隧洞底拱施工技术分析论文

导语：隧洞底拱施工技术分析论文一文来源于网友上传，不代表本站观点，若需要原创文章可咨询客服老师，欢迎参考。

1．概述

1．1工程概况

三峡右岸地下电站进水口预建段工程包括进水口和引水隧洞。引水隧洞预建段为六条长94.58m，衬砌后的直径E13.5m的圆形隧洞。隧洞衬砌厚度分别为1.0、1.5、2.0m。由于洞径大，采用底拱和边顶拱两次衬砌的方法施工，先行衬砌底部100—范围的底拱部分，然后衬砌边顶260—范围内的边顶拱部分。

1．2采用翻模的原因

1.2.1砼表面气泡

砼表面气泡是国内外工程施工中广泛存在的砼缺陷,在三峡工程中如何消除砼表面气泡，特别是隧洞衬砌的表面气泡，是工程难题之一。如采用常规模板衬砌，气体不易排出，势必造成砼表面缺陷，专家组多次对此问题进行分析研究，经综合比较，最终决定采用翻模施工。

1.2.2翻模的主要优点

翻模施工与钢模台车施工分析比较见表1。翻模施工是一项比较成熟的施工方法。采用翻模可消除砼表面气泡,缩短工期，还具有拆装方便，成本低廉的特点，故采用翻模是经济可行的施工方案。

2．施工方法和工艺

2．1翻模材料

右岸地下电站引水隧洞底拱砼衬砌施工模板采用定型翻模，钢面板厚度为3mm，单块尺寸120cm(弧长)*100cm(宽度)，翻模工艺图见附图一。

3．2工艺流程

工艺流程图

方案分析比较表

表1

方案

指标

方案一：定型小翻模

方案二：底拱钢模台车

技术性

1、能有效地消除砼表面的气泡，提高砼表面质量；

2、由于翻转模体移动方便，运用灵活，对工期没有影响；

3、较费工、费时。

1、技术先进，应用较多；

2、省工省力，运行可靠；

3、对消除砼表面汽泡没有把握；

4、由于体积庞大，同一条引水隧洞不能同时使用边顶钢模台车，不能进行交叉作业，工期将延误72天；

5、由于右岸引水隧洞预建段洞身短、洞数多，每套钢模台车需安拆三次，底拱钢模台车拼装较困难，安拆将占直线工期，对工期影响程度较大。

工期

单洞总工期42天

1、设计、制作10天；

2、安装1天；

3、底拱浇筑30天；

4、底拱定型小翻模拆除1天。

单洞总工期127天

1、设计、制作45天；

2、安装5天；

3、底拱浇筑72天；

4、底拱钢模台车拆除5天。

经济性

六条洞底拱翻模费用总额：11.84万元

1、2*48块/套*60kg/块*0.65万元/t=3.744万元；

2、人工费增加：6*12*30工日*37.36元/工日＝8.070万元。

六条洞底拱钢模台车费用总额：59.2万元

1、2*30t/套*0.65万元/t=39万元；

2、液压系统：2*8万元/套＝16万元

3、安拆费：3*60*0.03万元/t=4.6万元；

4、轨道标准件：2*5万元/套＝10万元；

5、安拆费：3*2*120*0.03万元/t=21.6万元；

6、板材费：9*1676.48元/m3I10000=1.5万元.

2．3模板安装及固定

待上述常规工序完成，底板钢筋绑扎结束并且验收合格后,根据定型翻模安装位置测量放出过流面结构线,挂线将一端带有尼龙锥套(靠过流面侧)的螺栓焊接固定在支撑钢筋网上,然后微调尼龙锥套旋,使之顶面高程与过流面高程齐平。支撑定型翻模的尼龙锥套沿水流方向布置9排,垂直水流方向每侧布置4排,支撑钢筋选Φ25,直接撑在岩面上。尼龙锥套固定、调整结束后，将模板放在调节好的尼龙锥套上，校正模板位置并用拉筋固定模板。拉筋位置的尼龙锥套不考虑作为支撑使用，拉筋宜在模板就位后再进行安装，为保证拉筋上紧，预装时尼龙锥套宜离模板1～2cm，紧螺栓完成后，如有空隙则进行堵塞，以利拆模后拆除尼龙锥套。为增加拼装定型模板的整体刚度，后面用槽钢制作的背担固定模板，背担由三段组成。

2．4刮轨安装

底拱衬砌中间无定型翻模部位采用刮轨收面控制体形。刮轨采用角钢或圆钢弯制而成（如加工条件允许应优先选用角钢），用Φ25的插筋支承加固在基岩面上。

刮轨用角钢或Φ20圆钢弯曲。刮轨垂直水流方向布置，刮轨顶面高程与过流面高程齐平，然后用钢筋支撑焊接固定在底座板插筋上。

2．5吊脚平台搭设

吊脚平台搭设时,至少利用底板预埋的2根灌浆管做吊脚平台站管支撑点,灌浆管预埋时均与结构钢筋焊接牢固。吊脚平台搭设时用钢筋插入底板布置的灌浆管中，并在钢筋上面插入1.5寸钢管作为支撑吊脚平台的站管;然后再在两边墙上搭设八字形钢管,通过连接钢管八字形钢管与站管连接成一个整体。连接钢管中的横向顺水流方向钢管间距应小于1.5m。吊脚平台的上层满铺竹跳板作为砼入仓导管布置的平台，下层为抹面平台，竹跳板根据需要进行铺设。详见附图二。

2．6砼浇筑

底拱砼浇筑是从一端至另外一端进行通仓分层下料，浇至模板下口处时进行充分振捣，再从左右两边墙均匀下料进行边墙砼浇筑，逐层铺料直至分缝高程，且控制砼来料强度不低于15m3/h,上升速度控制在0.8m/h,这样可以使定型翻模的底部与顶部砼凝固时间一致。砼浇筑过程中为防止大量砼从底座部中间空的部位冒出，用三分板紧贴最下面一块定型翻模进行封堵；待砼浇筑结束后及时取出三分板。砼浇筑至分缝高程时，用刮尺紧贴刮轨对底部中间无定型翻模部位的砼找平，局部不平处用抹子擀浆找平，然后取出刮轨，最后用抹铲进行压光，以满足平整度要求（顺水流方向不大于1mm/m,横向检测不大于5mm/m）。

2．7翻模及抹面

定型翻模施工最为关键的是掌握翻模时间。翻模时间过早会影响砼质量，过晚则形成缺陷，达不到翻模目的。砼浇筑过程中，根据实验室提供的实测资料随时观测与掌握砼的凝固情况，及时定型翻模抹面。翻模采用手动葫芦挂于抹面平台上，下端用Φ12钢筋弯成的挂钩于模板背肋上临时焊接的吊耳或预留孔上将模板提起，也可用人工翻模；翻模后应及时进行抹面作业，并用直尺和弧形靠尺检查平整度和曲率。翻模顺序为先浇先翻的原则，通常是在初凝前3～5小时先拆除最早收面处的一块翻模，当砼塑性很小时即可翻模，即由底部向两边侧。设专人进行找平、抹面，抹面一般不超三次，避免砼表面的过多扰动，造成表面砼松散。拆模后对模板及时清洗，损坏的及时修理。拆出的模板堆放整齐，做到文明施工。

2．8质量保证措施

2.8.1保证浇筑后过流面体形结构尺寸；

2.8.1.1支撑模板的尼龙锥套不能直接与主筋焊接，而是用钢筋直接撑在岩石面上。支撑钢筋之间根据需要设置纵向连接钢筋，增加支撑钢筋的刚度。

2.8.1.2中间设置的刮轨宜选用刚度大的角钢弯制，垂直水流方向布置。刮轨间距控制1.0m~1.5m之间。抹面时先用直尺（铝合金方钢，垂直度满足过流面要求）沿垂直水流布置的刮轨刮平，然后用定制的弧形刮尺沿水流方向检查过流面体形尺寸。

2.8.2保证浇筑过程中砼的质量

2.8.2.1振捣工必须入仓振捣，直至人员不能入仓振捣时，采用纵向堵头模板上预留的窗口振捣。进人口位置一般设于侧向堵头上，对于结构衬砌厚度为2.0m的可设于纵向堵头模板上。

2.8.2.2边墙砼浇筑振捣时，为防止大量砼涌入底拱，可紧贴定型翻模下口加一块临时挡板，待砼浇筑结束后取出该临时挡板。

2.8.3砼表面的保护和养护

2.8.3.1抹面结束后，及时用麻布或是EPE保温被覆盖砼表面进行保护。

2.8.3.2终凝后，保持砼面湿润，及时洒水养护28天。

3.工期及资源投入

3．1单块循环时间

单块循环时间见表2。

单块底拱浇筑循环时间表表2

施工工序

耗用时间

单位

工程量

时段(天)

备注

1

2

3

4

5

6

7

清底

12

M2

168

扎筋

36

T

8

立模

36

M2

110

含抹面平台搭设

止水

12

M

14

验收

12

项

1

浇筑

24

M2

120

合计

120

3．2人工投入

人员投入情况如表3。

人员投入情况表表3

工种

人数

班长

砼工

钢筋、模板

抹面

一检

二检

电工

备注

单班人数

1

8

4

8

1

1

1

共用5天，365个工日

三班人数

3

24

12

24

3

3

3

3．3设备投入

设备投入情况见表4。

设备投入情况表4

序号

设备名称

规格

单位

数量

使用时间(h)

备注

1

砼运输车

EVA

辆

2

24

2

砼输送泵

三一HB60D

台

1

24

3

电焊机

交流

台

2

36

4

振动器

软轴插入式

台

8

24

3．4材料耗用

主要材料耗用情况见表5。

主要材料耗用表表5

序号

材料名称

单位

耗量

周转次数

备注

1

翻模

T

4.83

15

仅为翻模工艺

2

脚手架钢管

T

3.7

10

增加材料耗量

3

尼龙丝套

个

90

3

4

支撑筋

kg

1400

4．翻模施工优、缺点及工艺改进探讨

4．1优点

翻模施工可有郊消除砼表面气泡、拆装方便、缩短工期、成本低廉等优点。

4．2缺点

三峡右岸引水隧洞预建段底拱翻模经一年多的施工实践，存在以下问题：

4.2.1底拱翻模施工大都采用人工进行，用工较多，砼表面质量与施工人员熟练程度有关；

4.2.2砼体形控制较难，需使用大量的支撑和拉筋材料，材料耗量大；

4.2.3机械化程度低，工艺较落后，对长隧洞工效不高，且周转次数较少。

4．3隧洞底拱的翻模结构的改进

从分析比较表中可看出，当隧洞较短时，翻模具有工期短较经济的优势，但对于长隧洞来说，由于周转次数的增加。经济上就不占优势，且人工、支撑材料耗用较多。但由于翻模能有效地消除砼表面缺陷，对提高质量是有利的，所以有必要在长隧洞底拱砼衬砌中采用翻模，但从技术、经济和进度方面考虑，应对翻模结构进行改进，具体方案可从以下方面进行改进：

4.3.1使用底拱钢模台车进行改造，将面板设计可翻转模板或者是将底拱钢模台车加高，通过液压千斤顶提升分段模板，留够抹面空间；

4.3.2底拱翻模台车设计时，考虑砼初凝随砼入仓时间的不同有所不同，翻转模板可分段翻转。

5．结语

三峡工程右岸地下电站引水隧洞预建段底拱砼衬砌采用翻模施工，有效地消除了砼表面缺陷，提高了砼表面质量，具有结构简便、制作容易、拆卸迅速、工期短、较经济的特点，但有技术上不先进、耗用人工和支撑材料较多、对长隧洞不具有工期优势的特点，故对长隧洞底拱施工有必要进行改进，使其能扬长避短，不断完善施工方法。