超小洞径长距离水工隧洞混凝土衬砌模板方案比选

王秀红，陈小祎

（中国水利水电第三工程局有限公司，甘肃 兰州 730070）

1 工程概况

五台山水库作为巴家咀水库新增的调蓄水库，与巴家咀、南小河沟调蓄水库联合运用，在蒲河来水较多时蓄存水量，在巴家咀水库排沙期由五台山水库供水，在枯水年五台山水库引水量不足时，辅以地下水源补充，保障庆阳市城区主汛期7、8月生产生活用水。工程位于庆阳市镇原县境内，巴家咀水库下游2.4 km蒲河支流东咀沟内。

五台山水库与巴家咀水库采用引输水隧洞相连，隧洞全长2.1 km，衬砌断面为圆型，直径1.8 m。隧洞进口底板高程为1096.50 m，出口底板高程为1091.77 m。衬砌采用现浇混凝土，其标号为C25W8F50。衬砌厚度35 cm。隧洞沿洞线每隔9 m设置一道环向施工缝，衬砌的纵向施工缝与环向变形缝采用紫铜止水封闭。同时，顶拱120°范围内进行回填灌浆，间排距为3 m，每环1～2个孔，梅花型布置。灌浆形式采用手风钻造孔灌浆。二衬混凝土浇筑模板工艺的选择是工程的重点和难点。

2 施工特点

（1）引输水隧洞进出口工作面狭小，施工布置较为困难；

（2）工程中在Y0+820.15，Y1+969.40两处拐弯，增大施工难度；

（3）引水洞洞径较小、长度长，材料周转困难，施工难度较大；

（4）工作面狭小，普通模板安拆费时费工，不利于工程进度控制。

3 模板方案比选

引水隧洞二次衬砌为本工程施工重点内容，安全与质量控制尤为重要。针对于此小洞泾衬砌施工，项目部提出三种建议方案进行比选。

（1）采用定型钢模，上下半洞施工；

（2）采用下半洞定型钢模，上半洞钢模台车施工；

（3）采用针梁式钢模台车，全断面施工。

模板的制作和安装要保证模板结构有足够的强度和刚度，能承受混凝土浇筑和振捣的侧向压力和振动力，防止产生移位，确保混凝土结构外形尺寸准确，还要有足够的密封性，以避免漏浆，模板的表面保持光洁平整，保证混凝土的表面质量。

3.1 定型钢模上、下半段施工

3.1.1 模板工艺的选择

模板主要为定型钢模板，转弯段及进出口渐变段采用小钢模结合木模板联合进行施工。

混凝土浇筑施工模板主要采用定型钢模板，单块模板长为60 cm，由3块定型模板组合拼装成半圆形，施工单仓长度为9 m，两台套共计90块。局部如转弯处采用小钢模结合木模板的方式；模板支撑采用定型花架和钢管脚手架。

3.1.2 模板仓面设计

洞内钢筋混凝土衬砌单仓长度设计为9 m，分上下半洞浇筑，中间设施工缝。施工缝间冲毛处理，相邻浇筑段间及施工缝采用止水片连接。施工中先进行下部浇筑，待浇筑完成后再进行上部仓号准备，并进行混凝土浇筑。下部仓号先于上部仓号施工，交替循环作业。

3.2 下半洞定型钢模+上半洞钢模台车施工

3.2.1 模板工艺的选择

下半洞主要采用定型钢模模板拼装，上半洞主要采用轨道式钢模台车施工。下半洞凝土浇筑施工模板主要采用定型钢模板，单块模板长为60 cm，由2块定型模板组合拼装成半圆形，施工单仓长度为9 m。上半段施工采用轨道式钢模台车，轨道安装在已浇筑的下半洞浇筑成型的混凝土表面。

模板的制作要保证模板结构有足够的强度和刚度，能承受混凝土浇筑和振捣的侧向压力和振动力，防止产生移位。施工中确保混凝土结构外形尺寸准确，还要有足够的密封性，以避免漏浆，保持模板表面的光洁度及混凝土的表面质量。

3.2.2 模板仓面设计

洞内钢筋混凝土衬砌单仓长度设计为9 m，分下部120°范围和上部270°范围两侧设施工缝，分两次浇筑。待下部浇筑完成后，再利用钢模台车进行上部仓号混凝土浇筑。施工中下部仓号先于上部仓号施工，交替循环作业。

3.3 全圆衬砌针梁式钢模台车施工

3.3.1 模板工艺的选择

主要采用钢模台车，局部如转弯处采用小钢模结合木模板的方式。模板的制作要保证模板结构有足够的强度和刚度，能承受混凝土浇筑和振捣的侧向压力和振动力，防止产生移位。全圆衬砌针梁式钢模台车有效的保证混凝土结构外形尺寸准确性，台车整体性好、刚度大，密封性好避免漏浆。模板的表面保持光洁平整，有效保证混凝土的表面质量。3.3.2 针梁台车操作程序

针梁式台车在洞内闸门井渐变段部位安装，安装顺序为：针梁→钢支腿→顶模→侧模→底模→液压系统→调试及试运行。

3.3.3 模板仓面设计

1）模板使用前，表面涂刷脱模剂；模板安装前必须按设计图纸测量放样，设置控制点，并标注高程，以利检查校正；模板的偏差，要在规范允许偏差以内。

2）全断面针梁式钢模台车，洞内钢筋混凝土衬砌单仓长度设计为9 m，混凝土浇筑一次成型，相邻浇筑段间采用止水片连接。施工中减少中间环节，浇筑混凝土整体性好，有效的确保洞衬混凝土的浇筑质量。

4 方案比选

引水隧洞二次衬砌为本工程施工重点内容，安全与质量控制尤为重要，针对于小洞径衬砌施工。根据组合定型钢模上下半洞施工；下半洞采用定型钢模，上下半洞采用轨道式钢模台车施工；全断面针梁式钢模台车施工等三种模板工艺方案进行比选，比选结果见下表1。

表1 三种方案对比表

通过制作成本，施工进度、安全、质量等方面综合比选，采用针梁式全断面钢模台车进行水工隧洞混凝土衬砌浇筑，不论在施工安全、质量还是施工进度、经济效益来说均有较强的优势。

5 混凝土浇筑

利用洞内放置的混凝土泵机接泵管入仓浇筑，泵机型号为HBT50·13·55S。混凝土浇筑时要注意对称均匀下料，浇筑起始，从钢模台车末端预留窗口依次向首部浇筑。浇筑混凝土的速度不得大于6 m3/h～7 m3/h。台车两侧浇筑混凝土控制均匀水平上升，钢模台车首末端混凝土高度差不得超过60 cm；混凝土振捣钢模台车携带的附着式平板振捣器振捣，局部采用Ф50 mm插入式振捣器进行辅助振捣密实。

6 结语

五台山水库引输水隧洞全长2.1 km，衬砌断面为圆型，直径1.8 m。从施工进度、安全、质量等方面综合进行分析，全断面针梁式钢模台车在水工隧洞二衬混凝土施工中取得了预期的效果。钢模台车隧洞混凝土衬砌，以隧洞混凝土浇筑整体性好，外观质量美观、施工工艺简单等优点，得到了参建各方广泛的认可。针梁式全断面混凝土钢模台车技术在五台山水库引输水隧洞成功运用，为小洞径长距离水工隧洞混凝土衬砌积累了成功的经验。