预应力混凝土衬砌（共8篇）
预应力混凝土衬砌 篇1
1 问题的提出
为解决辽宁中部地区水资源短缺问题，辽宁省在十一五期间兴建了大伙房水库输水工程。输水工程是由一期的8 5.4km的隧洞和二期的25.5km隧洞以及260km的管线组成，隧洞施工占总工程量的比重较大，而且隧洞施工受地质及工艺条件的限制，施工难度较大，客观上要求我们必须对施工艺进行改进。
隧洞工程位于辽宁省东部丘陵向辽河平原的过渡带，隧洞埋深较浅，围岩风化严重，沟壑密集，地下水发育不良地址段比例大，Ⅳ～Ⅴ类围岩比例达44%。这种地质特点不但加大了隧洞开挖难度，而且对有压隧洞的受力状态极端不利，所以采用了双层双圈无黏结后张法预应力混凝土衬砌。而此设计结构在我国目前尚无成熟的施工工艺，因此我们成立了专题研究小组进行攻关——即大伙房水库二期输水工程中，有压隧洞预压力混凝土衬砌的工艺研究与应用。
2 工艺研究的主要内容
2.1 隧洞开挖断面的确定
隧洞设计为圆形断面。由于采用钻爆法施工，考虑施工的可能性（出渣，喷锚，绑扎钢筋，浇筑混凝土等交通需要），必须先将开挖断面设计为马蹄形，待一期支护完成后，用帖角混凝土将马蹄形修成为接近圆形，才可以进行预应力混凝土衬砌，这样可保证衬砌厚度的均匀性，同时也就保证了预应力的均匀性。
2.2 应用全圆针梁模板台车使衬砌混凝土一次成型
全圆针梁模板台车的特点是，将全圆模板支撑在针梁上，针梁的支撑柱立在混凝土浇筑面外，这样可以做到整个12m浇筑段全圆衬砌一次完成，没有施工纵缝；保证了衬砌的整体性，提高了抗拉能力。
2.3 钢绞线的编束与定位
预应力钢绞线的长度，排列、位置是需要非常准确的，而且还要保证在施工中不变形、不移位、这样才能保证后期张拉的安全和混凝土预加压力的均匀性，是预应力施工的关键环节。
经过现场试验，我们总结出了钢绞线厂家定尺，洞外编束，架立筋定位，用F型托架固定的施工流程；确保了混凝土浇筑时钢绞线不走形，不变位，保证了后期张拉的安全与质量。
2.4 锚具槽的位置、尺寸和拆装结构
锚具槽是预应力张拉的部位，它的位置要便于后期预应力张拉，锚具防腐与锚具槽的回填。此外更重要的还要考虑布置的均匀性，不能过于影响预应力分布的规律性。
最后将锚具槽位置定位于反拱中心40°夹角，两侧布置；槽长130cm、宽20cm、槽深22cm间距38.6cm。由于锚具槽数量太多（约2 7 5 1 0个） (见图1) 。
为经济和快速施工，采用了拆装式钢模板结构。
2.5 预应力混凝土衬砌参数确定实验
施工前在刘山出口选择两个洞段（每段12m）进行实验，埋设了锚锁测力计，钢筋应力计、混凝土应变计、混凝土表面应变计、测缝计、土压力计等，目的是通过实验确定预应力筋张拉时与管壁的摩擦系数、张拉端偏转器摩阻损失、预应力筋的各级拉力下的伸长值以及预应力筋安全的分级张拉程序等。
通过实验测定的预应力筋张拉时与管道壁的摩擦系数μ=0.0533～0.0551，μ的平均值为0.0544，千斤顶和整体变角器的摩阻测试损失不大于9%，预应力张拉荷载以拉力为主，伸长值校核为辅。张拉程序为左侧锚具槽0～50%设计荷载；右侧锚具槽0～1 0 0%设计荷载；左侧锚具槽50%～100%设计荷载，经过实测在张拉应力为1.03бcon (即设计应力) 预应力筋实测伸长值为：内层237.9mm、外层244.1mm、平均值241.0mm, 作为施工控制值。
2.6 钢绞线与锚具夹片硬度合理匹配试验
根据邱姆锚具公司提供环锚块厚度100mm，进行了锚具夹片的硬度匹配实验。目的是钢绞线预应力筋的锁定是靠锚具夹片将钢绞线咬死，其关键是钢绞线与锚具夹片硬度匹配，夹片的硬度要大些才能咬住钢绞线后不滑丝，但夹片的硬度不能过大，否则可能将钢绞线咬断，而使预应力失效。经过多次的实验，确定钢绞线与夹片的硬度的合理匹配值为100:110～100:115。
2.7 无黏结预应力筋的张拉
无黏结预应力筋张拉，是预应力混凝土衬砌的关键性工艺环节。
首先是设备选用与校正，所选的千斤顶和整体变角器的磨阻测试损失不得大于9%，张拉千斤顶采用穿心式双作用千斤顶，额定张拉吨位为张拉力的1.2～1.5倍，张拉前应进行校正。
在混凝土强度达到设计强度的100%时，衬砌回填灌浆与阻水灌浆结束后，方可进行预应力钢绞线束的张拉，张拉以一个衬砌段（12米）为一个作业单元。
张拉一般要求：最大的拉应力不宜大于0.7 5 f p t k (f p t k=1 8 6 0 M p a）即1395Mpa，锁定前锚具处每束锚索的张拉力为1150kN；锁定后锚具处每束锚索的张拉力为1100kN。
张拉荷载主要以控制拉力为主，伸长值校核为辅。张拉应均匀加荷，加载速度按无黏结筋应力增100Mpa/Min的速度为宜。张拉起始应力为0.1～0.2бcon (设计应力）达到1.03бcon为止，且满足伸长要求时进行锚固。
全部张拉锁定后24小时，经检查无滑丝后，即可进行防腐及回填。
2.8 锚具与钢绞线防腐
锚具与钢绞线防腐是确保工程耐久性至关重要的环节，如果只依靠锚具槽二期混凝土回填来进行对锚具与钢绞线的防腐，可能由于一、二期混凝土结合质量整体性较差，形成水的渗透通道，而腐蚀锚具与钢绞线，此外二期混凝土为非预应力区，是整个预应力体系的薄弱部位，承受内水压力时产生拉应力，经分析二期混凝土可能出现结合缝隙与受拉裂缝而导致渗水，影响锚具与钢绞线的使用寿命。
基于上述原因，我们采用了内部封锚防护技术，确保无黏结预应力体系的安全与耐久性。
防腐材料采用的是SLF-2型高分子液体环氧涂料，其主要工艺流程：钢绞线表面除油，除锈，固定密封灌注套管—调配SLF双组分涂料—高压无气设备灌注—养护。
2.9 锚具槽回填
锚具槽回填采用微膨胀C40混凝土，膨胀量控制在1.0～2.0×10-4。回填混凝土前，将槽内凿毛处理，用高压水清除浮渣，在槽壁涂刷混凝土黏结剂，以保证新老混凝土接合良好，外露的回填混凝土表面必须抹平压光。
3 结论
大伙房水库输水二期工程经过4年6个月紧张施工，于2010年8月已全部完成，并通过了水利部安全鉴定与验收，目前大伙房水库的水已输送到营口。
通过我们的研究与实验，对有压隧洞预应力混凝土衬砌，总结出了一套技术先进，操作安全，质量保证，经济合理的施工方法与工艺，是继黄河小浪底水库泄洪洞之后，第二个成功的范例，为我国今后有压隧洞预应力混凝土的使用与推广，起到示范作用。
摘要：有压隧洞预应力混凝土施工面临施工不便和环形支撑的不利条件, 施工难度较大。本文通过大伙房水库输水工程的实践, 总结了有压隧洞预应力混凝土衬砌施工的关键工艺。介绍了开挖断面的确定、全圆混凝土衬砌一次成型、钢筋束定位以及无黏结预应力筋的张拉等关键工艺;可供从事有压隧洞施工的工程技术人员参考。
关键词：有压隧洞,工艺,研究
参考文献
[1]水工隧洞设计规范.SL279-2002
[2]无黏结预应力混凝土结构技术规范.JGJ92-2004
[3]锚杆喷射混凝土支护技术规范.GB50086-2001
[4]水工建筑物水泥灌浆施工技术规范.SL62-1994
[5]水工混凝土施工规范.DL/T5144-2001
预应力混凝土衬砌 篇2
1衬砌混凝土技术概述
百度百科中，衬砌指的是为防止围岩变形或坍塌，沿隧道洞身周边用钢筋混凝土等材料修建的永久性支护结构。衬砌技术通常是应用于隧道工程、水利渠道中。衬砌简单说来就是内衬，常见的就是用砌块衬砌，可以是预应力高压灌浆素混凝土衬砌。衬砌混凝土技术在渠道工程施工中的应用一般包括两个方面:
1)地基处理方面。衬砌混凝土技术能够在渠道工程施工中得到应用主要是靠地基处理。渠道工程施工中应用衬砌混凝土技术时，要注意的是，在开始实施防渗施工前，工程相关的实施人员应该全面了解实施现场地基的具体情况和细节，除此之外实施人员还应进行科学放样的尺寸来绘制地基，在绘制过程中必须以工程实施目的和要求作为参考，确保绘制后的作品有作为以后工程设计参照的价值。另外，进行开挖渠道选择的时候，为了保证开挖的合理性，施工人员应该根据实际情况，考虑地形因素，对不同的地形采用不同的渠道开展开挖工作，并且对于个别特殊的渠道应该根据实际情况来进行填方施工。在进行填方施工前一定要先完成开挖工作，确保地基含水量通过自然风干减少，从而保证在夯实地基的前提上有序开展工程实施行动，有效提高衬砌混凝土技术在渠道工程施工中的应用效果。
2)模板工程方面。要保证衬砌混凝土技术在渠道工程施工中的合理应用，必须考虑模板工程的辅助作业，衬砌混凝土技术离不开模板工程的辅助。一般来讲，模板工程的辅助功能主要体现在对于新进行浇筑的衬砌混凝土，模板工程能有效帮助它成型和支撑。模板工程不仅能够改善渠道工程的施工质量，还能显著提升衬砌混凝土的自身强度，有着良好的效果。虽然模板工程只是衬砌混凝土技术的辅助作业，但它是必不可少的工程，能够发挥重要的作用。因此在渠道工程施工中，必须重视模板工程。为了保障模板工程的辅助作用能够以最大程度的效果显示出来，在具体工程实施进行的过程中，必须保证相关工作人员工作态度严谨负责，并且要求相关负责人员在模板拼装过程中能够保证模板拼接的严密性和准确性，防止漏浆问题的出现，确保模板表面的平整性，防止模板表面出现过大的变形。施工人员必须依据相关规定要求，进行模板安装的工作，将安装偏差控制在水工混凝土施工规范规定的范围内，避免因安装不合理而导致的一系列不必要的问题，促进衬砌混凝土技术应用效果得到有效的提升。
2衬砌混凝土技术在渠道工程施工中的应用要点
衬砌混凝土技术在水利渠道工程中的应用是一项复杂的、系统性的工作，需要注意很多方面的内容。在渠道工程施工中应用衬砌混凝土技术时，首先要确保的是施工前已经进行了渠道的防渗处理，这样能够保证新土填方工作顺利进行，以及地基夯实得到保障。同时，为了实现衬砌混凝土技术取得良好的应用效率这一目标，提高工程施工质量，必须对已经进行了防渗处理的渠道进行必要的清理工作，将渠道中堆积的淤泥和垃圾等杂物彻底清除。另外，渠道工程施工的工作主要包括确定混合比、混凝土浇筑、养护工作和工程质量控制等方面的内容。以下从这几个方面进行具体的分析:
1)确定合理的混凝土配合比。混凝土配合比的合理度是渠道工程施工中衬砌混凝土技术应用的前提，直接影响了工程项目施工的质量。合理的配合比，指的是混凝土的配合比既能满足水利工程的技术设计指标要求，又能够满足相应的施工要求。在渠道工程施工中混凝土配合比的合理性，可以通过相应的实验科学性验证其可靠性和工程强度。有关单位应该严格依据签发的配料单进行相关的配料作业，审核后才能使用，严禁相关施工人员私自修改。如果在进行配料的过程中出现漏配或错配问题，这些审批了的材料应禁止其进仓或用作他处。
2)混凝土浇筑。混凝土浇筑对于衬砌混凝土技术在渠道施工工程中的应用有着重要的影响。渠道工程施工人员应注意，在进行混凝土浇筑过程中，首先进行施工基础面的彻底清理，将面上杂物清扫干净后，才能进行正常的施工作业。另外，对于纵缝，施工人员可以不对其凿毛，但必须冲洗纵缝，以方便正常进行灌浆施工。
3)养护方面。对于衬砌混凝土技术的应用来说，养护方面是它重要的一部分，科学的养护方法能够有效提高渠道工程施工质量。对于渠道工程，它存在的问题有结构壁薄以及外露面积大，在实际的养护工作中，负责养护的人员应该针对它的特点进行养护工作。养护人员可以利用湿润的草帘或者芦席将混凝土的表面覆盖起来，达到降低混凝土内部和表面温差的目的，进而避免因温差导致混凝土变形或出现裂缝。
4)工程质量控制。衬砌混凝土技术在渠道工程施工中应用的重要目的就是为了提高工程质量。因此，在施工过程中应合理选择施工材料，保障配合比的合理性。另外，在实际的施工过程中，还要重视加强施工过程中的质量管理，控制好工程质量。
3结语
预应力混凝土衬砌 篇3
为了满足交通运输的基本条件, 建设施工单位需要在山区地区挖掘相应的隧道, 而隧道的形状也随着地质条件、环境条件、交通运输条件的差异而明显不同, 在众多的影响因素中, 衬砌混凝土的温度应力数值的影响比重大, 下面将具体的探讨二者之间的关系, 以全面提高隧道的施工质量, 保证山区交通运输的通畅和安全。目前我国交通建设施工过程中主要建设两种种主要的隧道形状, 其一是圆拱直墙式隧道, 其二是圆形隧道, 二者应用的环境不同, 因此相应的应力数据也存在差异。
1 圆拱直墙式隧洞
假定计算考虑的荷载、初始条件和边界条件以及单元材料模式均不变, 只有隧洞的形状发生改变, 围岩和衬砌仍然采用空间8结点六面体等参单元, 根据结构和荷载的对称性, 截取衬砌段1/4作为计算对象, 衬砌底板表面高程为0.00米, 围岩厚度取10倍洞径, 共划分三维块体单元5160个, 包含6285个结点。具体模型和衬砌中央横断面图见图l和2。
1.1 温度场分析
中央横断面顶拱中垂线处比其他地方厚。这种情况可以理解为其它如方形、门洞形的超挖。据研究, 超挖处的水化热温升将更高, 对温控更不利。相比之下, 隧洞为圆拱直墙式洞型时, 由于中央横断面顶拱中垂线处没有比其它断面处厚, 故温度最高点没有出现在顶拱中垂线处, 而是出现在中央横断面4m和7m处衬砌分块浇筑的墙中央处。4m处的墙中央最高温度最高, 达41、5276℃, 比7m高处的墙中央最高温度41.1574l℃高出0.3702℃。但跟基本工况时相同位置的最高温度41.6014℃比相差不大, 比基本工况最高温度42.9876℃降低了1.46℃。
1.2 应力场分析
从分布图可以看出, 跟基本工况比, 在中央横断面边墙处, 拉应力大小及变化基本相同, 应力最大值出现在高程为4m和7m边墙处, 由于形状变为圆拱直墙式后顶拱为圆弧形, 衬砌边墙到衬砌顶部变化过程相对变缓, 与基本工况相比, 没有了应力集中区, 有利于应力的控制。
2 圆形隧洞
隧洞的形状变为圆形, 计算考虑的荷载、初始条件和边界条件以及单元材料模式均不变, 围岩和衬砌仍然采用空间8结点六面体等参单元, 根据结构和荷载的对称性, 截取衬砌段1/4作为计算对象, 衬砌表面最低处高程为0.00米, 围岩厚度取12倍洞径, 围岩底部深度取3倍衬砌厚度。衬砌共划分三维块体单元4032个, 包含4925个结点。具体模型和中央横断面图见图5和图6.
2.1温度场分析
经过计算可知, 圆形隧洞衬砌中后期温度分布较均匀, 前期温升阶段, 最高温度区集中在第二块衬砌段, 最高温度为42.2℃, 在第2天出现在第二块衬砌的的墙中央处, 比基本工况条件下最高温度区-中央横断面顶拱中垂线处的最高温度42.9876℃仅低了0.7876 0C;最高温度区和基本工况相比, 比基本工况大且温度分布均匀。
2.2 应力场分析
从上面列举的隧道模型图和中央横断面尺寸图的分析, 我们能够发现, 圆形隧道主要由三块衬砌构成, 三块衬砌的受重情况不同, 其中起主要受重能力的是位于中间的衬砌, 且偏向它二分之一的位置, 该段衬砌也称之为第二段衬砌。相对于中间位置的衬砌而言, 其余两块的衬砌位置受力相对较小, 而且呈对称分布, 两端的受力基本平衡, 这也间接的保证了隧道的质量, 降低了坍塌的安全隐患。根据结构的对称性, 取衬砌中央横断面上典型位置-第一段衬砌中央部位和3.5m高程处代表性的点进行分析。由计算结果可知, 第一、三两段不论是产生的压应力还是产生的拉应力都相对小得多, 基本可以满足混凝土的抗拉强度要求;中间第二块衬砌产生的压应力和拉应力都相对比较大, 中后期的拉应力超出了抗拉强度要求。
3 隧道形状与衬砌混凝土温度应力关系的经验总结
上述的理论分析是科研人员在大量的理论研究基础上获得的, 并经过了大量的实践数据分析和处理, 得到了实践的支持, 为此上述的数据理论具有一定的科学性和准确性, 能够为未来的交通隧道建设工作提供相应的参考和借鉴, 通过上述理论的介绍, 能够总结出以下的经验教训:
3.1 圆拱直墙式洞型
圆拱直墙式洞型的属性相对较为稳定, 因此受到外界因素的影响也比较小, 从以往的施工经验来看, 衬砌混凝土温度应力关系基本不对其产生重大的影响, 换言之, 温度的变化对施工的影响不大, 因此施工难度相对较低, 施工作业人员不需要进行相应的保温举措和恒温保持, 降低了施工建设的费用, 节约了施工的工程程序, 因此圆拱直墙式洞型的利用比较广泛。当然这种隧洞形状与存在相应的局限性, 主要表现在, 圆拱形状十分规则, 顶拱处衬砌厚度不增加 (相当于不超挖情形) , 避免了衬砌厚度增大导致水化热增大, 从而致使温度应力增高的情况;圆拱直墙式洞型衬砌混凝土无陡变部位, 避免了应力集中。有利于对温度应力的控制, 相对而言, 对受力结构方面的改善更为有意义。
3.2 圆形隧洞洞型
相比于圆形直墙式洞型而言, 圆形隧洞洞型的差异性不大, 二者的相应属性和基本数据参数等都较为相似, 稍有差异的是圆拱直墙式的受力点集中在中间衬砌的二分之一段, 而圆形隧洞洞型的受力点集中在中间衬砌的三分之一处, 二者的位置存在较少的差异, 但是二者的这部分受力位置都称之为第二段衬砌部分, 而且两端的衬砌对称, 受力均匀, 呈规律性分布, 施工难度相对较低, 施工的程序也相对简化。衬砌中部约1/3部分早期最高温升和温度应力相对其它部分要大, 中间部分的中后期拉应力甚至比基本工况还要大, 远远超出了混凝土的抗拉强度;但其余两部分的拉应力则相对要小的多, 甚至还低于龄期混凝土的抗拉强度, 能够满足衬砌混凝土的温控防裂要求。
4 提高隧洞形状与衬砌混凝土温度应力关系的举措
首先, 需要建立一支具有相关专业知识和业务能力的高素质团队, 团队的成员能够独立完成隧洞形状与衬砌混凝土温度应力关系得分析, 并能够根据分析的数据结果给施工建设人员以蓝本。此外, 还需要对团队进行相应的业务培训和考核, 组织定期的业务培训, 学习国内外最新理论研究成果, 丰富自身的知识能力, 并对培训的结果进行考核, 实行相应的讲法制度, 对培训成绩优秀的工作人员给予工资和福利待遇等奖励, 表现突出的工作人员也可以进行职称评定等, 以调动工作人员的工作积极性。
其次, 提高工作研究人员的实践经验, 任何理论知识的学习都需要在实践中去检验, 理论知识丰富的工作人员, 其实践能力可能相对较低, 而隧洞建设是一项建筑施工作业, 实践性是工作人员的基本业务能力。
5 结语
总之, 为了保证铁路交通运输穿越隧洞的安全, 提高隧洞的建设质量, 降低安全隐患, 相应的洞型与衬砌混凝土温度应力关系的分析至关重要, 通过该项工作质量的提高, 我国的铁路隧道建设工作也将得到发展。
预应力混凝土衬砌 篇4
关键词：钢绞线,预应力张拉,锚具槽回填,衬砌
1 设计概况
大伙房输水二期工程塔峪连接段全长1 495.4 m，其中钢管外包混凝土过河段长289.1 m，预应力暗涵段长1 206.3 m。
预应力暗涵段采用普通钢筋+预应力筋衬砌，预应力筋采用高强、低松弛的环氧喷涂无粘结筋，单层单圈布置。采用普通4孔扁锚，无粘结筋锚固端与张拉端曲线段的包角为380°，另加两段直线段，预应力筋束沿管道轴向的中心间距350 mm。预应力锚索施工结束后，锚具槽内回填C40微膨胀细石混凝土，具体见图1。
2 衬砌施工方法
除了曲线处采用组合钢模板进行衬砌外，其他直线段采用针梁式全圆模板台车进行衬砌，混凝土罐车+混凝土输送泵进行混凝土输送，插入捣固棒进行振捣。施工组织:采用平行作业组织，钢筋超前安装，达到衬砌和钢筋安装同时作业。
3 主要施工工序及方法
3.1 施工工序
基底清理→外层钢筋绑扎→安设钢绞线→内层钢筋绑扎→锚具槽安装→台车定位→设置橡胶止水带、安装堵头板→监理隐蔽检查→混凝土施工→脱模→养生→张拉→防腐处理→锚具槽回填→养生，具体见图2。
3.2 各工序施工方法
3.2.1 基底清理
由于本段均为软土基础，地基承载力较差，所以在衬砌前，先将基底积水及杂物清理干净，然后施工20 cm厚C15混凝土。
3.2.2 混凝土浇筑前各工序施工
1) 钢筋加工。a．钢筋下料前，应清除钢筋表面的锈斑、油污、杂物等;b．当钢筋端部有弯折、扭曲时，应予以矫直或切除;c．根据设计钢筋长度，在洞外平整下料场地，按照设计图纸尺寸进行下料加工;d．加工好的钢筋半成品堆码整齐，并采用遮雨布进行遮挡，以防生锈。2) 钢筋安装。钢筋安装施工顺序:内层钢筋安装→外层钢筋安装→钢绞线安装→锚具槽安装，钢绞线绑扎在外圈纵向钢筋上。安装钢筋时先安装环向主钢筋骨架，再安装纵向钢筋，安装时钢筋间距、搭接长度、内外钢筋保护层厚度必须满足设计和规范要求。3) 预应力钢筋安装。根据预应力钢绞线设计安装位置，在完成外圈辅助钢筋绑扎施工后，用18号铅丝沿钢绞线周长每隔0.5 m绑扎在外圈辅助筋上。钢绞线安装完成后，按照《锚具槽内无粘结钢绞线检查程序》检查，确保安装质量，见图3。
预应力锚索安装位置的控制误差见表1。
3.2.3 暗涵预应力衬砌施工
1) 衬砌混凝土总体施工组织。暗涵衬砌混凝土采用商品混凝土 (C40 W12 F150) ，由搅拌式混凝土运输车运输，混凝土输送泵泵送入模，人工振捣。
2) 混凝土浇筑前准备。a．模板台车定位。暗涵段衬砌采用两套组合模板台车进行衬砌，台车定位由测量人员根据设计要求，确定台车中心线与设计隧洞中线吻合，高程符合设计高程。定位顺序是:先定高程，后定中线。台车定位前先对台车模板表面涂刷脱模剂，以利于混凝土脱模。b．锚具槽安装。预应力钢绞线定位安装完成后，进行锚具槽模板安装。锚具槽模板采用定型钢模板，与台车外模板固定连接在一起。为防止混凝土进入锚具槽内，锚具槽与台车外模板之间采用1 cm厚的橡胶板进行密封。c．橡胶止水带、堵头板安装。橡胶止水带安装采用U形卡固定，U形卡焊接在外层辅助筋上，间距50 cm，具体安装见图4。
3) 混凝土浇筑施工原则。混凝土入模顺序:底拱→边墙→拱部。浇筑时必须按台车预留窗口分层灌注，混凝土灌注时应对称、分层、连续施工，每层厚度控制在30 cm以下，边灌注边振捣密实;确保混凝土内实外美。
4) 混凝土施工要求。a．严格计量。每次拌和砂石均须电子称自动计量，误差控制在5%以内，各种外加剂采用标准器具掺入，误差不超过2%。b．拌和时间充足，每盘混凝土拌和时间不少于1 min，拌和现场对坍落度进行跟踪测量监控，确保混凝土的和易性。c．模型架设牢固，严密不漏浆，其强度、刚度、稳定性和严密性经自检合格并报请监理工程师检查合格后方可灌注混凝土。d．加强捣固。由有经验的捣固工专职捣固，并在施工缝处采用二次捣固工艺 (对浇筑后的混凝土在振动界限以前进行二次捣固) ，目的是消除混凝土因在细骨料、钢筋下部生成的水分和空隙。e．重视养护。混凝土灌注完毕后设专人对混凝土进行洒水养护;施工过程中对混凝土入模温度加强监控，防止混凝土水化热应力产生有害裂纹。f．混凝土施工应严格按批复的配合比施工，严格控制水灰比、坍落度、水泥用量，自动计量配料机必须经过复核，确保计量精确。g．严把原材料进料关，所有原材料进场前必须经过试验检验，合格后方可进场，从源头上确保二衬混凝土质量;原材料的堆放必须按规定进行，不得混堆。
5) 二衬混凝土的拆模及养护。二衬混凝土拆模必须根据温度情况确定拆模时间，确保无粘模现象;台车脱模移位后，应及时对锚具槽进行清理;周边直立面和底面应凿毛清除杂物，并做防护措施，以便混凝土28 d强度后进行张拉施工。混凝土脱模后，及时对混凝土进行养护，养护采用水养法。
3.2.4 预应力混凝土的张拉施工
1) 张拉施工和防腐工作的准备。a．预应力锚索的清理和检查:预应力锚索中各股无粘结钢绞线，按设计文件规定切除过长的无粘结钢绞线和剥除PC层，然后用棉纱布擦去无粘结钢绞线上的防腐润滑脂;b．无粘结钢绞线端头打磨。2) 锚具的清理和检查。锚具应进行清理和检查，并在锚板上锚孔内壁和夹片的外表面涂少量退锚灵。3) 预应力锚索防腐蚀件的清理和检查。a．按设计图注明的尺寸和数量裁切保护管;b．按设计图注明的数量备齐保护帽和保护盖;c．备齐的防腐蚀件必须清洁，并用专用箱存放、保管;d．准备好注油器械和防腐润滑脂。4) 张拉施工。a．按设计技术要求在张拉端与固定端安装无粘结环锚体系锚具及防腐蚀件;b．防腐蚀件的安装经检查正确后，将锚板安装到钢绞线上，固定端的外露钢绞线长度控制在30 cm～50 cm，再放入夹片，用人工敲平，打紧;c．张拉设备、机具的安装。按次序安装限位板、张拉装置 (偏转器) ，要求位置准确，各部件间紧密、缝隙小。千斤顶和油泵连接的高压油管要求顺直，不得盘绕，工作中保护好油管;d．张拉与测量。预应力锚索张拉的一般规定:最大张拉力不宜大于0.75fptk;张拉应分级加载，加载速度按钢绞线应力增加100 MPa/min的速度为宜;张拉起始应力为 (0.10～0.20) σcom。张拉程序:0→0.10σcom或0.20σcom→按0.2倍的级数加载→1.05σcom→持荷→锚固。测量:起始应力为0.10σcom或0.20σcom时，作张拉伸长值测量基点;逐级加载，逐级测量伸长值;超张拉后开始卸载锚固，测量回缩值;实测伸长值必须符合以下要求:0.95ΔL (计算) ≤ΔL (实测) ≤1.1ΔL (计算) 。预应力锚索张拉时为使断面受力均匀，可采用对称张拉或多级循环张拉等方式。
4 结语
塔峪连接段暗涵预应力衬砌，通过现场合理组织施工，衬砌施工进度144 m/月，平均2.5 d/循环，衬砌台车长12 m。
参考文献
[1]DL/T5083-2004, 水电水利工程预应力锚索施工规范[S].
[2]GJG18-2003, 钢筋焊接及验收规范[S].
[3]GB/T14370-2007, 预应力筋用锚具、夹具和连接器[S].
[4]GJG/T10-95, 混凝土泵送施工技术规程[S].
深埋圆形隧道双层衬砌应力分析 篇5
隧道是广泛应用于交通、水电及军事工程领域的重要地下结构。在我国的隧道工程中, 目前主要采用复合式衬砌的支护形式, 一般来说, 复合衬砌中的锚喷初期支护为主要承载结构, 围岩结构在初期支护作用下可以实现完全自稳, 二次衬砌作为安全储备作用。但在软弱围岩地段中, 二衬衬砌出现裂缝等受损现象时有发生, 即二次衬砌已不再仅仅是安全储备, 也是受力结构的一个重要组成部分。鉴于此, 分析隧道双层衬砌的应力具有重要指导意义[3,4,5,6]。
文中采用弹性力学理论, 推导出圆形隧道衬砌应力解析解, 以重庆某在建隧道工程为背景, 讨论了不同弹性参数的双层混凝土衬砌的应力分布, 希望研究成果能为类似工程提供参考。
1 圆形复合衬砌的应力分析
深埋条件下可近似认为岩体各向同性, 假设衬砌承受各向等压的均布压力P作用, 如图1 所示, Ⅰ层、Ⅱ层分别为二衬和初衬, 从内到外半径依次为R0, R1, R2; 弹性参数分别为 μ1, μ2; 弹性模量依次为E1, E2。
以平面应力为例, 轴对称情况下, 圆形隧道衬砌应力求解过程如下:
几何方程:
平衡方程:
应变表示的相容方程:
弹性阶段本构方程:
轴对称问题的应力分量形式可以求出[7,8,9]。
第Ⅰ层:
第Ⅱ层
将应力分量表达式代入基本方程可得内外层衬砌的径向位移解:
第Ⅰ层:
第Ⅱ层:
根据式 ( 5) ~ 式 ( 12) 解得Mi, Ni ( i = 1, 2) :
2 算例求解与分析
重庆某隧道, 初衬和二衬的尺寸分别为R0= 7 m, R1= 8 m, R2= 9 m, 围岩压力p = 30 MPa。考虑钢拱架支护的影响, 取初衬混凝土泊松比为 μ1= 0. 25, 弹性模量为E1= 35 GPa, 二衬混凝土的参数为 μ2= 0. 2, E2= 30 GPa。将相关参数数值代入所求的应力解析解中可得隧道初衬和二衬中切向应力和径向应力沿径向方向的分布规律。
从图2 中可以看出, 衬砌径向应力为半径的增函数, 而切向应力为阶梯递减函数。整个衬砌中, 径向应力是连续分布的, 而切向应力在初衬和二衬的交界面上出现了跳跃, 即衬砌出现了两次应力集中, 分布位于初衬和二衬的内边界, 即Ⅰ层R0= 7 m, Ⅱ层R1= 8 m处, 其值分别为54. 31 MPa, 41. 01 MPa。
将初衬和二衬按同种材料计算 ( 即是加厚的单层衬砌) , 假定围岩压力p = 30 MPa, 两层衬砌混凝土泊松比为 μ1= μ2= 0. 25, 弹性模量为E1= E2= 30 GPa, 将同种材料衬砌的应力计算结果与图2 的异质材料衬砌应力结果对比分析, 见图3。
由图3 可以看出径向应力分布差别很小, 但两者的切向应力分布却差别很大: 由同一种材料组成的衬砌的切向应力只会在内壁R0= 7 m处产生集中, 而异质材料衬砌的切向应力有两处应力集中。可通过寻找合适的材料调节内外层衬砌的应力分布, 使其每层应力分布更加均匀, 应力集中程度最小, 从而使各层材料性能能够得到充分发挥。
3 结语
1) 根据弹性力学理论, 推导出圆形隧道双层衬砌的应力解析解, 以重庆某在建隧道工程为背景, 讨论了不同弹性模量和泊松比的混凝土初衬和二衬的应力分布规律。衬砌径向应力为半径的增函数, 而切向应力为阶梯递减函数。整个衬砌中, 径向应力是连续分布的, 而切向应力在初衬和二衬的交界面上出现了跳跃, 呈现为阶梯递减, 即衬砌出现了两次应力集中, 分布位于初衬和二衬的内边界。
2) 将同种材料衬砌的应力计算结果与异质材料衬砌应力计算结果进行对比, 可以看出径向应力分布差别很小, 但两者的切向应力分布却差别很大: 由同一种材料组成的衬砌的切向应力只会在内壁R0= 7 m处产生集中, 而异质材料衬砌的切向应力有两处应力集中。研究表明可通过寻找合适的材料调节内外层衬砌的应力分布, 使其每层应力分布更加均匀, 应力集中程度最小, 从而使各层材料性能能够得到充分发挥。
参考文献
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预应力混凝土衬砌 篇6
隧洞衬砌混凝土的温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或者温差较大的区域。由于溪洛渡泄洪洞水头高、泄量大,衬砌混凝土一旦裂缝,极有可能产生空蚀导致破坏。同时,溪洛渡水电站泄洪洞有压段断面形式复杂多变,围岩为Ⅱ、Ⅲ1、Ⅲ2、Ⅳ 4类,圆形断面内径为R 7.5 m,其中前3类围岩下开挖外径为R 8.6 m,钢筋混凝土衬砌厚度为1.1 m。Ⅳ类围岩开挖外径为R 8.8 m,衬砌厚度为1.3 m。不同的围岩特性和衬砌厚度均对隧洞衬砌混凝土的温度场和应力场有显著影响。
近年来,国内外对地下工程衬砌混凝土温度、温度应力及其有关问题进行了较深入的研究[1,2],考虑到围岩特性会影响早期的温度应力,刘亚军等[3]对导流隧洞在不同围岩特性下衬砌混凝土温度应力的发展过程进行了研究。同时,郭杰等[4]对不同衬砌混凝土厚度下通水冷却效果进行了研究。此外,在混凝土坝坝后式水电站工程中,林涛等[5]在研究坝后背管结构中设置垫层对背管应力的影响中发现,设置垫层情况下,可以有效改变背管外包混凝土受力情况。而此前文献对关于隧洞衬砌混凝土在设置垫层情况下对温度场和应力场的影响研究较少。鉴于此,本文采用有限元法模拟混凝土在设置垫层的情况下对不同围岩特性,不同衬砌厚度的施工过程,进行温度和温度应力仿真分析,为类似工程设计与施工提供参考依据。
1 泄洪洞有压段衬砌混凝土温控计算资料
温控研究所需资料和参数主要包括空气温度、地温和混凝土的力学、热学、变形性能指标及围岩的力学、热学、变形性能指标等。
1.1 环境温度
环境温度主要包括气温、水温、地温和太阳辐射温升。在溪洛渡泄洪洞衬砌混凝土施工过程中,对温度场和温度应力造成直接影响的环境温度主要是气温和地温,不考虑太阳辐射影响。
(1)空气温度。
气温的年周期变化过程采用《水工建筑物荷载设计规范》(DL 5077-1997)中的余弦函数:
式中:Ta为τ时刻的环境气温;Tam为多年平均气温;A为气温年变幅;τ0为最高气温距离1月1日的天数。对于隧洞来说,气温的年变幅小于露野气温的年变幅,多年平均气温要高于露野的多年平均气温。根据洞内施工实测气温资料和当地气象部门气温资料以及隧洞气温变化的实际特点,取Tam=23.5 ℃,A=1.5 ℃。
(2)地温。
大量的气象部门实测资料和科研成果表明,地温的分布较为稳定均匀,一般地表附近接近月平均气温,地表深10 m以上基本上就是年平均气温。根据成勘院提供的围岩温度资料,泄洪洞围岩温度取值为:夏季24 ℃。
1.2 混凝土力学与热学参数
根据溪洛渡泄洪洞有压段衬砌混凝土的参数,本文衬砌混凝土的力学参数采用表1中数据,热学参数采用表2中数据。底拱为常态混凝土,边顶拱为泵送混凝土。
1.3 围岩的热力学参数
根据溪洛渡泄洪洞有压段各断面围岩参数,本文的围岩各类热学参数取值见表3,岩体的容重、泊松比、弹性模量等力学参数根据岩体的不同类别按表4选择。
1.4 垫层的热力学参数
本文采用砂浆垫层,其相应参数见表5。
1.5 抗裂安全系数
抗裂安全系数的计算公式为:
式中采用轴拉强度作为允许抗拉强度。
2 计算模型与计算方案
2.1 计算模型
计算结构段选取具有代表性的分缝长度9 m的结构段。考虑到泄洪洞在温度场和应力场计算中具有对称形状和对称的边界条件,计算对象按对称条件截取4.5 m,规定沿洞轴线方向指向洞外为z轴正向,沿z轴正向水平向左为x轴正向,铅直向上为y轴正向,以此建立三维坐标系,围岩厚度沿z轴向取4.5 m,沿径向即x轴和y轴取30 m。岩体以及衬砌结构采用8节点等参单元。垫层采用薄层单元进行模拟,单元厚度5 cm。结构断面见图1,网格模型断面见图2。
2.2 计算荷载与边界条件
衬砌段结构对称面在温度场计算中为绝热边界,属于第2类热学边界条件,在应力场计算中给予垂直该表面的位移约束;围岩周边距离衬砌段较远,给予绝热边界条件和全约束力学边界条件;模板在拆模前起法向约束作用;模板和衬砌混凝土表面,在温度场计算中需考虑钢模机车拆模前后对混凝土表面的散热影响,拆模前是光滑钢表面与空气热对流边界条件,拆模后是光滑固体表面与空气热对流边界,这些边界属于第3类热学边界条件。
在模拟分层浇筑的计算中,上下相邻两混凝土的界面及混凝土与围岩的胶结面在被混凝土覆盖以前是与空气对流散热的第3类热学边界条件,在应力场计算中该边界为自由的力学边界条件,被覆盖后,界面上的力学边界或第3类热学边界条件都消失。
计算温度场时,混凝土单元的初始温度为浇筑温度,岩体的初始温度为地温。计算应力场时,整个计算模型须先确定参考温度场即应力为零时的初始温度场,对于混凝土单元来说,取混凝土浇筑后初凝时的温度为参考温度。
2.3 计算工况
本文针对泄洪洞有压段在设置垫层下,对不同围岩特性,不同衬砌厚度进行温控分析。夏季7月1日开始浇筑底拱,表面洒水28 d,边顶拱在底拱浇筑完30 d后开始浇筑,表面洒水28 d。3种方案均采用的基本工况为:浇筑温度18 ℃,通制冷水16 ℃,通水15 d。方案见表6。
3 成果分析
3.1 衬砌混凝土温度场分析
由于底拱和边顶拱的最高温度和最大内表温差一般都出现在其中央断面处,故以底拱和边顶拱中央断面代表点为例,其最高温度和最大内表温差如表7所示,边顶拱中央断面中间点温度历时曲线如图3所示。
图3表明,从开始浇筑之日起,衬砌混凝土温度场一般经历了水化热温升、温降、随环境气温周期变化3个阶段。
对于衬砌断面不同部位,各个方案下,底拱代表点的最高温度均低于边顶拱代表点的最高温度,同时,底拱的最大内表温差也低于边顶拱的最大内表温差。
(1)不同围岩特性的比较。方案1和方案2比较可得,方案1(较好围岩)代表点的最高温度与方案2(较差围岩)代表点的最高温度基本相同,同时,方案1的最大内表温差与方案2的最大内表温差也基本相同。此外,从图3可以看出,方案1和方案2的温度历时曲线基本重合。所以说,不同围岩弹性模量下,相同温控措施下衬砌混凝土温度场大致相同。
(2)不同衬砌厚度的比较。方案2和方案3比较可得,以边顶拱为例,方案2(衬砌厚度1.1 m)代表点的最高温度比方案3(衬砌厚度1.3 m)代表点的最高温度低1.4 ℃。同时,方案2边顶拱的最大内表温差比方案3的最大内表温差低1.8 ℃。此外,从图3边顶拱温度历时曲线可知,方案3的温度历时曲线高于方案2的温度历时曲线。因此,相同温控措施下,衬砌混凝土越厚,最高温度越高,最大内表温差越大。
3.2 衬砌混凝土应力场分析
根据衬砌混凝土应力分布特点及其发展规律,选取边顶拱中央断面表面点,中间点的应力值及对应抗裂安全系数值进行分析。各方案第1主应力和安全系数如表8所示。
根据计算分析,各部位的温度应力变化一般经历了压应力增长、压应力减小、产生拉应力、拉应力增长、拉应力达到最大值、拉应力减小,而后进入随气温周期变化这一过程。中间点第1主应力历时曲线见图4。
(1)不同围岩特性的比较。方案1和方案2比较如下。
表面点:从表8可知,龄期3 d时,方案1(较好围岩)的压应力比方案2(较差围岩)的压应力大0.12 MPa,拆模后,衬砌混凝土出现拉应力,龄期7 d、14 d、28 d,方案1的拉应力比方案2分别大0.11、0.30、0.46 MPa。因此,在早期3 d里,由于较好围岩对衬砌混凝土的约束大一些,衬砌混凝土产生的压应力略大于较差围岩下衬砌混凝土的压应力,而在4 d后,随着混凝土弹性模量的增大,较好围岩下的衬砌混凝土所产生的拉应力开始大于较差围岩。此外,对应最小安全系数发生在4 d,说明表面点在早期4 d时最易产生裂缝。
中间点:与表面点的规律类似。龄期4 d内,衬砌混凝土产生压应力,且较好围岩(方案1)下衬砌混凝土压应力大于较差围岩(方案2),特征龄期3 d、4 d差值分别为0.12、0.12 MPa。龄期7 d后,较好围岩下衬砌混凝土拉应力大于较差围岩,特征龄期14 d、28 d、62 d、110 d差值分别为0.25、0.39、0.32、0.36 MPa。对应最小安全系数发生在28 d,较好围岩下衬砌混凝土的抗裂安全系数小于较差围岩,说明较好围岩下衬砌混凝土中间点更易产生裂缝。
(2)不同衬砌混凝土厚度的比较。方案2和方案3比较如下。
表面点:从表8可知,在龄期3 d,方案2(衬砌厚度1.1 m)边顶拱的表面点的压应力小于方案3(衬砌厚度1.3 m),7 d后,方案2表面点的拉应力逐渐大于方案3。各龄期下拉应力差值为:14 d为0.03 MPa,28 d为0.11 MPa,62 d为0.15 MPa,110 d为0.18 MPa,之后差值变化不大。因此,在早期3 d,较薄衬砌混凝土表面点的温度小于较厚衬砌混凝土,温升小压应力小。而在7 d后,在较薄衬砌下,衬砌混凝土所产生的拉应力大于比较厚衬砌下衬砌混凝土所产生的拉应力,这主要是由于较厚衬砌混凝土对表面点的约束不如较薄衬砌混凝土对表面点的约束大。对应最小安全系数发生在4 d,说明表面点在早期4 d时最易产生裂缝。
中间点:从表8可知,龄期3～7 d里,衬砌混凝土产生压应力,且较薄衬砌混凝土(方案2)的压应力在3 d、4 d、7 d下均小于较厚衬砌混凝土(方案3)的压应力,差值为0.02 MPa。7 d后,中间点出现拉应力。在龄期7～62 d里,方案2的衬砌混凝土中间点所产生的拉应力比方案3要大,不过两者差值逐渐减小,分别是14 d为0.23 MPa, 28 d为0.21 MPa, 62 d为-0.04 MPa。在龄期62 d之后,方案2的衬砌混凝土中间点所产生的拉应力小于方案3。这说明,在早期7 d里,较厚衬砌下中间点的最高温度较高,所产生压应力较大。又因为中间点最高温度和外界温差较大,所以后期较厚衬砌混凝土所产生的最大拉应力必然大于较薄衬砌混凝土。对应最小安全系数发生在28 d。从表8看出,较薄衬砌混凝土的抗裂安全系数小于较厚衬砌混凝土,说明较薄衬砌混凝土中间点更易产生裂缝。
4 结 语
通过对溪洛渡水电站泄洪洞有压段在设置垫层下,不同围岩弹性模量和不同衬砌厚度混凝土温控方案的计算分析和比较,有以下结论。
(1)不同围岩特性条件下,相同温控措施衬砌混凝土的温度场大致相同。
此外,较好围岩会增大衬砌混凝土的最大拉应力,减小最小抗裂安全系数,即较好围岩下衬砌混凝土更易产生裂缝。因此,必须采取严格的温控防裂措施,比如基本工况浇筑温度降低2 ℃等防止温度裂缝。
(2)不同衬砌厚度条件下,温度场差别较大。
厚度大的衬砌混凝土最高温度高,最大内表温差大。从应力场分析,较薄衬砌混凝土会增大早期衬砌混凝土的最大拉应力,减小最小抗裂安全系数,说明较薄衬砌混凝土更易产生裂缝。因此较薄衬砌混凝土温控防裂措施要求严格。
综上,针对不同的围岩特性和衬砌混凝土厚度,采取合理的温控方案和温控防裂标准,使其既保证工程效益有确保工程质量显得格外重要,研究成果可供类似工程参考。
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谈混凝土衬砌渠道施工 篇7
关键词：衬砌渠道,防渗,基面施工,混凝土
引言
渠道水体渗漏是造成渠道整体功能下降的重要因素, 如果不能够针对这一问题展开有效的解决, 那么不仅影响到渠道的正常输水, 导致大量的水资源流失, 同时也会造成渠道的耐久性下降, 引发一系列问题。衬砌渠道作为当前渠道防渗的重要工艺技术, 目前已经被广泛运用在水利工程中, 本文围绕混凝土衬砌渠道施工展开讨论。
一、混凝土衬砌渠道基面施工方法概述
(一) 基面保护层开挖
基面保护层开挖是混凝土衬砌渠道基面施工的第一道工序。在进行保护层开挖时, 要注重对于渠道进行及时的修整, 以保证渠道整体结构不受破坏。修整的方式多为采用机械设备进行修整, 采用机械设备修整效率高, 但是在修整过程中, 尤其是设备在渠道坡面爬行时要注意对于渠道坡面的保护, 避免机械设备对坡面造成较大的损伤, 同时要为机械设备预留一定的操作空间。同时为了有效增强坡面防护效果, 一般需要施工人员对于坡面进行特殊工艺技术处理, 一般是间隔五米到十米预留出五到十公分的坡面保护层, 通过这样的处理, 就可以有效减少在机械设备开挖时出现超欠挖, 从而有效降低人工爆破的作业量。同时在控制削坡厚度要注意保证渠道坡面的平整度, 一般平整度不超过以5mm/2m 。
(二) 复合土工膜的铺设
在完成基面保护层开挖全部作业工序后, 经过技术人员现场检验合格后就可以安排施工人员进行复合土工膜的铺设作业。一般情况下在进行该项作业之前, 要求现场施工技术人员认真测量复合土工膜的尺寸, 并且严格按照尺寸要求预先铺好, 保证复合土工膜平整, 相互之间不存在褶皱。为了保证施工质量在进行复合土工膜预先铺设时一般要首先确定渠道水流方向, 按照该方向进行铺设作业, 同时为了保证铺设效果以及焊接质量, 要求不同层之间的复合土工膜重叠部分不低于十公分。一般情况下复合土工膜焊接工艺时选用的参数以及要求都是根据实验室实验测得的, 在焊接时候要先将底层的复合土工膜进行焊接缝合, 一般焊接缝合时采用的设备为封口机, 在封口机作业完后再使用热合机进行焊接处理;焊接工艺温度应该控制在300℃-350℃, 并且封口机、热合机焊接行走速度应该控制在0.8-1.0m/min, 这样才能够达到较好的效果。在焊接时要将温度控制在事宜范围内, 既不能够太高, 太高容易将复合土工膜烫坏, 也不能太低, 温度太低不利于复合土工膜的结合。除此之外还要控制焊接速度, 既不能太快也不能太慢。在焊接作业完成后要对于焊接质量进行检验, 一般常用充气法对于焊缝进行检测, 焊缝不漏空气则表明焊接合格, 否则进行返修。焊接完成后, 要求安排相应的管理人员对于已经作业完成的复合土工膜进行专门管理, 这样可以避免复合土工膜的被认为划伤。
二、混凝土衬砌渠道混凝土施工注意事项
(一) 混凝土水泥施工工艺控制
混凝土的成分决定着混凝土的施工质量, 因此对于混凝土的原料质量及原料级配应该按照相关标准, 从而使得混合料能够满足实际施工需要。对于混凝土中的粗集料宜采用破碎砾石、矿渣等原料。对于混凝土中的细集料可采用自然沙砾、人工砂及石块粉末, 这样就可以提高细骨料与粗骨料能够较好地进行匀和, 降低细骨料与粗骨料之间的空隙大小。可以采用矿粉、水泥、石灰粉等粉末状物质作为混凝土混合料的填充料, 不但实现了废物利用, 也提高了混凝土配比质量。
根据混凝土施工工艺要求制定详细的施工技术规定, 就混凝土的材料的选择、浇筑、质量管理给出相应的工艺控制要求, 以实现控制混凝土质量的目的。施工方案中要预留施工缝的位置, 在混凝土基本成型之后清除混凝土表面的水泥浮浆以及松动的碎石, 清理完成之后使用水进行冲洗作业;加强对于混凝土振捣的质量控制, 加强对于振捣作业人员的技术指导, 避免因为振捣方式不达标造成混凝土的质量问题。
(二) 混凝土切缝注意事项
一般进行混凝土切缝时, 为了保证切缝机正常作业, 需要实现铺设专用的切缝机行走轨道。一般切缝机的布置采用阶梯型安放形式, 在切缝时候一般是先进行横线缝隙缝合, 在进行纵向缝隙缝合。对于横线缝隙进行缝合作业时候, 应该先进行通缝的切割, 再切割出半缝, 最后进行缝隙的缝合。对于纵向缝隙缝合是, 一般是先切割坡面下部, 后切割坡面上部纵缝, 以保证缝合质量。当混凝土材料的强度达到设计强度的25% ~ 30% 后在进行切割, 不同温度条件下合适的切割时间, 见表1 渠道混凝土不同温度切缝时间控制表所示。
(三) 采用有效的混凝土养护模式
对于混凝土的养护来说, 可以采取多种有效的解决措施。例如, 可以采用新材料, 一般来说最为常用的新材料就是养护膜。就是通过选用新型可控高分子吸收材料作为覆盖材料, 从而实现对混凝土表面的有效养护。而且这种保护膜所采用的工作原理, 是通过新型有机可控高分子材料自身的水化作用, 在水分较多的时候吸收水分, 在水分较少的时候释放水分, 从而有效维持混凝土表面湿润。除此之外, 还可以采用定期检查的方式, 来对混凝土质量进行检查, 因为再高质量的材料也会受到自然环境的破坏和影响, 只有通过定期检查和维修, 才可以更好地降低问题发生的可能性。最后在整个养护周期内, 采用覆盖专用节水保湿养护膜养护模式仅仅需要浇水一次, 因此可以有效节省洒水所花费的人力、物力。与传统的油布纸、废旧麻袋、草席等养护材料相比, 专用节水保湿养护膜的节水效率超过95%。这样一来, 就可以在最大程度上保证了混凝土的质量, 促进渠道施工的顺利开展。
(四) 混凝土衬砌渠道施工过程的质量控制
作为混凝土衬砌渠道施工质量控制主体, 工作人员应该明确自己的工作责任, 强化工程质量控制意识, 完善并落实工程质量控制相关的规章制度以及规范标准, 从而为工程质量控制提供坚实的基础。在工程施工期间, 工作人员应该强化对于工程施工各个环节的有效监控, 组建专业的质量管理小组, 明确各成员的工作职责, 实现对混凝土衬砌渠道施工建设的有效监督、检查和指导验收。同时强化责任人负责机制, 明确总项目以及分项目的负责人, 从而实现混凝土衬砌渠道施工项目质量控制的层层管理。从项目管理的对象基本特点作为切入点, 积极分析项目质量控制之间存在联系, 明确控制的关键点, 找准容易导致质量控制风险多发的因素, 并且采取有效的措施进行有效的防控。结合工程控制实际情况, 进行质量控制的适时调整, 实现与工程变化的有效衔接, 不断落实全面质量控制管理过程, 强化对于分项目、分工序的有效控制。
结语:对于大型的水利工程来说, 由于建筑环境较为恶劣, 这就会给混凝土的整体性能造成巨大的影响, 造成诸如裂缝、渗水、冻裂等一系列的问题。笔者结合自己的工程实践, 就衬砌渠道基面施工方法以及混凝土衬砌渠道混凝土施工注意事项进行深入分析, 旨在为混凝土衬砌渠道施工提供实践经验。
参考文献
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多孔混凝土衬砌结构施工工艺探讨 篇8
1 工程概况
某已建隧道工程由主线及支线组成, 整体走向呈“人”字型, 具体的工程参数如下所示:主线隧道按Ⅲ类城市交通隧道建设, 采用分离式独立双洞设计, 隧道单洞宽9 m, 净高7.5 m, 洞口净间距为17m;设计起止桩号为K0+540.00~K1+900.00, 长度1440 m, 洞体走向近似为南北;支线隧道按Ⅲ类城市交通隧道建设, 采用单向单洞双车道设计, 隧道单洞宽9 m, 净高7.5 m;设计起止桩号为Y3K1+99.565~Y3K1+960.00, 长度860.435 m, 洞体走向近似为西北—东南。表1列出了隧道围岩各岩层的参数。围岩从地面起自上而下第一层为厚度16 m的残积土, 第二层为厚度13 m的强风化花岗岩, 第三层为弱风化~新鲜花岗岩。其中隧道位于第三层。
2 隧道衬砌结构预留孔道的施工方法
2.1 预留孔道的施工工艺
陈明莉[5]指出目前混凝土施工中最常用的两种施工工艺是波纹管预留孔道和橡胶抽拔棒预留孔道, 且橡胶抽拔棒无论质量还是成本都较低。衬砌管片管孔可为抛物线形或直线形, 孔道预留可采用橡胶抽拔棒, 也可采用波纹管。对于长10 m以内的孔道, 可采用单根橡胶棒从一端进行抽拔;对于长10 m以上的孔道, 可以采用2段橡胶棒分别从两端进行抽拔, 中间的连接处可以外套长30 cm的波纹管, 并用胶带密封。
张恒仁等[6]介绍了陕西奉天橡胶厂生产的一种扁体橡胶抽拔棒, 其扯断伸长率很大, 纵向伸长后径向会有较大的收缩, 在混凝土终凝后的任意时间内都可以顺利将其抽拔出。该种橡胶抽拔棒内面插有圆钢, 能保证混凝土振捣过程中, 孔道不变形, 并保证孔道周围混凝土密实;最终形成的孔道光滑顺直;可以重复使用, 性价比高。要求混凝土终凝后1小时内将橡胶棒中的圆钢拔出。
对于采用波纹管预留孔道, 它的施工好坏直接关系到构件的张拉质量。施工过程中要注意严格按照设计要求在底模上放样定位, 将钢筋牢固的安装于钢筋骨架上, 为避免砂浆进入波纹管, 在波纹管的接头处需要另加套管, 此处可用胶带将其包裹密实。
2.2 质量对比分析
陈明莉[5]对两种施工工艺进行了质量对比分析, 指出波纹管预留孔道属于埋设管道法, 它的缺点是在混凝土浇筑振捣过程中易导致其发生变形甚至破裂。抽拔式橡胶棒预留孔道, 它的缺点一是拔胶管时间过早易导致塌孔变形, 二是拔胶管时间过晚易导致拔不出, 最终成孔失败。若采取适当的措施, 上述的问题都可以避免, 所以以上两种施工方法均可以满足工程需求。由于后张法孔道的设置并非多数采用多曲线型, 而是采用抛物线或直线型, 因此不需要提前埋束, 橡胶棒也比较容易拔出, 所以以上两种预留孔道的方法都可以满足穿束的要求。
2.3 成本对比分析
陈明莉[5]对两种施工工艺的成本进行了对比分析, 指出按照现今的市场行情, 波纹管按7元/m计算, 若管道采用横向布置, 每片梁按设置100 m的孔道计算, 共需花费约700元左右。橡胶抽拔棒约每米30元, 每片梁共需要花费材料成本3000元, 但由于其可以重复使用, 若按摊销20次来算, 每片梁共需花费约150元左右。由此可以得出, 采用橡胶抽拔棒比较经济, 每片梁比波纹管节省约450元左右。
3 隧道衬砌结构预留孔道的设置及成型构造
仿照后张法预应力混凝土构件的施工工艺, 一般预留孔道净距不小于25 mm, 孔道至构件边缘的净距不小于25 mm, 且不小于孔道直径的一半。
考虑到孔道成形的方便性, 本文选用圆形孔道形式来建立多孔混凝土衬砌结构。尽量减少孔道对衬砌结构承载力的影响, 并考虑隧道衬砌结构的平面应变特性, 本文采用小孔道、密集布置于靠近隧道净空表层的方式, 取孔道直径30 mm, 将孔道圆心设置在距衬砌内表面35 mm位置处, 沿隧道纵向的间距为60 mm。孔道宜沿隧道环向设置, 不仅施工工艺较为成熟、经济性好、减轻了结构自重且孔道可以与结构的外排水设施连通, 方便其内排水。
4 结语
通过本文的研究可知:多孔衬砌结构中孔道的预留, 可以采用橡胶抽拔棒或者波纹管的方式, 施工简单, 造价低。衬砌结构孔道采用圆形小孔均匀、密集布置于隧道净空表层的方式, 且宜沿隧道环向设置, 不仅施工工艺较为成熟、经济性好、减轻了结构自重且孔道可以与结构的外排水设施连通, 方便其内排水。
参考文献
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[5]陈明莉.后张法预制16 m空心板梁中不同施工工艺的质量与成本对比分析[J].福建建设科技, 2009, (2) .
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