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摘要：本文通过对小断面隧洞的泵送混凝土暗仓浇筑施工技术的研究，阐述了针对小断面隧洞衬砌施工技术的重点、难点工艺环节--定型组合钢模板设计制安、泵送混凝土浇筑施工技术及拌和物性能的研究，目的在于确保隧洞衬砌质量，加快衬砌速度，降成本增效益，规避开挖成型土洞暴露时间过长造成塌方的风险。
关键词：混凝土泵送;混凝土和易性;附着式振捣器排;暗仓浇筑;堵仓;堵管;施工接缝
1 工程简介
云南省陇川县麻栗坝灌区工程第七标--邦外和蕨叶坝水库及其干渠工程，由云南建投第一水利水电建设有限公司承建，工程于2019年2月25日正式开工建设，蕨叶坝水库输水干渠工程包括8条无压输水隧洞。隧洞衬砌厚度40cm，衬砌成型后为宽1.5m、高1.8m、120°圓弧拱顶的城门型隧洞。隧洞长度从85m～215m不等，合计长度1106m，包括左干渠1条一次转弯隧洞，右干渠7条直线隧洞，设计底坡均为1/4000。
2 隧洞衬砌重难点工序施工工艺技术
衬砌单元施工工序为： 建基面处理→钢筋制安→止水带安装→底板浇筑→边顶模板安装→边顶混凝土浇筑→拆模、外观检查及缺陷修补→流转至下一单元衬砌。其中重点难点工序为边顶模板设计、制作、安装和边顶泵送混凝土暗仓浇筑。
边顶模板设计定制：本着组拼速度快、接缝尽量少、衬砌外观好的思路，小断面隧洞的边墙和顶拱模板设计制作成定型组合钢模板及定型组合钢支撑，按人力搬运安装力所能及上限进行大块化设计定制，使用强度和刚度较大的Q345厚度1.5mm钢板加肋制作模板，使用槽钢、钢管制作支撑。拼装、支撑加固成边连顶的暗仓，使用泵送混凝土从顶拱模板底孔压入自流平仓，采用附着式振捣器排振捣密实。本工程边墙模板设计定制成长1.5m、高1.33m至起拱线的长方形平面模板，拱顶模板为长1.5m、3块对称组拼的圆弧形模板，模板拼接用弹簧钢制作的蝴蝶扣扣接，一仓模板长12m分8段，在段间拼接处及两端头各设1道城门型承重顶撑门架，两边模在高度上顺洞轴线设两道槽钢骨架以顶托对撑，顶模在拼接缝部位和拱顶部位顺洞轴线设三道槽钢骨架将受力传至顶撑架。
边顶模板安装：在钢筋制作安装和施工接缝面凿毛清洁检验合格后安装模板。底板上测量定位标识洞轴中线，按底板宽度150cm之半左右各75cm定标模板安装边线，在底板立模边线外测拟装各块模板中部用长10cmC12插筋定位模板;在起拱线附近的相同位置在钢筋网上焊接定位钢筋，其一端顶紧已喷浆墙壁，另一端与模板定位边线居于同一立面，保证边墙模板支立加固后竖直且不跑模。定型堵头模板对止水带的居中夹持定位及辅助架立延引固定。底板平整度不足处在边模底脚衬垫5mm厚的薄海绵垫，防漏浆严重造成衬砌蜂窝烂脚。
边顶混凝土浇筑：选择先从隧洞进口上游侧泵送入仓，挤排暗仓内接缝面的残余积水。先断开入仓口处泵管泵送润管水，接着泵送约0.5m3水灰砂比为0.5：1：2的高强砂浆，既接缝又润管及封堵管接头缝隙，待砂浆到达入仓口时再接通泵管，接着泵送混凝土入仓。混凝土振捣使用外附模板的振捣器排振捣。混凝土每上升约50cm检查紧固顶托，之后开启振捣器排振捣25～30s。混凝土浇筑振捣过程必须密切观测模板和支撑的变形位移情况，敲测两边混凝土均衡上升情况，严重失衡时采取调整入仓管口角度修正。应密切测算混凝土上升至拱顶后的需求量，把握时机更换为砂浆泵压挤实拱顶空腔。从堵头模板顶部所设的小观测窗口和泵机出力振动声响判断混凝土浇筑的饱满程度，此时的泵送应在密切观察联系下断续进行，打打停停问问。浇筑须尽量饱满以减少以后的回填灌浆量，但过大的泵压又可能导致模板和支撑的变形甚至损坏造成事故，需丰富经验、仔细观察、密切配合联络才能做好。
防堵管对策：①对干燥花岗岩碎石浇筑前4小时进行洒水饱和，以防混凝土塌落度因骨料吸水损失过大。②尽量选用级配良好的骨料并调整优化施工配合比改善混凝土拌合物的和易性和可泵性，边墙顶拱暗仓浇筑混凝土坍落度宜用大流动性、大扩展度混凝土，从顶拱模板底孔泵送压入后顺两边模板靠自重流淌扩散平仓，添加减水剂的混凝土粘聚性增加，若坍落度小于14cm混凝土无足够流动性会逐渐粘聚于拱顶平缓圆弧面造成堵仓，其直接表现为堵管。③混凝土泵送间歇不超过45分钟，间歇期间每隔15分钟吸打两下。④出现堵管事故应迅速调集人力处理，避免造成混凝土浇筑事故。
3 泵送混凝土强度影响因素及质量保证措施
影响混凝土强度的因素很多，要因是一因致命，次因若数因并发同样致命，质量保证措施只需控住要因，促使次因拉扯互补不同时多因趋于不利。公司曾发生过多件隧洞混凝土低强质量事故，故需未雨绸缪，做好各项防范预控措施，杜绝既吃亏又害羞的质量事故发生。
要因一：实际水胶比波动越限。通常情况，混凝土水胶比每变大0.05，则混凝土强度等级就降低一级，具体表现在大流动性混凝土上为坍落度越限偏大超过3cm。防控措施：①定期检查校准胶凝材料、用水量、砂石骨料、外加剂等计量称量系统，严格执行配和比及相应配料单。②勤检测坍落度和骨料含水率，发现变动过大时修正配和比，防控措施为骨料堆存场地硬化、加棚罩防雨淋、暴晒。③袋装水泥超期储存、防护不到位而淋雨、吸湿结块变质导致量够质不足，防控措施为水泥以密闭仓库并下垫上盖储存，先进先用。水泥强度富裕度偏差会影响混凝土的最终强度，这点对正牌大厂水泥来说极少发生，配和比设计试配时所依据的水泥强度为1.15倍的水泥标准强度等级，重要的承重结构混凝土所用水泥进场后应复检得到7天至少是3天的抗压、抗折强度数据并比对出厂检验报告确认无较大偏差方可投入使用。④向运输车辆搅拌罐内的预拌混凝土违规加水。防控措施：加强对司机的交底教育及出台相应的处罚规定解决。初凝前的混凝土如果塌落度不能满足浇筑要求可添加同水灰比的水泥浆、高浓度的减水剂溶液拌和均匀后使用，禁止向拌制好的混凝土拌和物加水。⑤浇筑仓面积水。浇筑仓面不能有积水，更不能有流动水带走灰浆，基底少量难排积水可用塌落度较小的混凝土挤排。 要因二：减水剂的实际减水率及添加数量的精准度。大流动性混凝土拌合物里水分含量大，除少部分参与水化反应结石硬化外，大量的水分挥发析出将导致混凝土产生很多肉眼看不到的微小气泡，导致混凝土容重降低，密实度不足从而强度降低，故大流动性混凝土必须添加减水剂尽量降低用水量。大流动性混凝土不能简单地像常态混凝土那样按同水灰比调加水泥用量加水增大流动性以满足浇筑要求，必须严格按配和比要求使用減水剂。减水剂漏加或添加过少会导致混凝土强度保证率不足，而添加过多会导致混凝土离析，浇筑时发生蜂窝、裂缝。
次因一：骨料级配不良。粗细骨料组配后连续良好的级配是混凝土强度、和易性、可泵性的促进条件之一。通过选择材料、调整砂率、调整小石与中石组合比等方法根据密实级配原则进行组配、筛分、测试堆积密度确定。
次因二：混凝土振捣密实度。隧洞底板混凝土属于明仓浇筑，可控制塌落度为12～15cm，泵送入仓铺筑平仓后使用插入式振捣棒振捣密实。而边顶混凝土属于暗仓浇筑，须充分保证塌落度为16～22cm，使用附着于模板外的振捣器排振捣，每上升约50cm振捣一次，每次振捣约30s。混凝土漏振、欠振会导致密实度不足，而过振离析会导致下部多骨上部多浆，多骨会产生蜂窝，多浆易致裂缝，都会影响混凝土的均质性和强度。
混凝土施工配和比微调优化：根据优选进场原材料及计量称量拌和、混凝土搅拌罐车运输至洞口转右输送地泵入仓等工况，并考虑泵机力量、泵送距离、泵管内径等因素，对试验室基准配和比按照水胶比不变原则作微调优化，经搅拌设备复核、细致详尽的技术质量安全三方面的三级作业交底并现场作业督导后浇筑施工作业，泵送顺利，强度保证充分，混凝土成型外观良好。试验室基准配和比参数：设计强度等级和抗渗抗冻等级为C25W4F50，保证率为95%，保证率系数为1.645，标准差为4.0MPa，试配强度为31.6MPa，水胶比为0.50：1，沙率为40%，瑞丽江河沙饱和面干含水率为5.5%，混凝土拌合物假定湿密度为2400kg/m3，设计坍落度为16±2cm，花岗岩粗骨料组合比为小石：中石=40%：60%。外加剂使用昆明凯瑞建材有限公司生产的KR-7缓凝高效萘系袋装粉状高效减水剂，实测减水率为17.4%。隧洞边顶混凝土施工配合比调整：坍落度调整为19±3cm，河沙含水率为10.0%，混凝土拌合物湿密度为2350kg/m3，骨料组合比调整为小石：中石=5：5。泵机力量、泵距、泵管内径工况：泵机为已使用近10年的90kW杂牌拖泵，实际力量较差，泵送距离不超过250m，泵管DN250mm偏小，可降低中石用量、增加小石用量解决。
4 结语
研究前，左干渠3#隧洞在失控状态下所浇筑的底板长191m约140m3C25钢筋混凝土经业主方检测单位钻心检测因强度、厚度不足被责令采用爆破破碎拆除重浇耗时40天，直接经济损失近8万元人民币。
研究后，通过对作业区队在施工技术、质量、安全及建设程序等方面进行全面细致的作业指导交底并进行现场作业督导，至今，左干渠1#～4#隧洞已完成衬砌，衬砌质量深得业主好评。今后将如法炮制组织其他4条隧洞的衬砌。
参考文献：
[1] 《水工混凝土施工规范》SL677-2014
[2] 《混凝土泵送施工技术规程》JGJ/T10-2011
[3] 《水利水电工程施工质量通病防治导则》SL/Z690-2013
关键词：混凝土泵送;混凝土和易性;附着式振捣器排;暗仓浇筑;堵仓;堵管;施工接缝
1 工程简介
云南省陇川县麻栗坝灌区工程第七标--邦外和蕨叶坝水库及其干渠工程，由云南建投第一水利水电建设有限公司承建，工程于2019年2月25日正式开工建设，蕨叶坝水库输水干渠工程包括8条无压输水隧洞。隧洞衬砌厚度40cm，衬砌成型后为宽1.5m、高1.8m、120°圓弧拱顶的城门型隧洞。隧洞长度从85m～215m不等，合计长度1106m，包括左干渠1条一次转弯隧洞，右干渠7条直线隧洞，设计底坡均为1/4000。
2 隧洞衬砌重难点工序施工工艺技术
衬砌单元施工工序为： 建基面处理→钢筋制安→止水带安装→底板浇筑→边顶模板安装→边顶混凝土浇筑→拆模、外观检查及缺陷修补→流转至下一单元衬砌。其中重点难点工序为边顶模板设计、制作、安装和边顶泵送混凝土暗仓浇筑。
边顶模板设计定制：本着组拼速度快、接缝尽量少、衬砌外观好的思路，小断面隧洞的边墙和顶拱模板设计制作成定型组合钢模板及定型组合钢支撑，按人力搬运安装力所能及上限进行大块化设计定制，使用强度和刚度较大的Q345厚度1.5mm钢板加肋制作模板，使用槽钢、钢管制作支撑。拼装、支撑加固成边连顶的暗仓，使用泵送混凝土从顶拱模板底孔压入自流平仓，采用附着式振捣器排振捣密实。本工程边墙模板设计定制成长1.5m、高1.33m至起拱线的长方形平面模板，拱顶模板为长1.5m、3块对称组拼的圆弧形模板，模板拼接用弹簧钢制作的蝴蝶扣扣接，一仓模板长12m分8段，在段间拼接处及两端头各设1道城门型承重顶撑门架，两边模在高度上顺洞轴线设两道槽钢骨架以顶托对撑，顶模在拼接缝部位和拱顶部位顺洞轴线设三道槽钢骨架将受力传至顶撑架。
边顶模板安装：在钢筋制作安装和施工接缝面凿毛清洁检验合格后安装模板。底板上测量定位标识洞轴中线，按底板宽度150cm之半左右各75cm定标模板安装边线，在底板立模边线外测拟装各块模板中部用长10cmC12插筋定位模板;在起拱线附近的相同位置在钢筋网上焊接定位钢筋，其一端顶紧已喷浆墙壁，另一端与模板定位边线居于同一立面，保证边墙模板支立加固后竖直且不跑模。定型堵头模板对止水带的居中夹持定位及辅助架立延引固定。底板平整度不足处在边模底脚衬垫5mm厚的薄海绵垫，防漏浆严重造成衬砌蜂窝烂脚。
边顶混凝土浇筑：选择先从隧洞进口上游侧泵送入仓，挤排暗仓内接缝面的残余积水。先断开入仓口处泵管泵送润管水，接着泵送约0.5m3水灰砂比为0.5：1：2的高强砂浆，既接缝又润管及封堵管接头缝隙，待砂浆到达入仓口时再接通泵管，接着泵送混凝土入仓。混凝土振捣使用外附模板的振捣器排振捣。混凝土每上升约50cm检查紧固顶托，之后开启振捣器排振捣25～30s。混凝土浇筑振捣过程必须密切观测模板和支撑的变形位移情况，敲测两边混凝土均衡上升情况，严重失衡时采取调整入仓管口角度修正。应密切测算混凝土上升至拱顶后的需求量，把握时机更换为砂浆泵压挤实拱顶空腔。从堵头模板顶部所设的小观测窗口和泵机出力振动声响判断混凝土浇筑的饱满程度，此时的泵送应在密切观察联系下断续进行，打打停停问问。浇筑须尽量饱满以减少以后的回填灌浆量，但过大的泵压又可能导致模板和支撑的变形甚至损坏造成事故，需丰富经验、仔细观察、密切配合联络才能做好。
防堵管对策：①对干燥花岗岩碎石浇筑前4小时进行洒水饱和，以防混凝土塌落度因骨料吸水损失过大。②尽量选用级配良好的骨料并调整优化施工配合比改善混凝土拌合物的和易性和可泵性，边墙顶拱暗仓浇筑混凝土坍落度宜用大流动性、大扩展度混凝土，从顶拱模板底孔泵送压入后顺两边模板靠自重流淌扩散平仓，添加减水剂的混凝土粘聚性增加，若坍落度小于14cm混凝土无足够流动性会逐渐粘聚于拱顶平缓圆弧面造成堵仓，其直接表现为堵管。③混凝土泵送间歇不超过45分钟，间歇期间每隔15分钟吸打两下。④出现堵管事故应迅速调集人力处理，避免造成混凝土浇筑事故。
3 泵送混凝土强度影响因素及质量保证措施
影响混凝土强度的因素很多，要因是一因致命，次因若数因并发同样致命，质量保证措施只需控住要因，促使次因拉扯互补不同时多因趋于不利。公司曾发生过多件隧洞混凝土低强质量事故，故需未雨绸缪，做好各项防范预控措施，杜绝既吃亏又害羞的质量事故发生。
要因一：实际水胶比波动越限。通常情况，混凝土水胶比每变大0.05，则混凝土强度等级就降低一级，具体表现在大流动性混凝土上为坍落度越限偏大超过3cm。防控措施：①定期检查校准胶凝材料、用水量、砂石骨料、外加剂等计量称量系统，严格执行配和比及相应配料单。②勤检测坍落度和骨料含水率，发现变动过大时修正配和比，防控措施为骨料堆存场地硬化、加棚罩防雨淋、暴晒。③袋装水泥超期储存、防护不到位而淋雨、吸湿结块变质导致量够质不足，防控措施为水泥以密闭仓库并下垫上盖储存，先进先用。水泥强度富裕度偏差会影响混凝土的最终强度，这点对正牌大厂水泥来说极少发生，配和比设计试配时所依据的水泥强度为1.15倍的水泥标准强度等级，重要的承重结构混凝土所用水泥进场后应复检得到7天至少是3天的抗压、抗折强度数据并比对出厂检验报告确认无较大偏差方可投入使用。④向运输车辆搅拌罐内的预拌混凝土违规加水。防控措施：加强对司机的交底教育及出台相应的处罚规定解决。初凝前的混凝土如果塌落度不能满足浇筑要求可添加同水灰比的水泥浆、高浓度的减水剂溶液拌和均匀后使用，禁止向拌制好的混凝土拌和物加水。⑤浇筑仓面积水。浇筑仓面不能有积水，更不能有流动水带走灰浆，基底少量难排积水可用塌落度较小的混凝土挤排。 要因二：减水剂的实际减水率及添加数量的精准度。大流动性混凝土拌合物里水分含量大，除少部分参与水化反应结石硬化外，大量的水分挥发析出将导致混凝土产生很多肉眼看不到的微小气泡，导致混凝土容重降低，密实度不足从而强度降低，故大流动性混凝土必须添加减水剂尽量降低用水量。大流动性混凝土不能简单地像常态混凝土那样按同水灰比调加水泥用量加水增大流动性以满足浇筑要求，必须严格按配和比要求使用減水剂。减水剂漏加或添加过少会导致混凝土强度保证率不足，而添加过多会导致混凝土离析，浇筑时发生蜂窝、裂缝。
次因一：骨料级配不良。粗细骨料组配后连续良好的级配是混凝土强度、和易性、可泵性的促进条件之一。通过选择材料、调整砂率、调整小石与中石组合比等方法根据密实级配原则进行组配、筛分、测试堆积密度确定。
次因二：混凝土振捣密实度。隧洞底板混凝土属于明仓浇筑，可控制塌落度为12～15cm，泵送入仓铺筑平仓后使用插入式振捣棒振捣密实。而边顶混凝土属于暗仓浇筑，须充分保证塌落度为16～22cm，使用附着于模板外的振捣器排振捣，每上升约50cm振捣一次，每次振捣约30s。混凝土漏振、欠振会导致密实度不足，而过振离析会导致下部多骨上部多浆，多骨会产生蜂窝，多浆易致裂缝，都会影响混凝土的均质性和强度。
混凝土施工配和比微调优化：根据优选进场原材料及计量称量拌和、混凝土搅拌罐车运输至洞口转右输送地泵入仓等工况，并考虑泵机力量、泵送距离、泵管内径等因素，对试验室基准配和比按照水胶比不变原则作微调优化，经搅拌设备复核、细致详尽的技术质量安全三方面的三级作业交底并现场作业督导后浇筑施工作业，泵送顺利，强度保证充分，混凝土成型外观良好。试验室基准配和比参数：设计强度等级和抗渗抗冻等级为C25W4F50，保证率为95%，保证率系数为1.645，标准差为4.0MPa，试配强度为31.6MPa，水胶比为0.50：1，沙率为40%，瑞丽江河沙饱和面干含水率为5.5%，混凝土拌合物假定湿密度为2400kg/m3，设计坍落度为16±2cm，花岗岩粗骨料组合比为小石：中石=40%：60%。外加剂使用昆明凯瑞建材有限公司生产的KR-7缓凝高效萘系袋装粉状高效减水剂，实测减水率为17.4%。隧洞边顶混凝土施工配合比调整：坍落度调整为19±3cm，河沙含水率为10.0%，混凝土拌合物湿密度为2350kg/m3，骨料组合比调整为小石：中石=5：5。泵机力量、泵距、泵管内径工况：泵机为已使用近10年的90kW杂牌拖泵，实际力量较差，泵送距离不超过250m，泵管DN250mm偏小，可降低中石用量、增加小石用量解决。
4 结语
研究前，左干渠3#隧洞在失控状态下所浇筑的底板长191m约140m3C25钢筋混凝土经业主方检测单位钻心检测因强度、厚度不足被责令采用爆破破碎拆除重浇耗时40天，直接经济损失近8万元人民币。
研究后，通过对作业区队在施工技术、质量、安全及建设程序等方面进行全面细致的作业指导交底并进行现场作业督导，至今，左干渠1#～4#隧洞已完成衬砌，衬砌质量深得业主好评。今后将如法炮制组织其他4条隧洞的衬砌。
参考文献：
[1] 《水工混凝土施工规范》SL677-2014
[2] 《混凝土泵送施工技术规程》JGJ/T10-2011
[3] 《水利水电工程施工质量通病防治导则》SL/Z690-2013