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圆形有压引水隧洞综合衬砌施工工艺

引水隧洞K0+740～K1+789段马蹄型衬砌形式为：边顶拱240°范围喷15cm厚C20混凝土，120°范围及底板现浇20cm厚C20混凝土。喷和现浇均为掺纤维混凝土。为了使喷混凝土和现浇混凝土相交部位平滑衔接，确保施工期间过流面的外观质量，马蹄型衬砌施工顺序为：先进行120°范围边墙混凝土衬砌，再进行边顶拱240°范围喷混凝土衬砌，最后进行底板混凝土浇筑。

2.4.1边墙混凝土衬砌

首先准确测量拱部喷射混凝土和边墙现浇混凝土相交处240°的交界点和边墙基础位置，左右边墙每5米布设一锚固钢筋，确定边墙衬砌内轮廓控制线，并埋设插筋，在插筋端头部位布置纵、横架立钢筋福州某垃圾焚烧发电厂工程施工组织设计方案，牢固焊接，在架立钢筋上面布设钢筋网片。

为了确保边墙衬砌施工期间不影响洞内通行，模板采用加工的衬砌台车进行安装加固，台车基脚铺设钢轨，利用钢轨行走。衬砌台车进行安装时，通过底板垫层混凝土中心线调整钢轨位置，按照设计净空尺寸要求进行模板的安装加固。

边墙混凝土采用泵送入仓，插入式振动器人工振捣。浇筑时对称均匀下料，混凝土面均匀水平上升，两侧混凝土面高差控制在50cm以内，振捣器振捣密实。在混凝土终凝并达到70%强度后，拆除挡头板和边墙模板，采取洒水养护。

在进行下一仓边墙混凝土浇筑工序前，采用强力粘胶将膨胀止水条牢固安装在已浇筑的端头混凝土表面中间位置，下部与底板预留止水条粘接牢固，两侧伸上拱部240°范围外露5cm作搭接。

2.4.2喷射混凝土衬砌

喷射纤维混凝土施工顺序为：测量放样→埋设控制锚筋→架立钢筋安装→插筋埋设→网片、施工缝模板安装→喷射基面冲洗、验收→止水安装、喷前验收→喷射纤维混凝土→拆模养护转入下一循环。

2.4.2.1材料及配合比选型

采用乌江牌P.O42.5水泥。为了增加混凝土的可喷性，在喷射混凝土中适当掺用了粉煤灰，改善中细颗粒含量，使混凝土致密，提高混凝土强度和抗渗性能。

中粗砂采用八砂砂石加工系统生产的机制砂，细度模数控制在2.5范围内，砂的含水率控制在6%～8%，以使干料拌和时处于微湿润状态。碎石加工成豆石，其粒径小于15mm，级配必须连续，否则，喷射混凝土粘滞性差，回弹率高，不利于施工。粗骨料必须饱和，含水率控制在3%～6%较合适，太干则无法湿润胶凝材料，太湿则可能导致堵管。喷射混凝土的拌和用水不得使用PH值小于4的酸性水，SO3含量不能大于1%，施工中从八江的抽水主管中接引水源。在喷射混凝土中掺用化学纤维，有效降低回弹率，提高混凝土的粘结能力。速凝剂与水泥做净浆凝结效果试验时，初凝时间不大于5min，终凝时间不大于10min。速凝剂掺量为水泥重量的3%，掺入时在喷射机料斗内掺入，防止过早掺入造成混凝土在运输过程中即发生凝结，在施工中尽量随拌随用、计量准确、添加均匀。

通过试验，喷射混凝土施工配合比为：水泥:粉煤灰：砂:碎石：纤维：速凝剂=1:0.25:3.17:2.59:0.0031，水灰比为0.4(含水泥和粉煤灰)。

2.4.2.2止水安装

先将边墙施工缝混凝土表面冲洗后残留水份用毛巾擦拭干净，再安设纵向止水条，止水条沿施工缝伸展方向展开，利用其自粘性贴于交界面上，同时用木捶轻轻敲击止水条，使止水条与混凝土表面紧密贴合，并采用强力粘胶将止水条固定牢靠。

若上一仓喷射混凝土已实施完成，应同时安装环向止水，先将喷射混凝土面进行修整磨平，使止水条与喷射混凝土侧面紧密贴合，采用强力粘胶将止水条固定在喷射混凝土侧面环向中间位置，且与边墙外露止水条粘接成一整体。

2.4.2.3喷射施工工艺

本工程喷射纤维混凝土采用“潮喷”法施工。喷混凝土料先采用JS—500型混凝土搅拌机加适量水拌和湿润，自卸式汽车拉运半成品至施工作业面，在喷射机料斗中加入速凝剂。

为了保证每仓混凝土喷射施工连续性，喷射前对机械和风、水、电路进行检查并接风、水试运转，确认完好后方可正式运转。喷射机械安装调整好后，先注水、通风、清除管道杂物。使用混凝土拌和站搅拌时，连续上料，粗、细骨料按重量比称量准确，搅拌均匀，搅拌时间不少于2min。

混凝土加入料斗后，开动电源和高压风阀开始喷射作业。速凝剂掺量准确，添加要均匀，不得随意增加或减少，并由喷射机料斗内掺入。

混凝土喷射作业分段、分片、分层，由下而上，依次进行，采用人工持喷管进行喷射，喷锚机风压为0.3～0.5Mpa，喷头距受喷岩面距离为1.5～2.0m，喷管与受喷面尽量保持垂直，在局部挂网喷射洞段，若受喷面被钢筋网片覆盖时，采用了将喷头稍加偏斜，但偏斜角度不小于70°。喷头作连续不断的螺旋状圆周运动，后一圈压前一圈三分之一，喷射顺序自下而上，呈“S”形运动，先喷边墙并交接部位，后喷拱部。拱部一次喷射厚度5～6cm，边墙一次喷射厚度7～10cm，分层喷射的间隔时间一般为15～20min。后一层在前一层混凝土终凝进行，若终凝1h后再行喷射时，先用风水清洗喷层面，直到喷射至控制钢筋标尺厚度。

在混凝土终凝并达到70%强度后，拆除施工缝挡头板，同时，采用喷水雾法进行养护，任何情况下都不能少于7天，最后为10天，保证水化反应充分，保证喷射混凝土强度，同时防止干缩裂缝。

3.特殊情况的处理技术

由于大花水电站引水隧洞地质条件复杂，不良地质洞段较多，沿线穿越断层12条，较大者为F2、F26、F23三条，并在1#支洞上游0+910桩号、2#支洞下游2+520桩号、4#支洞上游4+580桩号出现典型溶洞；很多洞段均出现了碳质泥岩夹煤层，局部洞段经一期支护后受围岩应力释放挤压出现了不同程度的变形，洞内渗水、涌水部位较多，给隧洞衬砌施工带来了相当大的难度。

对于一期支护变形侵占结构断面的部位，先对喷射混凝土采用人工配合风镐进行凿除，再使用乙炔或电焊对侵占结构的钢格栅或工字钢进行割除，对割除后一期支护形成断开、临空较大的部位，我们还采取了施作锚杆或工字钢支撑基脚的加强支护措施。处理结束后，经测量符合结构断面尺寸，方能进行下道工序施工。

3.2洞内渗水、涌水处理

引水隧洞渗水、涌水部位主要出现在0+260～4+000洞段。由于该工程地处贵州喀斯特地貌地区，溶洞、溶缝、溶穴较多，地下水丰富，加之引水隧洞衬砌施工正值主汛期，特别是每当雨量丰沛季节，地表水直接渗透在隧洞工作面，形成混凝土仓面积水。

由于该隧洞工程属于引水有压隧洞，为了不影响隧洞衬砌结构，我们选用排水材料为聚丙烯网状盲材，盲材表面由石棉丝布包裹，避免在混凝土浇筑过程中引起水泥浆堵塞。环向采用φ25mm的聚丙烯网状盲材管，纵向采用50mm×25mm（宽×厚）聚丙烯网状盲材条。

对于仓面边顶拱不集中的少量渗水，在混凝土浇筑过程中，落实专人在仓面进行人工舀出。对于大量且不集中的渗水，为避免内水外渗，恶化围岩和衬砌的受力条件，我们在仓内预埋网状排水盲条。为了改善排水效果，沿洞轴线每隔4m设一道环向排水盲条，然后经纵向排水盲条引出混凝土仓外，纵向排水盲条间距7m，具体布置见示意图：

对于洞内涌水部位，我们采取了排、堵相结合的方法。对集中少量涌水部位，采用高标号混凝土掺水玻璃进行封堵；对于不能封堵的涌水部位，扩大涌水口，预埋钢管引排出混凝土仓外，再用抽水泵抽排至集水井排出洞外，涌水口待后期进行固结灌浆处理。

在混凝土衬砌施工过程中，由于诸多客观原因，部份仓号出现了蜂窝、麻面、气泡、错台、挂帘、露筋、冷缝甚至狗洞等质量缺陷，我们针对各种不同的质量问题进行了妥善处理。

材料选取和处理方法的制定主要是根据混凝土设计强度指标、其它类似工程实践经验并结合现场施工的可操作性、修补效果等确定。经过试验，我们选取环氧树脂、丙酮、乙二胺、白水泥与普硅水泥等进行配料，丙酮为稀释剂，乙二胺为固化剂，白水泥调配颜色。

水泥采用普通P.O32.5硅酸盐水泥，白水泥采用重庆飞雪水泥有限公司生产的“飞雪牌”P.W32.5水泥，水泥质量要求新鲜无结块。砂采用砂石加工系统提供的机制砂，并经2.5mm孔径筛分，细度模数1.8～2.0。

经过试验，我们选取预缩砂浆、环氧胶泥、环氧砂浆施工配合比分别如下：

干硬性水泥预缩砂浆由水泥、人工砂、水和膨胀剂组成。其配合比为1:3.04:0.5:0.09。预缩砂浆材料称量后加适量的水拌和，合适的加水量拌出的砂浆，以手握成团，手上有湿痕而无水膜。砂浆拌匀后用塑料布遮盖存放0.5～1h，使其体积预先收缩一部分，以减少修补后的体积收缩避免与基材脱开。

环氧胶泥采用环氧树脂、丙酮、二胺、水泥手工拌制，其配比为1：0.2:0.13:3.0。

环氧砂浆采用环氧树脂、丙酮、乙二胺、水泥、砂子手工拌制，其配比为1:0.3:0.13:2.0:3.5。

4.3蜂窝、麻面、气泡的处理

在混凝土浇筑过程中，混凝土表面出现气泡一直是圆形洞段衬砌的外观质量难题，我们对表面气泡采用环氧胶泥刮补，气泡的外露直径≥2mm，将其凿开并清除孔周的乳皮，经清洗和吸干水分后，采用环氧胶泥修补。气泡的外露直径﹤2mm，不作处理。

对蜂窝和面积较大的麻面，凿成规则形状，凿除深度以凿除全部松散混凝土为止，然后进行环氧砂浆抹补。对于缺陷深度﹤5mm的，作打磨处理，磨除厚度不小于5mm，磨平后表面刮环氧胶泥抹平；对缺陷深度≥5mm的，先将缺陷部位进行凿除，凿除后的平面形状为一个四边形或多边形，内角宜≥70°；混凝土凿除的深度大于该部位最深的缺陷5mm，外小内大（顶角90～100°），然后采用环氧砂浆夯实抹平。

4.4露筋、错台、挂帘处理

对于露筋的部位，将其周边切割成规则形状并凿至混凝土密实面，若有钢筋露出，则加深至钢筋内侧50mm,分层回填环氧砂浆，涂环氧基液涂面。

对于过流面的错台部位，采用凿除及砂轮打磨相结合，使其与周边混凝土平顺衔接，顺接坡度不陡于1:8。

对于表面出现的挂帘进行磨平，满足表面平整度要求，然后表面涂一层环氧基液。

在混凝土浇筑过程中，由于拌和料在混凝土罐车运输过程中为搅拌均匀或未及时平仓、振捣和下料高度不符合要求等因数，导致混凝土脱模后出现骨料集中和狗洞现象。我们对狗洞采用风镐配合人工进行凿除，凿除范围以凿除全部松散混凝土为止，然后对凿除面进行清洗，采用碘钨灯远距离烘干紫坪。锦苑景观施工组织设计【建筑施工精品】，再用比原混凝土强度等级高一级的一级配混凝土填补捣实，并予以抹平，对修整部位加强养护，确保修补牢固粘结，色泽一致，无明显痕迹。

对混凝土表面浅层小裂缝采用钢丝刷刷毛，再用丙酮清洗。表面干燥后（吹或烘干），涂一道环氧基液，以防止水份侵入。

在进行环氧胶泥、环氧砂浆或预缩砂浆填补完成3天后，用小锤轻击表面，声音清脆者为质量良好，若声音沙哑或有“咚咚”声音者，说明内部有结合不良现象，再进行凿除重补。

贵州大花水电站引水隧洞工程主要结构形式有全圆形、城门洞形、马蹄形和三处渐变段、两处弯段，同时，两处较大溶洞横跨结构断面；衬砌方式有全圆衬砌、戴帽衬砌、边墙衬砌、边顶拱喷混凝土衬砌、边顶拱圆形分部衬砌、散装小钢模衬砌；模板支撑形式有全圆形针梁台车衬砌钢模、轨行式圆形分部衬砌台车钢模、满堂钢管脚手架散装小钢模；衬砌钢模台车有机械加工厂定型制作提供，也有施工现场自行加工制作。该引水隧洞工程无论是结构形式、衬砌方法和施工工艺，均属于典型的多结构、多工艺隧洞衬砌工程。

采用边顶拱分部衬砌，虽然模板支撑投资相对较少，但后期投资较大，特别是拉模材料、施工缝处理材料等，且工序繁杂，施工进度较慢，外观质量难以控制，一般仅适用于局部异形洞段。

采用戴帽衬砌，虽然对隧洞上部围岩稳定有利辉县市某医院内装饰工程施工组织设计，但对于开挖、钢筋上下部搭接部位安装、混凝土料入仓、施工缝反缝处理都带来很大难度，且增加了施工缝，影响整体结构效果，一般情况下不选择该衬砌施工方案，仅使用于隧洞围岩变形或局部不稳定洞段。

通过实践证明，采用全圆形针梁台车进行衬砌，应作为较大洞径的圆形引水隧洞衬砌施工的首选方案，它能达到提高施工质量，加快施工进度之目的。在本工程采用全圆形针梁台车进行衬砌阶段，中后期达到2天循环1仓12m的速度。