1、南水北调中线穿黄工程穿黄隧洞内衬边顶拱施工技术总结与启示摘要：南水北调中线穿黄工程穿黄隧洞内衬边顶拱正在紧张有序的施工之中，它所解决的各种施工技术难题对陕西省正在实施的引汉济渭工程具有十分重要的借鉴意义，引汉济渭工程工程号称“陕西省的南水北调工程” ，它的建设可缓解关中地区严重缺水制约经济发展的瓶颈问题，因此类比研究南水北调中线下穿黄河隧洞的施工技术，具有重要的现实意义和指导意义。 关键词：南水北调 穿黄隧道 施工 技术 总结 中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号： 一、工程概况 穿黄隧洞位于河南省郑州市以西 30km 处孤柏山弯横穿黄河。穿黄隧洞由由南、北岸竖井、过河隧洞和邙山隧洞
2、组成。穿黄隧洞全场 4250m。北岸竖井井深 50.5m，过河隧洞长 3450m，南岸竖井井深 39.5m，邙山隧洞水平投影长 800m。 穿黄隧洞为全圆断面，内径 7.0m，外径 8.7m。隧洞衬砌由内外两层组成，内、外衬之间设排水垫层。外衬采用先进的泥水加压盾构掘进， 7 块钢筋混凝土预制管片错缝拼装，采用 C50 高强防水钢筋混凝土，管片厚 40cm，环宽 1.6m；内衬采用现浇法施工（二次衬砌） ，为后张法预应力钢筋混凝土整体结构，采用 C40W12F200 预应力混凝土，厚 45cm，标准分段长度为 9.6m。预应力锚索间距为 45cm，每束由 12 根预应力钢绞线集束而成。底部为便
3、于运行期检修车辆通行，底部设 3.1m 宽平台。隧洞内衬共分为 454 段进行浇筑。 二、工程难点 南水北调穿黄隧洞内衬边顶拱工程 2011 年 2 月具备施工条件，但考虑内衬边顶拱为薄壁砼结构且有排水垫层、21 条波纹管、21 个预留槽模板等内部构件，降低了砼的流动性，进行了多达 8 次的地面、地下模型试验，修改 C40 砼级配为一级配，灌注砼采用顶冲法（考虑能较好排气） ，但砼浇筑均未完全成功，各种质量问题仍然存在。经行业专家及企业内部经验汇总，放弃传统钢模台车以附着式振动器振动为主的施工工艺，改用以“插入式振捣器振捣为主，附着式为辅”的施工工艺，对原有钢模台车进行改装窗口设计，最终获得成
4、功。 长距离深埋狭长隧洞竖井垂直吊运、洞内水平交通运输组织是施工另一大难点。 三、砼浇筑方案确立 穿黄隧洞内衬施工在技术难度大、组织难度大、施工难度大、进度压力大等困难重重下，2011 年 10 月 21 日22 日第 224 段试验段浇筑成功。验证了我部边顶拱浇筑方案的正确性及可行性。即采用以“常规混凝土浇筑方法，从下向上、从中间向两侧、左右对称均衡布料，左右两侧布料高差不能超过 100cm。从底板至高位槽顶采用 50-60cm/层的布料高度”的多窗口布料方式（整个台车布置有 45 个进料口） ；采用以“腰线以下采用插入式振捣为主，附着式振动为辅，腰线以上以附着式振动为主”的振捣方式（附着式
5、振动器每侧共设置 5 排，16 个，两侧共计 32个） 。 四、 排水弹性垫层施工 防排水垫层敷设采用胶粘法将排水垫层粘贴在管片上。垫层分块铺设时，搭接处应注意格栅连续，不得断开，采用绑扎丝连接牢固。敷设时，垫层应粘贴平顺、平整、牢固，并应做到无气囊、无破损、不下垂、不鼓包，不留空隙。 五、钢筋制安施工 钢筋安装：提前测设高、低位预留槽位置，并将其四边用红彩笔明显标识，钢筋安装顺序为： 安装外层钢筋架力筋安装外层分布筋穿箍筋（大致固定位置）安装加固外层主筋焊接内层架力筋安装内层主筋（穿于箍筋下）安装内层分布筋安装锚具槽自身的主筋、分布筋及加强钢筋 六、模板加固 1、堵头模板加固 根据分段缝处的
6、设计结构形式，铜止水将堵头模板分为内、外（指铜止水至管片部分）两部分。我部结合其它工程经验对不同部位的模板进行不同的加固形式。 （1）止水与管片间的模板：面板采用厚度为 10mm 竹胶或塑料面板（面板内紧贴 2cm 硬泡沫板用以补缝） 。在顶拱范围（180以上）采用对拉外撑的加固方法。即两头采用螺杆焊接在同一根分布筋上固定外模，外撑采用在管片手孔回填预埋钢筋（22 间距 1.0m，长度 50cm）作为底部支撑筋，环向采用 10x10cm 的方木与支撑筋固定环向整体受力（见图四） ，在面板的侧面经由水平支撑传递在环向方木上。 （2）止水与台车间的模板：面板采用 10mm 的钢板，端部采用螺栓与台
7、车连接，外侧用角钢斜撑。钢板与钢板接头处采用螺栓连接，环向围囹采用两根 22 的钢筋，竖向围囹采取在台车上每个模板接头处焊接4 个“U”型卡，中插入 2 根短钢管加固模板接头处。 2、预留槽处模板 预留槽处模板采用我部加固的定型钢模板，预留槽固定应牢固，防止浇筑砼时跑模。 3、钢模台车抗浮及防移位措施 钢模台车的浮力与混凝土的塌落度、浇筑强度及施工方法有密切关系。 本台车浇筑时间实际为 1518h 内，混凝土初凝时间 8h。 钢模台车设计时已考虑抗浮措施即在钢模台车的前后有四个抗浮装置，浇筑砼时将这四个抗浮液压油缸顶升至管片上；在腰线以下砼浇筑过程中严格控制砼浇筑速度且对称均衡下料，在钢模台车
8、的四个轨轮上设置楔子阻止钢模台车的前后位移。 七、砼入仓及振捣 1、入仓布料：我部在台车上布置了 5 排 42 个窗口，顶拱 3 个窗口（见窗口布置图五） 。采取从左到右，从下向上，逐层下料，随层振捣的方法。每层砼入仓采用从对应窗口进入，从中间向两头分别布料的方式（根据布料情况可调整）高位槽以下共布料 5 层，布料层高 5060cm。 超过高位槽箍筋密集区后，砼流动通道较为顺畅,左右第四排窗口及顶拱的窗口均从相应中间窗口进行布料。 封拱时混凝土泵在一定时间内（通过观察端头模板上漏浆情况判断，当顶拱处模板浆液充分外流时，判定已浇筑密实，及总方量法控制）应保持一定压力（不大于 8MPa） ，连续泵
9、入砼，使混凝土充填密实。 2、振捣方式： 在第三排窗口以下，每层按照布料窗口顺序下料后利用软轴振捣器振捣。特别是钢筋密集区、止水及锚具槽位置，采用 35 型软轴振捣棒振捣，混凝土振捣时间以混凝土表面不再显著下沉不出现气泡并开始泛浆时为准；其它部位采用 50 型软轴振捣棒振捣。振捣上层混凝土时应将振捣器插入下层混凝土 5 厘米左右以加强上下层砼的结合。 待每层窗口关闭后立即启动高频振捣器（第一、二、三层振动器）振动，时间为 30s。第四排窗口范围内采用低频振动器，分两次振动，共振动 100s。 从顶拱中间泵口下料，当剩余 15m3 时（顶拱至两侧 1.7m 范围） ，振动了 90s。当封拱完毕时
10、，再振动 180s，浇筑完毕。 模板上安装的附着式振动器布置位置见附图六，开启顺序为同排附着式振动器同时开启。 八、砼拆模及养护 浇筑完砼后，1518 小时后拆端头模板，24 小时后脱掉钢模台车，脱模后用高压水枪进行喷湿养护，养护时间为 7d。 十、启示 1、内衬施工图设计工作至关重要，要抓住细节及考虑施工环境。1）设计方案中关于弹性排水垫层中由于当初未考虑施工操作及安全等原因，造成工期严重滞后（约 350 天）及较大的经济损失；2）设计方案中分段缝的设置距离端部预留槽过近（仅 14cm） ，当初方案考虑欠妥，后期施工难度很大。此处设计无法变更，此薄弱环节存在后期隐患。3）设计分段缝处用铜止水全圆焊接进行止水，施工中较橡胶止水带难度大，建议以后设计采用橡胶止水带。 2、长距离预应力砼隧洞内衬施工工序循环多，洞内交叉作业多，工期较长，施工组织和洞内运输调度是关键，其中材料（钢筋、砼等）运输是关键中的关键，各工序有效快速衔接是保证进度的根本。 3、内衬施工钢模板台车周转次数多，钢模台车质量、台车预留窗口布设、附着式振动器布置等需全面科学考虑，能改善砼外观质量。 4、加强洞内有轨电瓶车运输、洞内用电作业安全、洞内垫层施工消防安全等是隧洞内衬安全生产管理的重点工作。 作者简介 王磊，出生年月：1982 年 12 月，籍贯：陕西礼泉，最高学历：本科，职称：助理工程师，研究方向：工程管理
