一种隧洞拱顶混凝土振捣的施工方法与流程

本发明属于隧道衬砌施工技术领域，尤其涉及一种隧洞拱顶混凝土振捣的施工方法。

背景技术：

水工隧洞多数使用钢模台车进行混凝土衬砌，在混凝土浇筑时使用钢模台车自带的附着式振捣器在模板之外进行振捣即可。然而随着水电行业的发展，隧洞混凝土衬砌厚度越来越大，使用附着式振捣器仅能将靠近模板的混凝土料振捣密实，而无法将外围的混凝土料全部振捣密实。

随着水电行业的大力发展，水利发电站规模越来越大，引水隧洞洞径越来越大，隧洞衬砌混凝土厚度也逐渐增大，衬砌厚度超过60cm的隧洞已屡见不鲜，有的甚至超过80cm。针对衬砌厚度较大的隧洞，拱肩以下部位可以在进料口使用插入式振捣器与附着式振捣器联合振捣，能够将混凝土振捣密实；但顶拱混凝土由于无法在进料口使用插入式振捣器，只能使用附着式振捣器在模板之外进行振捣，振捣效果无法保证。如果采用大功率附着式振捣器，虽然能够提高顶拱混凝土料振捣效果，但也容易造成衬砌台车变形甚至垮塌，大大增加了工程质量风险和安全风险。

如中国专利申请号为:cn201611078266.3的专利公布了一种隧洞仰拱混凝土衬砌滑模及施工方法，滑模模板的四周设置有垂直于滑模模板的护板，滑模模板与护板连为一体，滑模模板上设置有加强筋，滑模模板的几何形状与隧洞仰拱的形状相同，左补料斗贯穿设置在滑模模板的左侧，右补料斗贯穿设置在滑模模板的右侧，滑模模板上设置有卷扬机和平板振动器。隧洞仰拱混凝土衬砌滑模的施工方法包括滑模滑行轨道部位整平处理，滑模定位，连接滑模滑行动力装置，混凝土浇筑，混凝土表面人工精平。但是该发明没有适应拱顶混凝土的振捣施工，施工效果无法保障。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种隧洞拱顶混凝土振捣的施工方法，通过采用附着式振捣和插入式振捣相配合的方式，提高振捣质量。

本发明解决问题的技术方案是，提供一种隧洞拱顶混凝土振捣的施工方法，具体包括如下步骤：

步骤1，测量划线：

沿隧道轴线方向在拱顶中央划线，并沿线两侧各45-75°位置划两条侧边线，将两条侧边线之间的位置作为拱顶施工范围；

步骤2，预设波纹管：

在拱顶施工范围内，沿隧道环向每隔60cm距离布置1根φ80mm波纹管，波纹管中心距离衬砌模板50cm，每根波纹管沿隧洞轴线方向贯穿整个12m长的仓号；

在波纹管所对应的隧洞顶拱位置沿波纹管纵向每1.0m安装一根φ20插筋，插筋入岩20cm，插筋露出岩面长度比波纹管与岩面的距离长10cm；使用φ3.5mm铁丝将波纹管与插筋绑扎固定；

步骤3，安装衬砌模板：

将衬砌台车行走至需要衬砌的洞段，调整衬砌台车轴线，使砌台车轴线与洞轴线方向重合；开启衬砌台车液压顶撑设备，将衬砌模板顶撑至衬砌轮廓线位置；安装本仓端头处的衬砌模板，在端头处的衬砌模板上开孔，将预埋的波纹管管口穿出；

步骤4，浇筑混凝土：

使用混凝土罐车自拌和站运输混凝土料至工作面，混凝土输送泵将混凝土料经衬砌台车进料口输送至仓号内，浇筑混凝土，衬砌台车两侧混凝土料均匀上升，高差小于0.5m；

步骤5，附着式振捣：

在衬砌台车上设置附着式振捣器，每2.0m布置一环，每环8个，设置6环，合计48个，与衬砌台车焊接固定；浇筑混凝土料每上升30cm使用附着式振捣器振捣一次，振捣器每次开启一个，振捣时间为20s；

步骤6，插入式振捣：

针对顶拱范围的混凝土料，使用附着式振捣器振捣完成后，再使用直径30mm的插入式振捣器伸入至波纹管通道内对外围混凝土料进行振捣，有效插入长度大于仓号长度；

步骤7，灌注波纹管：

灌浆管一端连接灌浆泵，另一端插入至波纹管底部，向波纹管内送浆，灌浆管随灌注砂浆的行走速度缓慢向外拔出，将波纹管内灌注密实；一根波纹管灌注完成后进行下一根波纹管灌注；重复前述步骤依次对所有波纹管进行灌注；

步骤8，拆模后处理：

衬砌的混凝土和灌注的砂浆强度达到70％后可以拆模，端头模板拆除后，将裸露在混凝土表面的波纹管端头使用磨光机割除，进入下一循环。

进一步地，步骤2中，拱顶混凝土大于80cm时，埋设2～3层波纹管。

进一步地，步骤2中，插筋采用电锤造孔，植筋胶锚固。

进一步地，步骤3中，衬砌台车行走至需要衬砌的洞段之前，安装该洞段钢筋、止水带等预埋件。

进一步地，步骤6中，插入式振捣具体步骤为：将插入式振捣器自穿出端头模板的波纹管管口直接插入至波纹管管底，开启插入式振捣器，在管底部位振捣20s，被振捣处的混凝土料表面出现浮浆并且不再有气泡冒出停止；然后向外拉50cm，再次振捣20s，如此反复操作，直至插入式振捣器全部拉出，此根波纹管振捣结束；一根波纹管振捣结束后再振捣下一根波纹管，重复以上操作，直至所有波纹管全部振捣完成。

进一步地，步骤7中，波纹管灌注砂浆完成后应将管口封堵严密。

进一步地，所述步骤1中还包括采用隧道断面仪对隧道内轮廓的数据进行采集的步骤；对隧道中的能影响到衬砌模板的突起部分进行磨平处理以利于衬砌模板的安装；对隧道中的凹陷部分进行混凝土的填充以防止衬砌模板安装后形成空隙。

进一步地，所述步骤4中还包括对浇筑的混凝土进行压力监测的步骤。

进一步地，所述步骤4中，浇筑混凝土包括：硅酸盐水泥300-380份、骨料850-1000份、砂子450-550份、水玻璃200-220份、玻化微珠8-12份、粉煤灰50-150份、钢纤维40-80份、丙凝3-5份、聚羧酸高性能减水剂2-3份，上述各成分均按质量计。

本发明的有益效果是：

1、本发明所述隧洞拱顶混凝土振捣的施工方法，主要使用波纹管、钢筋、铁丝、水泥、砂子等常规材料；操作方便、耗时较少，不会对施工进度造成影响。

2、本发明所述隧洞拱顶混凝土振捣的施工方法，不受衬砌混凝土厚度限制，对于衬砌厚度较大的拱顶混凝土，通过在拱顶范围埋设多层波纹管实现振捣密实；而对衬砌较长的仓号通过增加预埋波纹管的长度和插入式振捣器软轴的长度来实现操作。

3、本发明所述隧洞拱顶混凝土振捣的施工方法，在拱顶混凝土振捣完成后，使用不低于设计混凝土标号的砂浆将预埋的波纹管通道内灌注密实，保证不会在波纹管内留下空腔而影响混凝土质量。

4、本发明所述隧洞拱顶混凝土振捣的施工方法，通过采用附着式振捣和插入式振捣相配合的方式，实现对隧洞拱顶混凝土的振捣，提高了振捣的质量。

附图说明

图1为本发明所述隧洞拱顶混凝土振捣的施工方法中波纹管设置结构示意图；

图2为本发明所述隧洞拱顶混凝土振捣的施工方法中填筑波纹管的施工示意图；

图中，1-波纹管、2-衬砌模板、3-衬砌台车、4-插筋、5-附着式振捣器、6-灌浆管、7-灌浆泵。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例

所述隧洞拱顶混凝土振捣的施工方法，具体包括如下步骤：

步骤1，测量划线：

通过水准和放线仪设备，沿隧道轴线方向在拱顶中央划线，并沿线两侧各60°位置划两条侧边线，将两条侧边线之间的位置作为拱顶施工范围。

在本实施例中，划线采用喷枪喷射红色的油漆。

步骤2，预设波纹管1：

在拱顶施工范围内，沿隧道环向每隔60cm距离布置1根φ80mm波纹管1，波纹管1中心与衬砌模板2距离50cm，每根波纹管1沿隧洞轴线方向贯穿整个12m长的仓号，其中，沿隧道环向每隔60cm是指皮尺抵近隧道户型面测量的数据。

在波纹管1所对应的隧洞顶拱位置沿波纹管1纵向每1.0m安装一根φ20的插筋4，插筋4入岩20cm，插筋4露出岩面长度比波纹管1与岩面的距离长10cm，如：隧洞顶拱衬砌厚度为80cm，需要将波纹管1固定在与衬砌模板2距离50cm的位置，波纹管1与岩面的距离为30cm，则插筋4露出岩面的距离应为30cm+10cm＝40cm，插筋4采用电锤造孔，植筋胶锚固。使用φ3.5mm铁丝将波纹管1与插筋4绑扎牢固，防止在顶拱混凝土振捣时波纹管1发生位移。绑扎时要确保波纹管1通透、平直、无损坏。

拱顶混凝土大于80cm时，埋设2～3层波纹管1。

步骤3，安装衬砌模板2：

安装该洞段钢筋、止水带等预埋件，将衬砌台车3行走至需要衬砌的洞段，调整衬砌台车3轴线，使其与洞轴线方向重合；开启衬砌台车3液压顶撑系统，将衬砌模板2顶撑至衬砌轮廓线位置。安装本仓端头处的衬砌模板2，端头处的衬砌模板2为圆环形，将衬砌台车3两端封堵牢固、严密。在端头处的衬砌模板2上开孔，将预埋的波纹管1管口穿出端头处的衬砌模板2。

步骤4，浇筑混凝土：

使用混凝土罐车自拌和站运输混凝土料至工作面，混凝土输送泵将混凝土料经衬砌台车3进料口输送至仓号内。浇筑过程中，保持衬砌台车3两侧混凝土料要均匀上升，高差不超过0.5m。

步骤5，附着式振捣：

衬砌台车3自带附着式振捣器5，每2.0m布置一环，每环8个，合计48个，与衬砌台车3焊接牢固。混凝土料每上升30cm使用附着式振捣器5振捣一次，附着式振捣器5每次只能开启一个临近位置的的附着式振捣器5，防止衬砌台车3变形。振捣时间控制在20s，被振捣处混凝土料表面出现浮浆并且不再有气泡冒出时停止振捣。

步骤6，插入式振捣：

针对顶拱120°范围的混凝土料，使用附着式振捣器5振捣完成后，再使用插入式振捣器(图中未示出)伸入至波纹管1通道内对超过50cm厚度外围混凝土料进行振捣，插入式振捣器直径30mm，有效插入长度大于仓号长度，至少12m。

将插入式振捣器自穿出端头模板的波纹管1管口直接插入至波纹管1管底，开启插入式振捣器，在管底部位振捣20s，被振捣处的混凝土料表面出现浮浆并且不再有气泡冒出时停止；然后向外拉50cm，再次振捣20s，如此每次向外拉50cm，直至插入式振捣器全部拉出，此根波纹管1振捣结束；一根波纹管1振捣结束后再振捣下一根波纹管1，重复以上操作，直至所有波纹管1全部振捣完成。

步骤7，灌注波纹管1：

灌浆管6一端连接灌浆泵7，另一端插入至波纹管1底部，向波纹管1内送浆，灌浆管6随灌注砂浆的行走速度缓慢向外拔出，将波纹管1内灌注密实；一根波纹管1灌注完成后进行下一根波纹管1灌注；重复前述步骤依次对所有波纹管1进行灌注。波纹管1灌注砂浆完成后应封堵严密。

步骤8，拆模后处理：

衬砌的混凝土和灌注的砂浆强度达到70％后可以拆模，端头模板拆除后，将裸露在混凝土表面的波纹管1端头使用磨光机割除，然后进入下一循环。

在本实施例中，所述步骤1中还包括采用隧道断面仪对隧道内轮廓的数据进行采集的步骤，尤其是对拱顶施工范围进行采集，了解拱顶施工范围的平整度；对隧道中的能影响到衬砌模板的突起部分进行磨平处理以利于衬砌模板的安装；对隧道中的凹陷部分进行混凝土的填充以防止衬砌模板安装后形成空隙。

对于突起部分和凹陷部分分别采用不同的标记信号进行标注，以便于后期不同的处理方式。

在本实施例中，所述步骤4中还包括对浇筑的混凝土进行压力监测的步骤。通过压力传感器采集混凝土的压力以获知混凝土的灌注情况。

在本实施例中，所述步骤4中，浇筑混凝土包括：硅酸盐水泥300-380份、骨料850-1000份、砂子450-550份、水玻璃200-220份、玻化微珠8-12份、粉煤灰50-150份、钢纤维40-80份、丙凝3-5份、聚羧酸高性能减水剂2-3份、页岩陶砂30-40份和180份的水，上述各成分均按质量计。

作为本实施例的一种改进，在隧道的底部设有至少1根φ80mm波纹管1，在进行插入式振捣的步骤之前，先对在隧道的底部设有的波纹管1进行振捣。其中，隧道的底部设有的波纹管1依旧可采用插筋绑扎。

作为本实施例的一种改进，可以采用多台插入式振捣器同时进行振捣作业。

本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书界定。