隧洞开挖与混凝土衬砌交叉作业施工方法

隧洞开挖与混凝土衬砌交叉作业施工方法

李占勤

中国水电建设集团十五工程局有限公司陕西西安710075

摘要：介绍一种隧洞开挖与混凝土衬砌同步作业的施工方法，利用搭设在混凝土底板浇筑块上部的钢栈桥作为出碴运输通道，钢栈桥下部空间作底板混凝土浇筑的施工场地，顺利地完成隧洞开挖出碴与底板混凝土浇筑的交叉作业，缩短了隧洞施工工期，对于城门洞型水工隧洞的施工具有一定的借鉴意义。

关键词：隧洞开挖；混凝土衬砌；交叉作业；施工方法

1前言

本文重点研究的是在隧洞开挖期间如何进行底板混凝土浇筑的方法。为重点解决底板钢筋绑扎、立模、浇筑时期隧洞掌子面开挖的交通问题，经业主、监理、设计、施工4方多次讨论研究，最终确定采用架设栈桥方式解决开挖交通难题，即在需浇筑底板混凝土的部位预先架设栈桥，栈桥下方进行底板的钢筋绑扎、立模、混凝土浇筑，栈桥上部作为隧洞开挖出渣交通通道。

2栈桥设计

（1）栈桥桥面布置。一般栈桥上方行走的大多是轮式机械，主要是载重汽车，轮外边距2．4m，装载机，轮外边距2．8m，反铲，履带外边距3m，根据以上行走机械的轮外边距，为保证栈桥下方的作业空间，采用了两幅栈桥面各宽1．1m，中间净空0．8m。（2）栈桥的长度。由于需承载的主要是重型出渣车辆，一般自重及荷载共30余t，如按12m分仓设计栈桥长度，跨度过大，势必导致栈桥自重加大，转运安装困难，经与设计方沟通，底板采用6m分仓，边顶拱衬砌时再进行并缝处理。因此栈桥的净跨度为6m，加上两边的搭设长度，最终栈桥长度为7m。（3）栈桥架设高度。下方混凝土衬砌厚度0．6m，考虑绑扎钢筋的空间，栈桥架设高度为0．8m。（4）栈桥桥墩。采用工字钢加工4个铁板凳（俗称），高度0．8m，底部焊接1cm钢板增加对地基接触面。（5）引桥。由于栈桥架设高度0．8m，需在两端设置引桥，可采用堆洞渣形成。（6）栈桥主跨的结构。为保证栈桥的承载能力，栈桥采用I20b工字钢焊接而成：采用6根20b工字钢作骨架，上部按5cm间距焊设25螺纹钢做桥面，可起防滑作用，底部采用厚1cm钢板焊接将工字钢连接成整体增加栈桥刚度。为防止桥面车辆发生偏移侧滑，在桥面外侧加焊限位角铁。（7）栈桥数量。根据洞挖进度和底板混凝土浇筑速度计算，考虑底板混凝土在收仓后需至少待强3d方可在混凝土面上铺渣通车，因此为保证底板混凝土浇筑和开挖进度同步跟进，一个作业面需2座栈桥；如洞挖速度较快，栈桥数量则相应增加；一般栈桥数量=洞挖速度/底板混凝土衬砌速度（含待强时间，均折合成m/d）。本工程采用两幅钢栈桥施工。（8）跟进间距的确定。根据洞内地质条件确定，岩石波速越大，混凝土浇筑距爆源距离应越远，根据中梁二级电站实际围岩状况，初步拟定跟进间距为50m，跟进距离过小，会因为洞挖掌子面的爆破震动影响混凝土的初凝及胶结强度。

3施工方法

3.1施工程序

（1）栈桥架设。采用中小型反铲吊装，人工配合。（2）引桥回填。利用开挖洞渣料直接回填，转仓时可利用反铲转移重复利用。（3）栈桥加固。在铁板凳处采用钢筋将主跨横向连接，防止栈桥受力时水平晃动。（4）底板混凝土浇筑。跳仓浇筑，在洞挖出渣间隙浇筑，可将混凝土运输罐车直接开上栈桥入仓。（5）边顶拱混凝土浇筑。底板浇筑一定长度后，在已经浇筑的底板上采用穿行式台车浇筑边顶拱。

3.2底板混凝土施工工艺

在开挖与混凝土施工重合期底板分左右半幅浇筑，先浇筑的半幅宽度为4.13m，有效通车宽度3.43m（无风水管线影响）；后浇筑段宽度4.67m，减去预留钢筋和风水管影响，有效通车宽度3.5m（见下图）。预留施工缝按照规范要求进行面凿毛处理，按照规范要求经计算，混凝土浇筑面与开挖掌子面相距不低于150米，预留的接头钢筋采用便携式钢筋弯曲机调直。结构缝处按照设计要求埋设651型橡胶止水带。

3.3模板制作及安装

底板堵头模板采用小块组合钢模和木模现场拼装。施工缝面模板采用组合模板或免拆模板配方木施工。木模凿槽确保钢筋过缝部位的浇筑质量。

3.4钢筋

（1）钢筋制作钢筋在钢筋加工厂制作加工，为防止运输时造成混乱和便于安装，每一型号的钢筋必须捆绑牢固并挂牌明示。钢筋的表面应洁净无损伤，在施工前清楚油污和铁锈等。因半幅施工，施工缝处的钢筋需预弯，预弯角度不大于75度，另半幅钢筋绑扎时采用便携式钢筋弯曲机进行调直。钢筋应平直，无局部弯折。（2）钢筋安装按照安装需要，先安好架立筋，架立筋的直径和间排距必须满足承重钢筋网的受力要求。把钢筋的位置在架立筋上进行标示，并严格按标示的位置进行安装。（3）绑扎钢筋的钢丝结要呈梅花形布置，间隔绑扎。绑扎钢丝不要弯向模板侧。（4）钢筋绑扎接头，在构件的受拉区中不超过25%，在受压区中不超过50%。（5）焊接与绑扎接头距钢筋弯起点不小于10倍钢筋直径，也不路桥隧道位于最大弯矩处。（6）按照设计要求，环向钢筋采用双面焊（5d）或者单面焊（10d），纵向钢筋若采用绑扎时，绑扎搭接为35d。（7）按规范要求，钢筋可采用机械连接即套筒连接的方式施工，机械连接的接头在同一截面不超过50%。（8）对施工缝处的预留钢筋进行保护，接头按规范要求错开布置。

3.5注意事项

（1）栈桥架设一定要稳固，防止晃动导致上行车辆发生滑落或倾翻，并危及下部作业人员。（2）栈桥架设后应加强照明，在栈桥两侧设立反光标志杆；应对洞内车辆驾驶人员加强安全教育。（3）车辆通行时，应有专人指挥，下方作业人员应及时避让。（4）混凝土浇筑基础及栈桥架设应选择在洞挖钻孔、洞壁支护、钢拱架支立时段作业，尽量避免相互干扰。（5）洞挖风水管线路敷设应高于底板混凝土设计面。

4结束语

隧洞施工支洞采用的平行作业技术，达到了项目预期的效果，在隧洞施工安全、工期、环境方面效益突出。洞挖与衬砌平行作业，使得由围岩条件较差引起的隧洞变形得到了有效控制，保证了隧洞施工过程中的安全。在地质条件较差的情况下，制约着开挖支护进度，采取同时启动底板混凝土后，缩短直线工期，使得工程进度得到保证。底板混凝土浇筑后，大大的改善了洞内交通条件，使得车辆损耗率降低，并使得洞内文明施工明显改善。

参考文献

[1]胡莉萍.隧洞开挖与混凝土衬砌交叉作业施工方法[J].水电与新能源，2013（02）：15-16.

[2]戴宏宇.隧洞开挖与混凝土衬砌平行作业施工技术[J].城市建设理论研究（电子版），2017（18）：181-182.

[3]吴高明，何承俊，刘涛.吉牛水电站引水隧洞开挖与混凝土衬砌平行作业施工技术[J].四川水力发电，2014，33（01）：27-29+148.

[4]梁岗伟.苗溪水电站引水隧洞混凝土衬砌施工[J].西北水电，2004（02）：32-33.