水工隧洞混凝土衬砌施工与防渗处理

【摘要】衬砌是水工隧洞安全可靠运行的基本保证，衬砌施工技术又是保障衬砌质量的重要因素，因此本文对隧洞混凝土衬砌的施工与防渗处理进行了分析和探讨。

【关键词】混凝土衬砌；施工；防渗；水工隧洞

水工隧洞是为满足水利工程需要而在地面之下开凿的隧洞，主要用于宣泄洪水、引水发电、灌溉供水、施工导流及水库放空、排放泥沙等用途。为了保证水工隧洞长期安全可靠地运行，通常要在隧洞内壁进行衬砌，以限制围岩变形、阻止渗漏、避免冲蚀破坏、减小水流阻力等。在隧洞衬砌类型中，除不受作用力的护面衬砌以外，大多为混凝土结构的整体衬砌，因此本文对混凝土衬砌施工与防渗处理进行了分析和探讨。

1、水工隧洞混凝土衬砌施工技术

1.1 混凝土衬砌施工的基本流程

通常，混凝土衬砌施工的基本流程为：测量放样→基础面处理→钢筋制安→止水、预埋件埋设→模板安装→混凝土浇筑。

1.2 测量放样

隧洞衬砌测量放样的主要任务是通过测量放出衬砌结构施工的特征线，例如立设模板要以底板高程、腰线和中线位置作为依据，架立钢筋要放出钢筋控制位置线。测量放样后要以不易擦除的记号进行标识。

1.3 基础面处理

首先检查洞室有无欠挖部位，有则需要处理，一般少量欠挖可采用风镐处理，大面积欠挖需要爆破处理。然后将岩面积水、泥浆、岩屑及其它有害附着物、松散杂物清除干净。其次，地下水也要引排处理。

1.4 钢筋制安

钢筋制安的流程为：钢筋调直除锈→下料→接头→弯曲→绑扎。下料和钢筋加工应严格按设计图纸和相关规范要求操作，钢筋绑扎必须牢固可靠。

1.5 止水和预埋件安装

止水带安装质量影响衬砌防漏效果，但现场止水带安装比较困难，如果止水带固定不牢，浇筑时就会发生变形或移位，所以止水带一定要用钢筋卡子固定牢靠。

1.6 模板安装

模板安装与混凝土浇筑是隧洞衬砌施工的主要部分。隧洞模板分组装式模板和移动式模板两大类。组装式模板由面板、拱架、立柱或支撑框架、连系杆件等组成，主要用于移动式模板安装受限制的部位，例如小半径弧线、扩宽部以及洞口部、围岩不稳定部位。移动式模板又分为平移式模板和穿行式模板，前者须待养护达到拆模强度后才能移动；后者由数套模板与一套移动台车组装而成，移动台车可穿过养护段到需浇筑区段，这样混凝土浇筑可连续进行。从以上介绍不难看出，不同类型模板的安装方法是有差别的，现以组装式模板为例加以说明。某工程圆形断面隧洞，衬砌后直径为3.5m，模板钢拱架由4片拼成，其中3片弧长为3.6m，第4片弧长为0.2m的“楔子”置于洞顶。拼装时在洞外以架子管拼成周长为10.996m的圆形拱架，然后喷漆编号，再拆散运至洞内安装。其中面膜为3mm弧形钢板，骨架由5号角钢焊接而成。安装前将模板清理干净，再涂刷脱模剂，然后先安装底部模板，再安装两侧模板、钢拱架及顶部模板，并用铅丝将它们连成整体，最后采用架子管将钢拱架连成整体。顶部模板上设置进料口，可接混凝土泵管。端头模板采用木模现场拼装。

1.7 混凝土浇筑

衬砌混凝土的浇筑通常沿隧洞纵向分段进行，每段长6～12m。浇筑顺序一般是先墙后拱或先拱后墙，最后再浇筑底板；但也有先浇筑底板，再浇筑边顶拱的，这种情况便于台车轨道的安装。下面就以后者为例说明混凝土的浇筑施工方法。在浇筑前，先彻底清理仓面，然后妥善抽排地下水。浇筑底板混凝土通常采用跳仓法进行施工，并在分段处预埋止水带。混凝土泵接出软管并均匀布置下料点。混凝土下料后应先平仓，再采用插入式振捣器进行振捣。振捣时间以粗骨料不再下沉而表面开始泛浆的时机为宜，避免过振或欠振。分层浇筑时，振捣器应插入到下层混凝土5cm深，并避免碰触钢筋、预埋件和模板。边拱顶混凝土浇筑与底板混凝土方法类似，采用泵送入仓方式，由两侧对称下料，铺料到50cm后采用附着式振捣器进行振捣。其后保持两侧墙拱内的混凝土面均匀上升。拆模要待混凝土强度达到设计强度50%以上进行，可根据施工同步取样的强度试验结果或回弹仪测试强度进行判断。拆模时先拆除堵头板，然后再拆除墙拱模板与拱架纵向和环向的连接件，使其分离。最后拆除底部模板与拱架的连接件。混凝土的养护工作应在混凝土浇筑10～20h开始，一般采用仓面洒水或喷水方式，持续14d以上。

2、水工隧洞混凝土衬砌防渗处理

2.1 隧洞衬砌防渗措施

隧洞衬砌防渗一般采取分缝和灌浆的方法。分缝是为了防止混凝土因干缩和温度应力产生裂缝而在区段之间设置环向伸缩缝，分段长度如前所述的6～12m，此外为防止不均匀沉降还在衬砌厚度突变处设置沉降缝。分缝内设置键槽止水和填充沥青油毡或其他填料。隧洞灌浆分为回填灌浆、固结灌浆和接触灌浆。回填灌浆用于充填衬砌与围岩之间的空隙，使两者共同受力，减轻衬砌的负担，间接上也降低了渗漏的几率。固结灌浆用于加固围岩并提高围岩的整体性，同样可减少渗漏。接触灌浆用于充填混凝土与岩石或钢衬之间的缝隙，以提高接触面的密实性，并防止渗漏。水工隧洞灌浆的顺序一般要求先施工回填灌浆，再施工接触灌浆，最后施工固结灌浆。回填灌浆应在衬砌混凝土強度达到70%以后进行，固结灌浆宜在回填灌浆结束7d后进行，钢衬接触灌浆应在衬砌混凝土浇筑60d后进行，最少也不得少于28d。

2.2 隧洞衬砌裂缝防渗处理

水工隧洞衬砌裂缝很常见，裂缝的出现往往会引起渗漏。裂缝产生的原因非常复杂，包括荷载作用和非荷载作用两个方面，后者往往由多种因素引起，如养护不善、温度变化、混凝土干缩、不均匀沉降、钢筋锈蚀、碱骨料反应等。处理裂缝渗漏一般采用防水材料封闭处理和化学灌浆的方法。

3、结语

水工隧洞混凝土衬砌施工技术性要求较高，而且各个环节环环相扣，任何一个环节出现问题都会影响最终的质量，因此要采取充足的措施，从精密的准备工作、密集的放样、灵巧的模板设计、高效的流水化作业到完善的质量控制措施，只要功夫到家及管理到位，就能实现多快好省的施工目标。

参考文献：

[1] 徐友樟. 浅谈组合钢模板在隧洞衬砌施工中的应用[J]. 中国水运，2015，15（4）：213-215.

[2] 李江鱼. 大型引水隧洞衬砌裂缝原因分析及修复处理研究[J]. 铁道建筑技术，2014（5）：28-32.