水库泄洪洞衬砌施工技术研究

　　摘要：以清河水库除险加固工程中右岸泄洪洞新建隧洞为例，结合拉模与定型模板施工工艺特点，分析了两者在隧洞衬砌施工中设计及综合运用。实践证明：在隧洞衬砌施工中采用拉模与定型钢模板综合施工方案，既保证了衬砌混凝土质量，又节约了工期及异型模板的制作费用，促进了在实际工程中的应用。
　　关键词：泄洪洞；拉模；定型模板；衬砌
　　1工程概况
　　清河水库位于铁岭市清河区境内、辽河支流清河的下游，是辽河流域的重要水利枢纽工程之一，是一座以防洪、灌溉为主，多年调节的大（2）型水利枢纽工程1，水库总库容9。68亿m3。右岸泄洪洞位于清河水库大坝右岸，为圆型有压隧洞，洞径4。00m。本次除险加固工程中，结合清河水库供水取水头部及输水改造工程，自调压井至出口新建长115。67m、洞径4m的泄洪洞，全洞洞身采用全断面C30F250W6钢筋混凝土衬砌2，桩号0004。750115。67段衬砌厚度0。35m，隧洞出口段（00000004。75）为钢衬段，衬砌厚度0。7m。衬砌混凝土10m为一标准段，标准段间设伸缩缝。计划在4月20日开始衬砌混凝土浇筑，6月10日前完成新建隧洞衬砌施工。
　　2衬砌施工方案选择
　　右岸泄洪洞新建隧洞长115。67m，位于天然洪沟中，不宜采用钢模台车作业。新建隧洞衬砌混凝土553。3m3，钢筋制安39。8t，橡胶止水175。6m。若全部采用现支定制异型钢模板施工方案，每个衬砌段（长度10m）需要近33t模板及支撑，再加上混凝土等强时间，拆模支模时间3，将会造成工期的延误，且定制模板周转利用率低，造成工程成本增加。拉模施工具有施工速度快、一体成型、施工质量好、经济效益高的特点4，已在诸多工程中取得良好效果。综合考虑各施工方案的特点，本项目拟采用拉模与定型模板相结合的综合施工方案，即每段混凝土分两个阶段浇筑；第一阶段混凝土浇筑底拱120范围，采用拉模方式浇筑；第二阶段浇筑边顶拱混凝土，采用组合钢模板形式浇筑。先浇筑桩号0004。75至桩号0115。67段混凝土，最后浇筑钢衬段（桩号0004。750000）混凝土。
　　3衬砌混凝土浇筑施工
　　3。1拉模制作
　　拉模体系分为底部模板、支撑系统、轨道三个部分。底部模板采用3mm锰钢做成弧形板箱形式（圆弧半径2m），板箱厚度0。1m，宽1m，长4。18m（弧长）。板箱内部每20cm焊接1道钢肋，作为板箱内部支撑。支撑体系主支撑采用5mm厚10cm10cm方管，两侧副支撑采用5mm厚8cm8cm方钢。拉模系统平面结构如图1，拉模模板立面如图2。
　　3。2异型钢模板设计制作
　　异型钢模板在专业生产异型钢模板厂家订购。订购钢模尺寸P3010和P3012两种，模板板厚3mm。弧形模板样式如图3。弧形钢模板按2个标准浇筑仓面加工生产，每个仓面261块P3010模板，29块P3012模板。共计生产P3010模板522块，P3012模板58块。异型钢模板采用钢拱架形式支撑。钢拱架采用16工字钢加工，间距1m布置，共加工22榀。每榀钢拱架支撑分圆弧段支撑和水平支撑两部分。圆弧段钢拱架平均分成3段加工，每段钢拱架端头焊接8mm厚15mm15mm钢板，每块钢板设置4个准20螺栓，两段钢拱架之间用螺栓连接，每段拱架连接处加钢支撑（厚3mm钢管）。水平支撑布置在浇筑完成的底拱混凝土面上，水平支撑长3。2m。水平支撑与圆弧段支撑连接方式，同圆弧段连接方式。每榀钢拱架间用8mm厚55角钢连接，每两榀钢拱架间设置角钢3道。组合钢模板支撑体系如图4。
　　3。3施工工序
　　施工工序为：清基钢筋绑扎底拱模板支立安装橡胶止水底拱混凝土浇筑安装边顶拱模板安装橡胶止水、预埋灌浆管边顶拱混凝土浇筑脱模混凝土养护下一循环。
　　3。4拉模模板安装
　　基础面验收后，进行钢筋绑扎施工，然后进行拉模轨道安装。拉模轨道采用14号轨道钢作为轨道，安装时，在边拱岩壁上侧放出轨道中心线，根据轨道中心布置轨道锚筋，然后进行轨道安装。轨道钢固定方式为沿轨道方向布置上下2排锚筋，锚筋间距1m，锚入岩壁40cm。锚筋采用手风钻钻孔，锚固剂锚固的方式固定。锚筋与轨道焊接牢固。轨道安装加固完成后，将拉模模板体系安装后在轨道上进行试车，经验收合格后，进行混凝土浇筑。拉模模板体系在浇筑时采用牵引力为5t手扳葫芦牵引行进。手板葫芦在边拱两侧各设置1个。混凝土浇筑前在距离待浇面10m位置，边拱两侧预埋C25锚筋，锚筋外露10cm，锚入岩壁深度0。5m，并用锚固剂锚固。手板葫芦固定在锚筋上，牵引端与拉模模板体系预设牵引点相连，浇筑时牵引拉模模板体系向前行进。
　　3。5组合钢模板安装
　　模板安装前，应检查开挖断面轮廓、中线及高程，将模板板面清理干净，并涂刷脱模剂。模板支立时符合下列规定：相邻两块模板间高差不大于2mm；模板局部表面不平整度小于5mm；轴线位置允许偏差小于5mm；底模上表面标高允许偏差小于5mm。模板与混凝土的接触面及各块模板接缝处，结合紧密，防止漏浆，以保证混凝土表面的平整度及密实性。由于开挖轮廓不规则，模端封堵可采用木模板，与安装止水片同时进行。端头封堵面要平整、牢固、密实。钢模板采用钢拱架进行加固，加固时钢拱架支撑杆底部应加设钢垫板，支撑在已完成的底拱混凝土面上，然后依次安装边顶拱钢拱架。钢拱架支撑间距为每榀1m。安装时用铁丝将钢模板固定在钢拱架上，使钢拱架与模板紧贴。每榀钢拱架之间用角钢连接，使仓面内钢拱架形成整体。钢模板及钢拱架组装要牢固、稳定，以免影响混凝土衬砌质量。
　　3。6顶拱进料口设置
　　每个浇筑仓段（10m）顶拱位置设6个进料口（间距5m），以便浇筑混凝土。其位置至混凝土待浇面高度不超过1。5m，并满足振捣要求，保证振捣密实；其次为振捣人员提供便于平仓振捣的作业空间，可采用间隔预留一块P3015模板为后装模板。边顶拱混凝土进料口设置如图5。
　　3。7衬砌混凝土浇筑
　　混凝土浇筑前，对仓面进行检查。检查内容包括：基面处理、已浇筑混凝土面的清理及模板、钢筋、止水带等埋设和安装，待监理验收合格后，方可进行混凝土浇筑。底拱混凝土浇筑时，由下至上依次下料浇筑，浇筑时控制混凝土入仓速度。混凝土入仓后及时振捣。当浇筑的混凝土强度达到0。20。4MPa时进行滑行，滑行后根据面层情况进行人工抹面处理，抹面的同时在两侧边拱混凝土面中心布置一排5cm8cm木枋，木枋深入混凝土面5cm，待混凝土终凝前取出，形成凹槽（止水槽）。边顶拱混凝土浇筑时，两侧边墙混凝土浇筑面高差控制在50cm以内，在钢模上预留有进料口，混凝土泵管由预留进料口入仓，操作人员也通过预留进料口进行摊铺、振捣。当浇筑到顶拱时，混凝土从中间进料口下料逐渐退至浇筑段端口，最后在压力状态下封拱。振捣采用准30软轴插入式振捣器振捣，附着式平板振捣器辅助振捣。混凝土浇筑先平仓后振捣，严禁以振捣代替平仓。振捣时间以混凝土粗骨料不再显著下沉，并开始泛浆为准，避免欠振或过振5。铺料厚度不得大于振捣棒长度的1。25倍。混凝土振捣时振捣间距不大于振捣器影响半径的0。5倍，振捣上一层混凝土时将振捣棒插入下一层混凝土5cm。底板混凝土浇筑时，混凝土因浇筑速度及压力易产生气泡，出现蜂窝、麻面现象。振捣时加强对该处振捣，防止过振或漏振。
　　3。8出口钢衬段混凝土浇筑
　　钢衬段（桩号0004。750000）混凝土在压力钢管安装完成后施工。钢衬段混凝土采取全断面一次浇筑完成，浇筑时由里向外分层浇筑。混凝土采用混凝土输送泵送混凝土入仓，混凝土入仓时控制混凝土浇筑速度。在浇筑边拱时两侧混凝土面高差不大于50cm。混凝土入仓时人工平仓，准30软轴插入式振捣器振捣。
　　4结语
　　（1）本项目建设过程中，采用拉模施工与定型模板相结合的综合施工方案，解决了单独使用拉模或定型模板施工时工期和费用之间的难题，既保证了衬砌混凝土质量，又节约了工期和投资，取得了良好的效果。（2）拉模施工仍有不足之处需要改进，模体自重、混凝土和模板之间的摩阻力及操作平台上的荷载，都是通过轨道传给两端的支撑杆，因此拉模行走装置的精度控制、支撑杆的加固方式及稳定性需要进一步研究。
　　参考文献：
　　1狄旭东，刘淑华。清河水库除险加固大坝黏土斜墙修复J。东北水利水电，2011（9）：911。
　　2辽宁省水利水电勘测设计研究院。清河水库除险加固工程右岸泄洪洞设计变更报告R。2015。
　　3莫淑梅，赵云贵。双沟导流洞顶拱衬砌拉模施工技术J。吉林水利，2007（11）：5051，53。
　　4霍福山，仉奉忠，王涛。凤仪航电枢纽工程WES曲线溢流面拉模施工技术J。四川水利，2011（4）：68。
　　5骆伟名。秦岭隧洞二次衬砌混凝土质量控制与裂缝处治J。建筑技术开发，2013，40（12）：2426。
　　作者：张传传单位：辽宁省清河水库管理局有限责任公司