北京市南水北调南干渠管理处 北京 100195
摘要：本文以东干渠二标工程二衬施工为例，对二衬施工工艺及质量控制进行研究，重点对自密实混凝土浇筑实验进行了分析，梳理确定了关键工序过程控制要点，总结了主要控制方法、工艺和措施，为类似输水隧洞工程施工质量控制提供借鉴和参考。
关键词：东干渠工程，二衬施工，自密实混凝土，质量控制
1前言
东干渠工程作为北京城市供水格局中的“一条环路”，承担着为北京东北部及东部地区提供南水北调和密云水库水源的任务，工程总长44.7km。东干渠二标输水洞线起点桩号为K3+974.390，终点桩号为K7+833.64，中心导线全长3859.25米，洞内径4.6m，一衬采用盾构法施工，为预制钢筋混凝土盾构管片，厚度300mm，二衬采用现浇钢筋混凝土，厚度400mm。为了更好的加强二衬混凝土施工质量控制，本文结合多项输水隧洞工程建设和管理经验，对东干渠二标输水隧洞二衬混凝土施工质量控制要点进行梳理，并提出严格控制施工质量建议，为输水隧洞工程施工提供借鉴和参考。
图3-1隧洞二衬结构施工工艺流程图
2二衬施工简介
东干渠二标输水隧洞二衬施工主要包括盾构管片基面处理、隧洞二衬（包含变形缝及永久安全监测设备）、C20混凝土平台及二次回填注浆等工程。输水隧洞二衬混凝土采用一次性全圆浇筑。
二衬衬砌采用全圆针梁式模板台车，具有“定位—支模—浇筑—收模—行走—再定位”循环功能，满足开挖断面一次浇筑成型说的性能要求，且脱模、立模定位、注浆、行走操作快速方便，能够有效的提高工作效率，其刚度可避免施工过程中发生较大的弹性或永久变形，制造和安装精度可保证衬砌轮廓面误差在规定范围内，在合理的振捣时间、频率、幅度的条件下有高质量衬砌应具备的性能，并在受力合理的条件下减轻台车的重量以节约成本。
二衬混凝土采用自密实商品混凝土，标号为C35W10F150自密实混凝土。竖井口附近设输送泵站，当二衬台车工作面距离竖井大于150m时，隧洞内采用小型混凝土罐车作为运输工具，将地面上大型混凝土罐车内混凝土经倾斜的D300mm混凝土导管流放入井下小型混凝土罐车内，送至浇筑仓位采用拖式砼输送泵进行灌注。当二衬台车工作面距离竖井小于150m时，将地面上大型混凝土罐车经倾斜的D300mm混凝土导管直接流放入井下拖式砼输送泵内，泵送至工作面，进行混凝土浇筑。
3二衬混凝土施工流程及质量控制要点
输水隧洞二衬混凝土施工质量控制涉及涵盖整个施工和管理过程，是参建各方管理水平、技术水平、综合能力的体现，更是保障工程实体质量的关键。根据以往输水隧洞工程经验，渗漏易发生于二衬混凝土分缝处，在施工质量控制方面，需尤其注意分仓之间的防水卷材、紫铜止水及混凝土浇筑质量。
3.1二衬混凝土施工流程
东干渠二标隧洞二衬施工流程如下图3-1所示。
3.2盾构管片基面处理
隧洞初衬完成后将隧洞内杂物及管片缝隙孔洞进行处理，当发现有少量漏水点，查明原因后及时进行处理（二次注浆），处理后不得发生渗漏；要检查管片螺栓环向及纵向螺栓全部安装并拧紧；螺栓孔和吊装孔清扫干净后，需涂刷界面剂，用微膨胀水泥进行封填；变形缝以聚硫密封胶作全环嵌缝，管片纵环向缝必须用水泥基渗透结晶型防水材料嵌缝密实，嵌缝材料及其嵌入深度满足施工设计图要求。
3.3缓冲层、防水板、HDPE板铺设
3.3.1缓冲层铺设。缓冲层材料为无纺土工布，用水泥钉和圆垫片将缓冲层固定在基面上，固定点之间呈梅花形布设，侧墙固定间距0.6m，顶拱固定间距0.4m，底部防水板固定间距为1.0m，搭接宽度100mm。
缓冲层铺设时应尽量与基面密贴，不得拉得过紧或出现过大的皱褶。为保证固定点间距准确，需先在土工布上画出纵向标记线，铺设效果图见图3-2所示。
图3-2缓冲层铺设照片
3.3.2防水板铺设。防水板沿隧洞纵向铺设，采用5幅拼接成环，防水板采用热熔吹风机手工焊接在塑料垫片上，相邻防水板接缝采用爬焊机焊接，热熔焊机施工参数见表3-1所示。
表3-1热熔焊机施工参数
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东干渠二标通过工艺试验获得焊接参数：爬焊机的焊接速度1～1.5m/min，温度400℃，热风焊枪焊接温度450℃。
防水板铺设时需注意，相邻两幅卷材接缝应错开，错开位置距结构转角处不应小于600mm；焊缝宽度不小于15mm，搭接宽度不小于100mm，且均匀连续，不得有假焊、漏焊、焊焦、焊穿等现象；防水板固定时应注意不得拉得过紧或出现大的鼓包，铺设好的防水板应与基面凹凸起伏一致，保持自然、平整；防水板铺设完毕后应对其表面进行全面检查，发现破损部位及时进行补焊，补丁应剪成圆角，不得有三角形或四边形等尖角存在，补丁边缘距破损的距离不得小于70mm，补丁应满焊，不得有翘边空鼓部位；焊接完毕后采用检漏器进行充气检测，充气压力0.25Mpa，保持该压力不少于15min，允许压力下降10%,如压力持续下降，应查出漏气部位进行全面的手工补焊。
3.3.3HDPE保护层铺设。在防水层安装验收完毕后，需按要求对仰拱防水板及时施作保护层，保护层采用HDPE板，厚度1.5mm，铺设范围为拱底90度范围，点焊在防水板上，铺设时注意不得紧绷。
3.4钢筋制安
3.4.1钢筋制作。东干渠二标环向主筋为Φ25螺纹钢筋，外圈长17.431m，内圈长15.578m,在钢筋制作时需首先将外圈钢筋采用闪光对焊加长，然后在模具上弯曲成环，环向连接方式采取手工单面搭接焊。
通过闪光对焊工艺试验，确定了焊件的伸出长度为16～22mm，控制闪光留量占总留量的70%～80%，闪光平均速度为1.5～2.5mm/s，顶锻前闪光速度为4～5mm/s，最低顶锻速度为15～40mm/s（要求越快越好）。如顶锻压力太小会变形不足、接头强度质量下降，压力过大则变形过大，也会使接头质量下降，因此需要熟练、有经验的焊工操作实施，保证一次闪光、闪平为准，预热充分，频率要高，二次闪光短、稳、强烈，顶锻过程快速有力。
3.4.2钢筋绑扎。利用台车针梁做绑筋平台，将环向主筋和分布钢筋按照图纸间距绑扎牢固，内外层钢筋中间设架立筋，采用20#绑丝进行缠扣法绑扎，使内外层筋成为一个整体。
3.5止水、管路安装
水带安装位置为迎水面15cm，宽度380mm，长度12000mm，厚度20mm。止水带外侧采用中间带凹槽的定型木模板固定，整环木模共8块拼接，木模外框为Φ22钢筋焊接，端头焊接钢板并采用螺丝连接。止水带内侧采用镶嵌在自制的U型铁环内固定，U型环采用φ6钢制弯制，绑扎在内外层钢筋上，U型环间距为1m。
二衬混凝土回填注浆管在顶拱中心线及两侧45°线位置分段共6根布置，采用φ32壁厚3.5mm的钢管，每根长4.5m,两端胶带封堵,中间引出注浆导管。
3.6台车就位及端头模板加固
不同工程具有不同的施工特点和独有要求，同一类型的施工设备有时并不能完全满足或适合不同工程，因此要结合工程实际情况对台车进行针对性改进。东干渠二标为保证台车的抗浮效果，在台车中部增加中间抗浮支撑，台车两端增加抗浮梁；台车净空尺寸在设计的基础上半径外放10mm，且全线统一，避免了接口面采用不同外放尺寸后出现错台。为保证台车的刚度，减小面板变形，面板厚度采用1cm的钢板，既增加了台车自重，又有效抵抗了台车浇筑过程中的上浮。
3.6.1台车就位。测量人员按设计要求放出水平标高线和隧洞中轴线，用记号笔标记在两侧防水板和底部保护板上，台车操作人员利用锤球定出台车中轴线，根据水平标高调节台车底模高度，确保台车就位尺寸准确。
同时在端头模板固定完毕后，在台车上选取三个监控点作为混凝土浇筑过程中台车位移观察点，定位控制见图3-3所示。
图3-3全圆针梁台车定位控制
3.6.2端头模板安装。端头模板加工根据一衬断面尺寸和止水带位置定型制作、每环由8块拼接，外框为Φ22钢筋制作，端头焊接钢板，现场采用螺栓将各板连接成环。端头模板安装应牢固、垂直基面。支撑系统及丝杆连接应紧密，无松动，加强检查。
3.7二衬混凝土浇筑
3.7.1试验段浇筑实验分析。东干渠二标在4#~3#盾构井区间隧洞设置二衬施工试验段，通过试验段试点对各项施工参数的统计分析，完善施工的相关参数，对后续施工进行合理的施工安排。试验段位于第66仓至70仓，每仓12m，均为直线段，混凝土浇筑方量为75.4m³/仓，均采用地面下放混凝土，通过溜管至井下小罐车（理论方量3m3），再由小罐车运输220m~280m至地泵，通过输送泵从腰部和顶部浇筑至模板台车内。
第1仓：2013年9月23日，时长16小时38分钟（小罐车倾倒，延误时间3h）。第2仓：2013年10月02日，时长11小时。第3仓：2013年10月06日，时长11小时。第4仓：2013年10月11日，时长11小时30分钟。第5仓：2013年10月14日，时长10小时30分钟。
试验段5仓施工过程中，不同程度的发现了一些问题和缺陷。主要包括：底部、腰部存在露筋、气泡、麻面、水线现象，局部有滞留现象，拱顶位置有水印现象。
分析原因，主要有小罐车司机的熟练程度不够、现场V型漏斗和T50偏小、浇筑时间偏长，现场V型漏斗在10s左右浇筑过程中混凝土粘性大流动性差、混凝土含气量大，现场混凝土浇筑过程参数不稳定、有离析和退场现场，台车内混凝土液面高差不一致等。
3.7.2施工改进措施。一是缩短浇筑时间，以最短的时间将混凝土浇筑入模，确保混凝土浇筑的连续性。二是更换混凝土搅拌站，浇筑前在站内重新进行2h参数衰减试验，确定2h内各项参数试验指标。三是小罐车司机固定人员，进行小罐车装水满载运输练习。四是混凝土浇筑继续使用腰部入模再导至顶部浇筑口，适当振捣引流并局部振捣模板。五是前两车混凝土浇筑前扩展度控制在740~750mm、V型漏斗控制7s，以便于混凝土在台车底部的流动。六是检查混凝土搅拌站机组，要求搅拌站备用机组等。通过改进措施，基本能够达到自密实混凝土控制指标。
3.7.3自密实混凝土浇筑控制要点。二衬混凝土浇筑过程中，重点对混凝土原材料控制、自密实性能指标的控制、混凝土入仓、入仓速率控制、拆模及养护等方面进行控制。
①混凝土原材料及自密实性能指标的控制。为保证混凝土浇筑质量，必须从源头加强混凝土的质量控制，需选派专职试验人员每次开盘时驻搅拌站进行现场取样试验，加强对混凝土厂家原材料检验，检测石子是否有超标（＞20mm）情况。混凝土自搅拌站出料至工地现场均进行混凝土性能指标检测，检测频次为每车检测2次。保证进场混凝土符合要求，现场质检、试验人员对每罐混凝土取样检查并做好相关参数的记录，对不符合要求的混凝土退回，严禁入仓。
②自密实性能指标控制值。每车混凝土进场后，首先由试验人员进行自密实混凝土性能检测，要求满足规范二级自密实混凝土标准，标准见表3-2所示。
表3-2热熔焊机施工参数
③混凝土入仓。泵管接入位置为台车拱顶端部灌注孔，从一侧向另一侧灌注，另一侧设观察口，查看混凝土灌注情况，有利于灌注饱满。混凝土从合格的商品混凝土厂到竖井口，采用溜管下料至暗涵内，然后采用泵送入仓，泵送入仓，由台车拱部灌注孔由低至高端逐步推进。
④入仓速率控制。设计每仓混凝土体积为41.233立方米，砼罐车最大容量为8立方，共计需要6车混凝土，为了减少自密实混凝土指标衰减，在保证台车抗浮的情况下，尽量加快浇注速度。总浇注时间一般可控制在三个小时以内。
⑤拆模、养护。按照设计要求混凝土强度达到5MPa方可拆除模板，现场模板拆除时间依据同条件养护试块抗压强度来确定。根据试验确定，24小时抗压强度达到5MP，36小时达到8MP的抗压强度。混凝土脱模后，台车模板立即清理干净，检查油缸、丝杠，台车外模刷脱模剂。
混凝土养护采用喷雾器进行洒水养护，保证混凝土表面保持湿润，养护时间不少于14天。
4结论
北京市南水北调配套工程需要进行大量的地下隧洞工程施工，本文结合多项输水隧洞工程和多年质量监督经验，根据东干渠二标工程实际，对二衬混凝土施工工艺及质量控制进行研究，重点对自密实混凝土浇筑实验进行了分析，梳理确定了关键工序过程控制要点，总结了主要控制方法、工艺和措施，不但可以保障二衬自密实混凝土施工质量，有效提高工程施工质量，更为今后为类似输水隧洞工程施工质量控制提供了借鉴和参考。
作者简介
李宁（1984-），男，北京人，工程师，主要从事水利工程建设与管理工作。