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    施工技术论文_隧洞底拱施工技术分析论文

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    隧洞底拱施工技术分析论文

    隧洞底拱施工技术分析论文 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 224 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 34 支撑筋 kg 1400 0 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。

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