shí)性。澆筑尾端時(shí)要放慢混凝土的注入速度，避免強(qiáng)行注入而導(dǎo)致臺車變形。

(5)模板拆除和混凝土養(yǎng)護(hù)?；炷翝仓Y(jié)束后10～12 h并滿足強(qiáng)度后方可拆模。邊頂拱模板拆除后應(yīng)及時(shí)對混凝土表面進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14 d以保持混凝土表面濕潤?；炷琉B(yǎng)護(hù)應(yīng)由專人負(fù)責(zé)并做好養(yǎng)護(hù)記錄。

4 結(jié) 語

綜上所述，目前小斷面隧洞施工在水利工程中逐漸增多。但由于小斷面、長隧洞受作業(yè)空間、施工機(jī)械設(shè)備限制而導(dǎo)致施工困難、進(jìn)度緩慢等問題的出現(xiàn)，施工時(shí)，應(yīng)結(jié)合工程本身具有的特點(diǎn)，選擇適合的施工方案，揚(yáng)長避短，抓好每個(gè)環(huán)節(jié)的銜接非常重要[5]。筆者通過毗河供水一期工程新生灌區(qū)第四流量段村子灣隧洞混凝土襯砌施工的實(shí)際案例，詳細(xì)分析和介紹了小斷面、長隧洞快速襯砌施工采用的技術(shù)和方法，所取得的經(jīng)驗(yàn)可為類似工程技術(shù)管理參考借鑒。