李建伟
河北省水利水电勘测设计研究院 天津 300250
摘要：水工隧洞是水利枢纽中的一个重要组成部分，有较高的施工技术要求，现如今虽然隧洞内部支部及衬砌型式，施工技术和工艺不断发展，但混凝土衬砌结构依然是主流结构类型。本文水工隧洞为例，探讨水工隧洞混凝土衬砌施工技术要点及应用
关键词：水工隧洞；衬砌混凝土；施工技术
水工隧洞是水利水电工程中常见的水工建筑，洞体开挖后为了防止围岩变形或坍塌，要在洞壁施工混凝土衬砌作为永久性的支护结构。衬砌一般分两次进行，第一次为喷射混凝土辅以锚杆支护（初衬），第二次浇筑钢筋混凝土（二衬）。本文对水工隧洞衬砌混凝土的施工技术进行了探讨。
1初衬混凝土施工技术
1.1喷射混凝土制备的要求
与常规混凝土类似，喷射混凝土主要原材料为水泥/矿物掺合料、砂、石、水和外加剂。近年来，钢纤维喷射混凝土应用渐多，可以代替挂网喷射混凝土，配比适当的话，支护安全性更高。水泥宜选用强度42.5的普硅水泥，为了改善混凝土性能可掺加矿物掺合料，如粉煤灰。砂宜选用中砂。石可选用碎石或卵石，粒度一般不超过15mm。外加剂主要是速凝剂，初凝时间≤5min，终凝时间≤10min，另外还可加入高效减水剂。配合比中对砂率和水灰比的控制较为严格，砂率应控制在45%～55%，过低或过高易堵管，且干缩大；水灰比宜控制在0.4～0.45，过低密实性差，过高宜流淌。
1.2喷射混凝土施工的方法
首先，应做好基面处理，将开挖断面上的浮石、虚渣清理干净，并处理出水点，基面凹凸明显的部位应铲平或填平；如果采用挂网喷射混凝土，应检查固定是否牢靠。喷射作业时，喷嘴距喷射面一般0.8～1.0m，喷射方向与喷射面垂直。隧洞喷射有两种方式，一般采用先墙后拱的做法，但也采用先拱后墙的方法，无论哪种方式均应从上至下，并且喷射时轨迹为螺旋运动，后一圈压上前一圈。喷射过程中，保持供料连续和稳定的气压，并采取分段、分部、分块、分层的做法。一次喷射厚度，墙宜6～8cm，拱4～5cm（加速凝剂），经2～3层达到设计厚度。喷射厚度可采用埋入检测钉或钻孔法检测。喷射混凝土终凝后1～2h喷水养护，连续养护7d以上；但气温低于5℃，不应喷水。
2二衬混凝土施工技术
2.1二衬施工时机
深埋隧洞应在围岩与初期支护基本稳定以后才能进行，所谓基本稳定是指隧洞周边变形明显下降且趋缓，例如水平收敛<0.2mm/d，拱顶下沉速度<0.15mm/d，或累计位移值达到极限位移值的80%以上，以及支护表面裂缝已不再发展。浅埋隧洞应及早施工二衬，并且要对二衬进行加强。如果隧洞围岩与初期支护变形过大，以致补强面临较大困难时，应提早施工二衬。
2.2衬砌施工方法
平洞段洞长超过200m，洞径不变时，底拱采用滑模，边顶拱采用钢模台车效率高且经济；而较短洞段或转弯处宜采用组合钢模；渐变处可采用定型钢模或木模板。斜井或竖井直线段宜采用滑模。
2.3钢筋加工与安装
加工好的钢筋须达到施工图与规范的要求。边顶拱钢筋安装前，要先进行钢筋架立的制作，之后运输到现场进行安装。一般要求钢筋绑扎长度为（25～40）d，主筋取上限值，副筋取下限值；焊接搭接单面焊长度应≥10d，双面焊长度应≥5d。钢筋接头于同一截面的最大数量应在这一截面钢筋总数量的25%以内。绑扎好的钢筋要根据要求固定好，防止错位或者变形。在模板边缘需要摆放混凝土垫块，以保障钢筋保护层厚度。
2.4模板结构
以圆形隧洞为例，一般先施工底拱，再施工边顶拱。底拱滑模采用桁架结构，可在轨道上行走，行走动力为液压油缸。桁架下部为模体，由钢板卷制成弧形。模体前部设置振捣仓口。底模采用翻模工艺时，模板采用定型钢模板加工而成。边顶拱钢模台车由行走机构、车架、钢模板及支撑系统、模板调整系统等组成。行走机构可由电动机驱动，车架由钢结构门架加工而成，模板调整系统由液压缸和螺旋千斤顶驱动。台车可在轨道上行走。
2.5混凝土浇筑
在浇筑施工前，需要先进行钢筋加工与安装以及模板结构施工，在此不再赘述，仅探讨混凝土施工部分。
圆形隧洞底拱混凝土可采用翻模与滑模施工。翻模施工采用边浇边立的方法，在混凝土初凝前从下往上翻模，受人工操作影响，平整度较差。而滑模以轨道控制衬砌体型，滑出后可及时进行抹面，平整度较好。以底拱滑模施工为例，混凝土入仓前控制坍落度不超过12cm，接着利用混凝土泵泵送至滑模内，然后从滑模两侧和振捣仓口插入振捣器进行振捣，在振捣仓口振捣时不得触及底部。滑模滑出后人工修整、抹面、压光。滑模滑动时，控制速度1.0～1.5m/h。
台车沿轨道移动到待浇仓位。接着对台车进行定位，包括定出中线、顶模标高和侧模间距。然后支设堵头模板。检查模板符合要求后浇筑混凝土。浇筑时，将泵送混凝土从台车模板最下排开始灌入，至将近平齐窗口时，关闭该窗口；再从下一排窗口处灌入混凝土。采用类似的方法一直灌注到顶部的灌浆口。浇灌混凝土从台车两侧一起灌入，要求混凝土均匀上升，两侧高度差小于等于50cm，前后高度差小于等于60cm，整个混凝土上升速度控制在大约1m/h。混凝土泵管出口与浇筑面的高度差≤2m。台车表面安装有平板振捣器，但侧墙仍然需要插入式振捣。振捣过程中应安排专人观察模板及其支撑有无变形，有问题时必须停下来校正和加固。浇筑到拱顶灌浆口时，应低速灌浆.
结语
水工隧洞埋于地下，施工条件复杂，作业环境较差，衬砌混凝土工程量大，现代隧洞衬砌施工多采用滑模和台车钢模，可提高施工效率，加快工程进度。实际工作中，需要结合现实条件与技术要求提高施工有效性，防止出现各类质量问题。
参考文献
[1]王雁雪.分析水工建筑混凝土结构设计与施工质量控制[J].建材与装饰,2020(10):17-18.
[2]徐南粤.水工建筑混凝土质量全面控制浅论[J].居舍,2019(24):56.
[3]徐旭坤.水工建筑混凝土结构施工技术要点研究[J].中华建设,2019(08):184-185.
[4]王坤.施工中水工建筑混凝土结构分析及防治探究[J].智能城市,2019,5(06):159-160.