一种用于斜井混凝土浇筑的施工工艺的制作方法

本发明涉及建筑施工，特别涉及一种用于斜井混凝土浇筑的施工工艺。

背景技术：

二十世纪八十年代后期开始，我国开始兴建抽水蓄能电站，其水头一般高达数百米，相应地引水斜井长度也达数百米，斜井是地下引水式水电站特有的建筑物，其混凝土衬砌施工是一项技术复杂、施工难度大的项目，施工工况复杂。

如授权公告号为cn1261672c的专利公开的一种陡倾角大直径斜井混凝土衬砌滑模施工方法，在陡倾角大直径长斜井混凝土衬砌滑模模体上安装液压提升系统，该系统由两台连续拉伸式液压千斤顶、液压泵站、控制台、安全夹持器组成，液压泵站通过高压油管与千斤顶连接；通过控制台操作液压泵站及千斤顶进行工作；液压泵站设有截留阀，可控制千斤顶的处理，防止过载；通过两台连续式拉伸液压千斤顶抽拔锚固在上弯段顶拱的两束钢绞线，牵引模体滑升，模体受力方向与斜井轴线平行；钢绞线固定端通过钻孔、注浆锚固在上弯段顶拱围岩中。

在压力管道斜井的施工中，由于斜井跨度大，各处岩层土质存在差异，且斜井的混凝土浇筑范围包括有上弯段、直段、下弯段以及下平段，需要针对性进行施工，仅仅采用滑模浇筑，难以保证施工质量。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于斜井混凝土浇筑的施工工艺，针对斜井各段采用针对性施工，以提高施工质量。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种用于斜井混凝土浇筑的施工工艺，斜井的混凝土浇筑范围包括有上弯段、直段、下弯段以及下平段，具体施工步骤如下：

（1）对斜井混凝土浇筑范围内欠挖地段利用风镐或者钻孔爆破扩大断面周界至设计轮廓线，清除岩面杂物、泥土、石渣，并用高压水枪冲洗岩面，保持岩面清洁湿润；

（2）采用全站仪进行测量放线，在斜井的混凝土浇筑范围内进行分仓，并在明显位置对仓号进行标记；

（3）搭建样架钢筋，受力钢筋采用焊接连接，分布钢筋采用绑扎搭接，钢筋安装时，预留保护层并垫撑混凝土垫块，混凝土垫块通过预埋铁丝绑扎在样架钢筋上；

（4）斜井直段部分安装滑模，上弯段、下弯段以及下平段部分检查定型钢模的模面弧度、平整度，涂抹脱模剂，安装与校正同步进行，采用定型钢拱架、钢管、拉筋进行加固；

（5）在斜井井壁渗水部分打排水孔或者安装排水带，接排水管引出，预埋灌浆管、接地以及止水设施；

（6）安装堵头模，对斜井进行混凝土浇筑，将混凝土振捣至气泡排出且表面泛浆为止；

（7）混凝土成型，脱模，洒水养护28天以上，间歇性喷雾养护，营造仓面小气候，保持混凝土湿润。

通过采用上述技术方案，由于土质层的不同，已经完成开挖支护施工的斜井存在超挖欠挖现象，通过风镐扩大岩面断层的精度高，但所需施工人员数量大，速度慢，钻孔爆破精度低，危险性大于风镐，但具有所需施工人员少，开挖速度快，处理方便的特点，根据欠挖地段的欠挖量以选择对应的处理方式，缩短了工期，提高了岩面质量；通过高压水枪冲洗岩面，保持岩面清洁湿润，以避免浇筑过程中岩面开裂，提高混凝土与岩面的牢固度；通过分仓施工，减少伸缩、温度等变形影响；混凝土垫块的设计起到保护作用，不让钢筋与岩壁在浇筑过程中贴合，使钢筋不出现错位现象，通过预埋铁丝绑扎在样架钢筋上以稳定混凝土垫块与钢筋之间连接的牢固度；通过直段与上弯段、下弯段以及下平段部分分开施工，滑模施工具有机械化程度高、施工速度快、现场场地占用少、结构整体性强、抗震性能好、安全作业有保障、环境与经济综合效益显著的特点，应用在斜井直段，滑升过程中相较于爬模施工，模板的变形小，稳定强，且平台自重的施工荷载要低于上、下弯段以及下平段；岩壁渗水部分既有小面积渗水又存在大面积渗水以安装排水孔处理小面积渗水，安装排水带处理大面积渗水，排水孔处理渗水的方式简单便捷，排水带的安装较难，但对岩面结构影响较小；将混凝土振捣至气泡排出且表面泛浆为止，保证上下层混凝土结合良好；经过养护后，混凝土完全成型。

作为优选，步骤（7）混凝土养护过程中，在斜井下弯段设置挡风门帘，底拱设置麻布覆盖。

通过采用上述技术方案，在斜井下弯段位置用帆布搭设挡风门帘，底拱混凝土可采用麻布覆盖，能够减少混凝土表面的水分散失，防止“穿堂风”对混凝土质量的影响，使混凝土保持湿润状态。

作为优选，斜井直段部分堵头模板采用3cm厚木板安装于斜井直段与下弯段相交处，堵头模板比结构尺寸小10~20mm。

通过采用上述技术方案，堵头模板比结构尺寸小10~20mm以便滑模能够顺利滑出而不对混凝土产生扰动。

作为优选，斜井直段部分在混凝土位于初凝至终凝之间采用混凝土原浆进行抹面。

通过采用上述技术方案，使混凝土成型外表面看起来平整，消除滑模造成的表面不平，避免了空鼓、开裂现象。

作为优选，斜井直段部分的分布钢筋在混凝土浇筑时边滑边绑扎分布钢筋。

通过采用上述技术方案，边滑边绑扎分布钢筋能够进一步提高滑模过程中的工作效率，且可以利用滑模作为操作平台，无需搭建过多的操作平台。

作为优选，滑模包括中梁、滑模行走机构、操作平台、模板系统、抹面平台、尾平台、井口锁定梁、液压爬升系统。

通过采用上述技术方案，利用滑模完成直段混凝土浇筑，较好地利用滑模行走机构中的后临时行走轮解决了下三角体混凝土的是送和滑模行走轮连续平稳过度至已衬砌好混凝土面上的施工难题，使运料小车轻松地从上至下安全平稳地运送人员及材料，大大提高了施工速度以及施工质量。

作为优选，斜井上弯端、下弯段和下平段部分搭设脚手架平台后进行混凝土浇筑，其底拱和边顶拱进行分层浇筑，先浇筑底拱、后浇筑边顶拱。

通过采用上述技术方案，主要是针对大体积混凝土而言，防止水化热集中、过大，产生温度裂缝，分层浇筑可以降低水化热高峰，便于散热。

作为优选，斜井上弯端、下弯段和下平段部分受力钢筋在脚手架平台搭设完成后安装，底拱在模板安装之前绑扎分布钢筋，边顶拱在模板安装后绑扎分布钢筋。

通过采用上述技术方案，底拱与边顶拱由于地质条件及所处位置不同，底拱设置与底部，先绑扎分布钢筋起到加强支撑效果，避免由于受力钢筋在模板受压下发生形变，在安装模板后在边顶拱绑扎分布钢筋，模板能够起到定位作用，进而方便安装。

作为优选，脚手架平台包括主梁和次梁，主梁为两层工字钢，次梁为单层工字钢，平台上满铺5cm厚木板，并用铁丝绑扎牢固。

通过采用上述技术方案，主梁需要较高结构强度，以两层工字钢搭建，次梁起到分布效果，以单层工字钢减轻自身重量，进而减低主梁受压，厚木板的铺设方便走动。

作为优选，施工缝内设置有钢骨架以及穿设在钢骨架之间的碳纤维线束，所述碳纤维线束之间还设置有若干多孔微球，施工缝内位于钢骨架以及碳纤维线束之间还填充有环氧灌注胶，施工缝的端口通过止水条封闭。

通过采用上述技术方案，通过止水条封闭施工缝端面，以钢骨架作为基架，碳纤维线束在灌注环氧灌注胶的时候，起到导流效果，并作为钢骨架的分布骨架，进一步起到加强结构强度的作用，通过多孔微球进一步形成穿插结构，加强环氧灌注胶与钢骨架以及碳纤维线束之间的连接牢固程度，进而起到较佳的密封效果，避免岩内漏水从施工缝内渗出。

综上，本发明具有以下有益效果：

1、该用于斜井混凝土浇筑的施工工艺将斜井直段与下弯段、上弯段、下平段分开施工，在直段完成施工后，可下弯段与上弯段同时施工，节省了施工时间，通过滑模系统浇筑直段斜井，节省工时，省去了脚手架的搭建，避免了在爬模过程中，定型模板容易形变的问题；

2、该用于斜井混凝土浇筑的施工工艺通过喷雾养护，以及挡风门帘和麻布的设计，营造了仓面小环境，保持了斜井内部的湿度，减少了混凝土表面的水分流失；

3、该用于斜井混凝土浇筑的施工工艺通过分仓分层浇筑，预防了混凝土水化热集中、过大，产生温度裂缝，分层浇筑可以降低水化热高峰，便于散热。

,附图说明

图1为一种用于斜井混凝土浇筑的施工工艺的整体流程图；

图2为滑模系统结构示意图；

图3为斜井分仓示意图；

图4为施工缝的剖面结构示意图。

图中，1、直段；2、下弯段；3、上弯段；4、下平段；5、施工缝；51、多孔微球；52、碳纤维线束；53、钢骨架；54、环氧灌注胶；61、中梁；62、滑模行走机构；63、操作平台；64、模板系统；65、抹面平台；66、尾平台；67、井口锁定梁；68、液压爬升系统；69、井口平台。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1，一种用于斜井混凝土浇筑的施工工艺，应用于水电站地下工程中的引水洞斜井的布置。对已经完成开挖支护施工的斜井的上弯段3、直段1、下弯段2以及下平段4进行衬砌混凝土浇筑施工。

参见图2，在斜井的直段1通过滑模进行混凝土浇筑。滑模包括有中梁61、滑模行走机构62、操作平台63、模板系统64、抹面平台65、尾平台66、井口锁定梁67、液压爬升系统68。滑模的滑升利用液压爬升系统68为动力。液压爬升系统68一端固定在斜井上端井口处的井口锁定梁67上，另一端通过液压千斤顶固定在中梁61上，中间通过钢缆连接，当混凝土的强度具备滑升条件时，启动液压爬升系统68，利用液压千斤顶在钢缆上的爬行从而带动滑模一起向上运动。

步骤一：基岩处理

1、通过测量确定已经完成开挖支护施工的斜井存在的部分欠挖地段；

2、对大面积（≥10㎡）欠挖地段采用钻孔爆破处理；

3、对小面积（＜10㎡）的欠挖地段通过人工配合风镐进行处理，使井壁端面周界扩大至设计轮廓线；

4、人工清理岩面需要浇筑混凝土范围内的杂物、泥土、石渣、松动土块，保持岩面无松散石渣、灰尘及杂质；

5、高压水枪或高压风枪冲洗岩面，保持岩面清洁湿润；

6、验收合格。

步骤二：测量分仓

1、采用全站仪在斜井的上弯段3、直段1、下弯段2以及下平段4进行测量放线，确定并在明显位置设置标记标出高程、中心控制点线；

2、参见图3，按照斜井直段1和下平段412m一仓，上弯段3、下弯段26~8m一仓进行分仓，并在明显位置设置标记。

步骤三：直段钢筋制安

1、按截面尺寸将钢筋分批，抽取试件极性力学性能试验和机械性能试验；

2、预留钢筋保护层并采用互相错开的混凝土垫块垫撑，混凝土垫块埋设有预埋铁丝；

3、受力钢筋采用载重拖板车运送至直段1相应仓面，通过预埋铁丝与混凝土垫块扎紧，根据高程、中心控制点线进行焊接并挂线，钢筋焊接的搭接长度：单面焊为10d、双面焊为5d。

步骤四：直段滑模安装

1、将斜井下弯段2底部扩挖成直线平底，并安装临时轨道；

2、在斜井上弯段3设置进口平台，并设置井口锁定梁67；

3、在斜井直段1安装斜井滑模轨后并在滑模安装区域安装临时轨道，与斜井下弯段2的临时轨道连接在一起；

4、斜井滑模行走机构62和中梁61在靠近斜井下弯段2的平洞由吊车进行起吊进行预组装，并由设置在斜井井口的15吨绞车配合设置在斜井下弯段2的牵引行走机构（50吨转向滑轮）及中梁61至斜井下弯段2直段1轨道上；

5、固定好中梁61及滑模行走机构62后，采用布置于下弯段2底部的葫芦将滑模拖至下弯段2，再采用布置在斜井井口处的绞车通过动滑轮组将滑模拖至斜井直段1末端的安装场，并由布置于斜井下弯段2的地锚桩（50吨）、转向滑轮（50吨）、顶部吊点、吊车等配合安装；

6、在斜井直段1与下弯段2安装堵头模板，堵头模板采用3cm厚木板安装于斜井直段1与下弯段2相交处、且堵头模板比滑模结构尺寸小10~20mm，位于止水铜片位置的堵头模板采用φ12拉接钢筋焊接在分布钢筋上，在镀锌扁钢穿出堵头模板后，用泡沫胶进行堵漏处理；

7、分布钢筋采用载重拖板车运送至相应仓面，通过挂线绑扎搭接置于受力钢筋的内侧，钢筋绑扎的搭接长度：受拉为40d、受压为30d；

步骤五：直段预埋件安装

1、在斜井井壁渗水部分对于裂隙水打排水孔，安排水管引出，排水管采用φ50mm的薄壁铁管；

2、在斜井井壁渗水部分对于大面积渗水，采用排水带进行集中引截流并排出；

3、在结构缝或施工缝5处设置止水铜片，止水铜片安装采用φ12钢筋挂钩、固定架等必要的固定措施加固，止水铜片的凹槽必须安放在分缝位置，并使其与模板结合严密，止水铜片接头采用双面焊接，搭接长度不小于2cm，仓内止水铜片采用φ12mm钢筋支撑在结构钢筋上；

4、在斜井底拱以上布置接地镀锌扁钢，并预埋灌浆管，预埋回填灌浆管采用φ50mm的薄壁铁管，预埋固结灌浆管采用φ80mm的薄壁铁管；

5、设置施工缝5并凿毛处理，在施工缝5缝面设置键槽；

6、参见图4，在施工缝5内设置有钢骨架53，钢骨架53呈经纬方向互相穿连结构；

7、在钢骨架53上绕设碳纤维线束52，碳纤维线束52穿连绕设在钢骨架53上，碳纤维线束52上等距套设有若干多孔微球51；

8、施工缝5内位于钢骨架53以及碳纤维线束52之间还填充有环氧灌注胶54；

9、施工缝5的端口通过橡胶止水条封闭。

步骤六：直段混凝土浇筑

1、从下至上进行混凝土浇筑，用6~8m3搅拌车运输混凝土至斜井井口平台69，经运输小车运输至滑模储料仓，再由人工手推车入仓，当浇至井口运输小车起点位置处，改用溜槽入仓，入仓坍落度控制在8～10cm之间；入仓由低向高分次序进行，混凝土下料时应注意在圆周上对称均匀下料，使整个圆周水平均匀上升；在平仓过程中配备铁锹、三角耙等必要的工具进行平仓，不得以振代平，避免出现漏振、过振、骨料集中等现象；浇入仓内的混凝土应随浇随平，不得堆积，仓内若有骨料堆积，应采用人工平仓，并及时加以振捣；、

2、混凝土振捣采用插入式振捣器振捣，振捣器在插入与退出时做到“快插慢拔”，振捣器插入间距控制在振捣器有效作用半径1.5倍以内，振捣时间为30～50秒，以混凝土不再显著下沉，气泡排出且表面泛浆为止；振捣器距模板的垂直距离不小于振捣有效半径的1/2，并不得触动钢筋、预埋件。振捣上层混凝土时，振捣棒插入下层混凝土5cm左右，保证上下层混凝土结合良好；将混凝土振捣至气泡排出且表面泛浆为止；

3、在混凝土开始浇筑时，滑模组及中梁61均处于锁定状态，当混凝土强度达到0.2～0.25mpa时滑模即可进行滑升，模板滑升速度不得大于25cm/h，在浇筑前期，每天滑升约4～5m；浇筑后期，每天滑升约5～8m；

4、分布钢筋采用载重拖板车运送至滑模滑升仓面，通过挂线绑扎搭接置于受力钢筋的内侧，钢筋绑扎的搭接长度：受拉为40d、受压为30d；

5、滑模滑升过后，在混凝土位于初凝至终凝之间的时间段内，工作人员站在滑模悬挂平台采用混凝土原浆进行抹面及收光。

步骤七：上弯段、下弯段、下平段钢筋制安

1、搭建脚手架平台，脚手架平台包括由两层工字钢制成的主梁和由单层工字钢制成次梁，主梁和次梁之间提过铁丝绑扎，主梁间距为120×120cm，纵横向每隔600~720cm设置连续剪刀撑；

2、在脚手架平台上铺设厚度为5cm的厚木板供工人行走，布距为150cm；

3、按截面尺寸将钢筋分批，抽取试件极性力学性能试验和机械性能试验；

4、预留钢筋保护层并采用互相错开的混凝土垫块垫撑，混凝土垫块埋设有预埋铁丝；

5、位于底拱以及边顶拱的受力钢筋采用载重拖板车运送至上弯段3、下弯段2、下平段4相应仓面，通过预埋铁丝与混凝土垫块扎紧，根据高程、中心控制点线进行焊接并挂线，钢筋焊接的搭接长度：单面焊为10d、双面焊为5d；

6、位于底拱的分布钢筋采用载重拖板车运送至上弯段3、下弯段2、下平段4相应仓面，通过挂线绑扎搭接置于受力钢筋的内侧，钢筋绑扎的搭接长度：受拉为40d、受压为30d。

步骤七：上弯段、下弯段、下平段模板安装

1、采用弧面定型钢模板，型钢、钢板和螺栓均采用q235号钢，钢模板面板厚度大于2.5mm；

2、进行钢模板拼装，错台小于1.5mm，间隙小于2mm，孔位公差±0.5mm，孔距±1mm；

3、清理模板面板，并均匀涂抹脱模剂，在模板底口粘贴双面胶，进行模板安装，在安装过程中，边组装、边矫正，校正垂直度平整度及起层高程；

4、定型钢模板采用定向钢拱架、纵向φ48mm钢管φ12mm拉筋进行加固，拉筋采用定位锥套进行加固，模板拆除后，采用预缩砂浆进行锥套处理。

步骤八：上弯段、下弯段、下平段预埋件安装

1、在斜井井壁渗水部分对于裂隙水打排水孔，安排水管引出，排水管采用φ50mm的薄壁铁管；

2、在斜井井壁渗水部分对于大面积渗水，采用排水带进行集中引截流并排出；

3、在结构缝或施工缝5处设置止水铜片，止水铜片安装采用φ12钢筋挂钩、固定架等必要的固定措施加固，止水铜片的凹槽必须安放在分缝位置，并使其与模板结合严密，止水铜片接头采用双面焊接，搭接长度不小于2cm，仓内止水铜片采用φ12mm钢筋支撑在结构钢筋上；

4、在斜井底拱以上布置接地镀锌扁钢，并预埋灌浆管，预埋回填灌浆管采用φ50mm的薄壁铁管，预埋固结灌浆管采用φ80mm的薄壁铁管；

5、设置施工缝5并凿毛处理，在施工缝5缝面设置键槽；

6、在施工缝5内设置有钢骨架53，钢骨架53呈经纬方向互相穿连结构；

7、在钢骨架53上绕设碳纤维线束52，碳纤维线束52穿连绕设在钢骨架53上，碳纤维线束52上等距套设有若干多孔微球51；

8、施工缝5内位于钢骨架53以及碳纤维线束52之间还填充有环氧灌注胶54；

9、施工缝5的端口通过橡胶止水条封闭。

步骤九：上弯段、下弯段、下平段混凝土浇筑

1、下平段4混凝土采用hbt60型拖泵泵送入仓，上弯段3、下弯段2混凝土采用高压拖泵泵送入仓，舱内两侧采用溜槽、溜管分料，下平段4边顶拱混凝土利用导管自冲天孔将混凝土输送至顶部，再分料至两侧，在两边墙接φ200mm橡胶软管，出料管口距浇筑面50~~100cm，人工牵引均下料；

2、混凝土从低到高分层浇筑，先浇筑底拱110°，再浇筑边顶拱250°范围，摊铺分层厚度为50cm，左右对称均匀下料，浇筑上升速度控制在0.8m/h；

3、混凝土振捣采用插入式振捣器振捣。振捣器在插入与退出时做到“快插慢拔”，振捣器插入间距控制在振捣器有效作用半径1.5倍以内，振捣时间为30～50秒，以混凝土不再显著下沉，气泡排出且表面泛浆为止；振捣器距模板的垂直距离不小于振捣有效半径的1/2，并不得触动钢筋、预埋件；振捣上层混凝土时，振捣棒插入下层混凝土5cm左右，保证上下层混凝土结合良好，将混凝土振捣至气泡排出且表面泛浆为止。

步骤十：混凝土养护

混凝土浇筑完毕后，12~18h及时人工洒水养护，在斜井下弯段2位置用帆布搭设挡风门帘，底拱混凝土可采用麻布覆盖，防止“穿堂风”对混凝土质量的影响；斜井直段1在滑模上装一根高压水管进行，养护从滑模以下5m开始；并拆除堵头模板，边顶拱混凝土采用简易养护台车洒水养护，在干燥、炎热的气候条件下，间歇性喷雾养护，营造仓面小气候，保持混凝土湿润，养护超过28天后，即得成型混凝土。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。