水工隧洞衬砌混凝土温控防裂技术研究

水工隧洞衬砌混凝土温控防裂技术研究

贾广 

宁夏水利水电勘测设计研究院有限公司河北分公司  河北省 050000

摘要：近年来，我国的水工建筑工程建设越来越多。衬砌水利水电项目关乎国计民生，是当前备受关注的建筑工程项目。引水隧道混凝土衬砌是水利水电项目的重要内容，其施工质量与隧道工程直接相关。由于引水隧道混凝土衬砌施工条件恶劣，施工难度大，是水利水电工程项目的施工难点。文章首先分析了洞身衬砌方案，其次探讨水工隧洞衬砌混凝土温控防裂技术，以供参考。

关键词：水工隧洞；混凝土；温控；防裂

引言

水利水电工程关乎国计民生，在当前建筑工程中备受瞩目。引水隧道作为水利水电工程的重要组成部分，其施工难度大，而且施工质量和外观容易受到多种因素的影响。如果在施工过程中忽视这些因素，会埋下诸多隐患，也会影响施工效率和施工质量。为了提升引水隧道施工质量，需要重视影响因素，并且对施工环节进行全面控制。引水隧道工程包括隧洞开凿、隧道衬砌以及隧洞边坡支护等环节，施工环境复杂、施工控制难度大，为了确保施工质量，需要加强施工缺陷管理，提升整体施工质量。

1洞身衬砌方案

（1）洞身底板浇筑：采用组合钢模板,泵送入仓,人工振捣,人工收面。（2）洞身段侧顶拱衬砌：采用定型钢模台车,泵送入仓,台车预留窗口,插入式振捣棒结合台车附着式振捣器振捣。如果洞身段坡度大，会增加衬砌难度,特别是对钢模台车的斜坡固定、斜坡牵引移位提出更高要求,必须确保安全万无一失。（3）洞身衬砌自出口向进口（从低向高）依次进行,每段先浇底板,再浇侧顶拱。

2水工隧洞衬砌混凝土温控防裂技术

2.1降低混凝土内外温差

1）混凝土浇筑前，在混凝土内部预埋冷却水管，可分多层布置，利用通入的冷水或冷空气带走混凝土内部的部分热量，加速混凝土内部散热，降低混凝土内外温差。2）大体积混凝土表面作蓄水养护，也可以达到降低混凝土内外温差的目的。当混凝土终凝后，在其表面蓄以一定高度的水，水具有一定的隔热保温作用，可以减缓混凝土表面水化热的冷却速度，利于减小混凝土内外的温差。

2.2温度控制和压力控制

根据施工进度、温度应力、地质条件、混凝土性能多维参数分布，基于受压薄膜效应的荷载－挠度分析，水工隧洞衬砌混凝土的控制曲线分布，考虑混凝土的受拉作用，在混凝土强度偏高的情况下，进行水工隧洞衬砌混凝土的裂缝估值承载分析。根据施工进度、温度应力、地质条件、混凝土性能多维参数分析，实现水工隧洞衬砌混凝土的裂缝宽度和间距联合估计，实现混凝土温控防裂设计。

2.3混凝土拌合物和易性的控制

混凝土拌制严格按照配合比要求进行拌制,拌合楼称量系统每月复检,称量误差均在规范要求范围内。造成混凝土坍落度波动关键是骨料含水率超标或不稳定、检测频率不够,料场采用微波水分仪现场快速、准确检测砂石骨料含水率,进一步准确指导混凝土拌制,有效控制坍落度波动范围。通过在出料口、入仓口分别对混凝土坍落度进行检测,确保拌合物和易性良好。

2.4合理运用施工技术与工艺

在岩基或旧混凝土基础上浇筑混凝土时，为避免因应力集中而产生裂缝，基础表面必须保持平整，纵向分段长度应小于15m，以免混凝土过浇。一般来说，大体积混凝土浇筑分层方式分为全面分层、分段分层、斜面分层等，按照实际情况选择最合适的分层方式。分层浇筑时，混凝土浇筑时间间隔应避免相差较大，在已浇筑的混凝土块上浇筑新混凝土时，间隔时间应尽可能短，不超过10d。此外，也可通过采取相应的措施来加固薄弱区域或低应力区域，比如掺用钢纤维或有机合成纤维等材料，以提高混凝土的抗拉强度；如有必要，也可以施加预应力。浇筑混凝土后，分两次完成收面：第一次收面是在混凝土浇筑完成后立即进行；第二次收面是在混凝土初凝后终凝前及时进行，防止表面产生干缩裂缝。大体积混凝土中宜埋放块石，块石形状基本呈方形，长短边之比不大于2；块石应以长边立放于新浇筑的混凝土层上，块石间的净距不小于10cm。浇筑和养护完成后，在混凝土表面还容易出现许多离散的、几乎平行的裂缝，长1.3m，宽0.5~3.0mm。经分析，裂缝产生的原因有两个：一是商品混凝土的浇筑速度过快，混凝土不能有效散热，导致混凝土内部很快达到最高温度；二是混凝土的体积过大，致使每仓浇筑混凝土量过大、温度应力较大，应减小混凝土的单仓浇筑量。

2.5入仓温度计算结果

第一主应力随混凝土入仓温度和环境温差的增大而增加，而第三主应力随之减小。当温差小于5℃时，第一主应力随温差的增大其增长幅度较小。而温差大于5℃时，第一主应力增长幅度比较明显。由于混凝土裂缝主要是主拉应力导致的，因此实际过程中需注意环境温度的变化对混凝土开裂的影响，尽量将混凝土入仓温度差和环境温差控制在5℃以内，以便控制后龄期混凝土温度升高，而且可以有效控制浇筑过程中上层混凝土对下层混凝土的冷冲击效应。

2.6拆模及混凝土养护

侧墙及顶拱混凝土浇筑完成18h~24h后移动钢模台车,首先钢模台车液压系统关闭后,模板内收,与混凝土分离,确定台车工作位置的轨面标高正确后,保证轨道相对隧道中心线对称,轨面平整,一切正常后准备钢模台车向前行走,台车移动过程中人员撤离至上游安全区域,台车下游严禁站人。钢模台车移动固定至下一仓后,立即进行混凝土养护,养护采用布设养护管网,连接水源进行喷淋养护,并辅以人工喷水养护,连续养护28天,混凝土表面始终保持湿润,达到按需要养护标准,养护效果显著提高。

结语

对于工程规模小、隧洞短、异型断面多、转弯段占比大隧洞，底拱混凝土仍可采用投资少、施工灵活的底拱翻模；对于隧洞较长、二次衬砌与初期支护的安全步距有较高要求、二次衬砌与初期支护须同步施工的隧洞，底拱混凝土建议采用底拱滑模施工。后续底拱混凝土的实施过程中，底拱施工还有进一步优化的可能，通过适当的机械化，大幅度减少抹面环节的人工投入；通过模板组的优化、合理配置，进一步减少气泡、麻面等缺陷的产生；通过定位、定向振捣，减少盲区的蜂窝、麻面的产生；通过台车的合理化设计，减少施工工艺的复杂性，提高施工质量保证率。

参考文献

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