CN110005446B - 小口径隧洞预制混凝土管二衬施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小口径隧洞预制混凝土管二衬施工方法，涉及水利水电工程技术领域，该施工方法包括以下的步骤：管道的制作和安装、混凝土输送、Ⅰ序细石混凝土回填灌注、循环施工、Ⅱ序管道背后充填注浆、检查验收；本发明的有益效果是：采用预制二衬混凝土管能保证整个隧洞整体的结构质量，能大大缩短施工工期，结合遇水膨胀橡胶圈、初灌细石混凝土及二次注浆等工艺来确保整体的施工质量。
Description
技术领域
本发明涉及水利水电工程技术领域，更具体的说，本发明涉及小口径隧洞预制混凝土管二衬施工方法。
背景技术
隧道的二衬一般指在隧道的初期支护里在做一环混凝土衬砌，“二衬”是坑道施工中的一个术语。在坑道开挖时沿着掌子面向前开进，而其后已挖成的坑道四面则需要加固。“二衬”即是指经加固后的坑道四周仍需继续二次加固来做的工作。
在水利水电工程的小口径隧洞施工中，二衬施工是直接决定了整个工程施工进度和后期运行质量的关键工序。小口径隧洞是指按照规范设计的略大于最小洞径1.8米的隧洞，其施工属于有限密闭空间作业，往往距离较长，存在机械配型困难，空间狭小的问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种小口径隧洞预制混凝土管二衬施工方法，通过Ⅰ序细石混凝土回填灌注和Ⅱ序管道背后充填注浆的过程，使其接触无间隙，保证了隧洞整体的填充度，该施工方法具有速度快、操作简单的优点，通过预制二衬钢筋混凝土管，能够大大的缩短施工工期。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种小口径隧洞预制混凝土管二衬施工方法，其改进之处在于：该施工方法包括以下步骤：
A、管道的制作和安装，根据隧道的尺寸制作二衬钢筋混凝土管，二衬钢筋混凝土管上预留有注浆孔DN50和细石混凝土孔DN150，将多个二衬钢筋混凝土管依次在隧洞内进行拼接安装；
B、混凝土输送，采用混凝土泵车进行细石混凝土灌注泵送，混凝土泵车的灌注压力最大为18兆帕，水平泵送距离最大为800米，细石混凝土灌注泵送的输送钢管直径采用DN150；
C、Ⅰ序细石混凝土回填灌注：
c1、在灌注细石混凝土前，在泵送管道末端安装压力仪表，检查管道接缝处，对可能漏浆的部分进行密封和加固处理，并清理预留孔，保证灌注时排气畅通；
c2、灌注细石混凝土顺序，由隧洞的洞内至洞口方向分段进行，分段长度为50米；
c3、向二衬钢筋混凝土管的细石混凝土孔中持续灌注细石混凝土，当达到下列标准之一则视为灌注结束：相邻的二衬钢筋混凝土管的细石混凝土孔DN150漏浆严重的；或者，采取间歇性、增压灌注，泵送管道末端压力仪表压力在设计灌注压力上增加10％后，仍无法灌注细石混凝土的；
c4、施工结束后，对回填灌浆进行质量检查，使用水泥砂浆将细石混凝土孔DN150封填密实；
D、循环施工，重复上述的步骤B和步骤C，直至整个隧洞中全部完成Ⅰ序细石混凝土回填灌注；
E、Ⅱ序管道背后充填注浆:
e1、为保证二衬钢筋混凝土管、原设计初衬与回填的细石混凝土之间的接触没有间隙，保证填充度，在每节二衬钢筋混凝土管的中间拱顶90度范围对称布置两个预留注浆孔DN50；
e2、在灌注细石混凝土前，采用钻机钻眼，孔径为φ50，钻孔需穿透细石混凝土层至初衬处；
e3、在灌注细石混凝土期间采用钢管插至初衬处，钢管的管口采用反滤土工布包裹，在灌注细石混凝土结束后，立即进行充填注浆，为防止浆液从预留注浆孔流出，应做好注浆孔孔口的及时封堵；
e4、充填注浆需分区段连续作业，区段长度为50米，灌浆孔距为2米；
F、检查验收。
进一步的，所述的步骤A中，依次包括步骤：管道预制、隧道底部清理处理、管道运输、管道安装、分段封闭以及管道贯通，其中管道运输、管道安装以及分段封闭需要循环施工。
进一步的，所述的步骤A中，相邻的二衬钢筋混凝土管之间的结合处，设置有橡胶止水密封圈。
进一步的，所述步骤B中灌注的混凝土为C25细石混凝土。
进一步的，所述的步骤C中，细石混凝土的配料工艺参数包括：
骨料的级配：泵送细石混凝土骨料的最大粒径不得超过输送钢管内径的
1/4-1/3；
砂率：选用砂率为40％-45％；
水泥用量：水泥用量为260-300千克/立方米；
水灰比和坍落度：水灰比应控制在0.4-0.6，坍落度控制在9-13厘米。
进一步的，所述的步骤E中，需要对充填注浆的质量进行控制，控制方法包括：
通过搅拌机对浆液进行搅拌，搅拌机的转速和拌和能力应分别与所搅拌的浆液类型及灌浆泵排浆量相适应，并保持均匀、连续的搅制浆液；
浆液须搅拌均匀，测定浆液密度和粘滞度等参数。
进一步的，在通过搅拌机对浆液进行搅拌时，如使用普通搅拌机时，应不少于3分钟；如使用高速搅拌机时，应不少于30秒；从浆液开始制备至浆液用完的时间应小于4小时。
进一步的，所述的步骤E中，充填注浆的水泥浆采用32.5普通硅酸盐水泥，其中水灰比0.5:1.0，灌浆压力0.3-0.8兆帕。
本发明的有益效果是：本发明的小口径隧洞预制混凝土管二衬施工方法，是一套速度快、操作简单的施工工法，采用预制二衬混凝土管能保证整个隧洞整体的结构质量，能大大缩短施工工期，结合遇水膨胀橡胶圈、初灌细石混凝土及二次注浆等工艺来确保整体的施工质量。
附图说明
图1为本发明的小口径隧洞预制混凝土管二衬施工方法的方法流程图。
图2为本发明的小口径隧洞预制混凝土管二衬施工方法的Ⅱ序管道背后充填注浆的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1所示，本发明揭示了一种小口径隧洞预制混凝土管二衬施工方法，通过该施工方法，对小口径隧洞进行二衬施工，具有施工速度快、操作简单的优点，具体的，在本实施例中，该施工方法包括以下步骤：
A、管道的制作和安装，根据隧道的尺寸制作二衬钢筋混凝土管，二衬钢筋混凝土管上预留有注浆孔DN50和细石混凝土孔DN150，将多个二衬钢筋混凝土管依次在隧洞内进行拼接安装；
如图1所示，所述的步骤A中，依次包括步骤：管道预制、隧道底部清理处理、管道运输、管道安装、分段封闭以及管道贯通，其中管道运输、管道安装以及分段封闭需要循环施工；在隧洞底部清理处理时，将隧洞内部施工成弧形，便于安装预制的二衬钢筋混凝土管，二衬钢筋混凝土管采用叉车进行运输，在两个二衬钢筋混凝土管的管口进行组对时采用接口连接，为了防止结合处产生渗漏，在结合处设置有橡胶止水密封圈，该橡胶止水密封圈采用楔形或齿形密封形式，内侧设置有O形密封圈，橡胶止水密封圈在吸收水分后产生体积膨胀，实现防水；二衬钢筋混凝土管的管壁外灌注细石混凝土按每段50米分段封闭，分段封闭采用同标号预制砼块砌筑进行封堵；
B、混凝土输送，采用混凝土泵车进行细石混凝土灌注泵送，混凝土泵车的灌注压力最大为18兆帕，水平泵送距离最大为800米，细石混凝土灌注泵送的输送钢管直径采用DN150；本步骤中，灌注的混凝土为C25细石混凝土；
C、Ⅰ序细石混凝土回填灌注：
c1、在灌注细石混凝土前，在泵送管道末端安装压力仪表，检查管道接缝处，对可能漏浆的部分进行密封和加固处理，并清理预留孔，保证灌注时排气畅通；
c2、灌注细石混凝土顺序，由隧洞的洞内至洞口方向分段进行，分段长度为50米；根据不同管段的灌注孔，调整混凝土泵车的泵送压力，控制泵送管道末端压力仪表的压力不超过0.1MPa；
c3、向二衬钢筋混凝土管的细石混凝土孔中持续灌注细石混凝土，当达到下列标准之一则视为灌注结束：相邻的二衬钢筋混凝土管的细石混凝土孔DN150漏浆严重的；或者，采取间歇性、增压灌注，泵送管道末端压力仪表压力在设计灌注压力上增加10％后，仍无法灌注细石混凝土的；
c4、施工结束后，对回填灌浆进行质量检查，使用水泥砂浆将细石混凝土孔DN150封填密实，该水泥砂浆同细石混凝土具有等同设计强度；
进一步的，在所述的步骤C中，细石混凝土的配料工艺参数包括：
骨料的级配：泵送细石混凝土骨料的最大粒径不得超过输送钢管内径的1/4-1/3；若细骨料含量过高，就会增加水泥用量；若细骨料含量过少，水泥浆用量减少，就会导致输送困难；
砂率：选用砂率为40％-45％，若砂率偏小，则混凝土保水性、流动性差，在管道中摩擦阻力增大，容易堵管；
水泥用量：水泥用量为260-300千克/立方米，若水泥用量过高，不仅不能提高混凝土的可泵性，反而会使混凝土粘度增大，增加泵送阻力；为提高可泵性，水泥中可添加岩石粉末、粉煤灰、火山灰等掺合料；
水灰比和坍落度：水灰比应控制在0.4-0.6，若水灰比大，混凝土稠度减小，流动性好，泵送压力会明显下降；若水灰比过小，混凝土保水性不好，容易发生离析而堵塞管道；坍落度控制在9-13厘米。
D、循环施工，重复上述的步骤B和步骤C，直至整个隧洞中全部完成Ⅰ序细石混凝土回填灌注；
E、Ⅱ序管道背后充填注浆:
e1、为保证二衬钢筋混凝土管、原设计初衬与回填的细石混凝土之间的接触没有间隙，保证填充度，在每节二衬钢筋混凝土管的中间拱顶90度范围对称布置两个预留注浆孔DN50；
e2、在灌注细石混凝土前，采用钻机钻眼，孔径为φ50，钻孔需穿透细石混凝土层至初衬处；
e3、在灌注细石混凝土期间采用钢管插至初衬处，钢管的管口采用反滤土工布包裹，在灌注细石混凝土结束后，立即进行充填注浆，为防止浆液从预留注浆孔流出，应做好注浆孔孔口的及时封堵；
e4、充填注浆需分区段连续作业，区段长度为50米，灌浆孔距为2米；
所述的步骤E中，需要对充填注浆的质量进行控制，控制方法包括：
通过搅拌机对浆液进行搅拌，搅拌机的转速和拌和能力应分别与所搅拌的浆液类型及灌浆泵排浆量相适应，并保持均匀、连续的搅制浆液；
浆液须搅拌均匀，测定浆液密度和粘滞度等参数；
更为具体的，在通过搅拌机对浆液进行搅拌时，如使用普通搅拌机时，应不少于3分钟；如使用高速搅拌机时，应不少于30秒；从浆液开始制备至浆液用完的时间应小于4小时；
所述的步骤E中，充填注浆的水泥浆采用32.5普通硅酸盐水泥，其中水灰比0.5:1.0，灌浆压力0.3-0.8兆帕。
结合图2所示，具体的，Ⅱ序管道背后充填注浆的步骤包括：测量布孔、施工准备、施工机具检修、钻孔、清洗灌浆孔、搅拌制浆、灌浆、终孔检查、安设注浆塞、拆卸止浆塞、砼面层清理以及水泥砂浆封塞孔口；
F、检查验收。
在上述的施工过程中，还涉及多个操作要点，本实施例中，对其中几个操作要点进行简要的说明。一、步骤A中，对整个隧洞掘进路线进行测量，保证每个隧洞每个断面的尺寸满足叉车插管行进与转弯所必须的空间，如局部未能满足，进行局部隧洞断面拓宽处理，按设计标高及管壁厚度控制底高程，洞底处理成弧形；二、步骤A中，叉车运输管道的过程中，叉车行驶保持匀速，需转弯的保持减速慢行，并设专人进行指挥；三、步骤A中，管道对接设专人进行指挥，轻提轻放，避免管道强烈碰撞造成破损，对接完成后检查接缝位置橡胶圈是否紧密咬合；四、步骤E中，注浆时先灌入稀浆，待进浆量明显降低后，改灌相同比例的浓浆，灌浆以进浆量小于10升/分钟为终孔指标；五、步骤E中，浆液做到随用随拌，如产生离析或泌水、沉淀现象时，必须进行重新搅拌后方可使用；六、步骤E中，注浆施工前须根据拱顶衬砌背后空隙，绘制区段灌浆位置平面图，将灌孔统一编号，在施灌过程中，指派专人做好灌浆记录；七、注浆顺序：在一区段内由内至外逐孔顺序作业，灌浆时的出浆口压力控制在0.3～0.8兆帕范围内。
本发明的小口径隧洞预制混凝土管二衬施工方法，不仅解决了传统的支模浇筑混凝土二衬施工工法中，存在机械配型困难、模板安装条件苛刻、运输混凝土困难、质量难以保证、施工工期长等问题，并且该施工方法在工程整体造价上也有所降低，因此其综合经济效益很可观。
通过对两种工法进行比较(按200米隧洞二衬施工)，分析其综合效益数据：
一、在施工工期上，每200米能节约400小时。
二、在经济效益上，每200米能节约36.1万元。
本发明的小口径隧洞预制混凝土管二衬施工方法，灌注材料采用C25细石混凝土，车载式混凝土泵车最大泵送压力18兆帕，泵送钢管直径采用DN150，水平最大泵送距离800米，操作简单方便，并保证了实施的有效性；通过预留灌浆孔DN50，对得DN1800砼管、隧洞初衬与回填灌浆砼之间进行充填灌浆，使接触没有间隙，保证了隧洞整体的填充度。并且，该施工方法综合考虑有限空间施工条件、施工工期、施工质量保证等因素，在各方提供技术支持的前提下，在小口径隧洞二衬施工工艺上进行了有效的创新，结合膨胀橡胶圈、初灌细石混凝土、回填注浆及二次注浆等工艺来确保整体的施工质量，工艺操作简单、速度快，不仅质量安全得到保证，施工工期也大大的缩减。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (7)
1.一种小口径隧洞预制混凝土管二衬施工方法，其特征在于：该施工方法包括以下步骤：
A、管道的制作和安装，根据隧道的尺寸制作二衬钢筋混凝土管，二衬钢筋混凝土管上预留有注浆孔DN50和细石混凝土孔DN150，将多个二衬钢筋混凝土管依次在隧洞内进行拼接安装；
相邻的二衬钢筋混凝土管之间的结合处，设置有橡胶止水密封圈；
B、混凝土输送，采用混凝土泵车进行细石混凝土灌注泵送，混凝土泵车的灌注压力最大为18兆帕，水平泵送距离最大为800米，细石混凝土灌注泵送的输送钢管直径采用DN150；
C、Ⅰ序细石混凝土回填灌注：
c 1、在灌注细石混凝土前，在泵送管道末端安装压力仪表，检查管道接缝处，对可能漏浆的部分进行密封和加固处理，并清理预留孔，保证灌注时排气畅通；
c2、灌注细石混凝土顺序，由隧洞的洞内至洞口方向分段进行，分段长度为50米；
c3、向二衬钢筋混凝土管的细石混凝土孔中持续灌注细石混凝土，当达到下列标准之一则视为灌注结束：相邻的二衬钢筋混凝土管的细石混凝土孔DN150漏浆严重的；或者，采取间歇性、增压灌注，泵送管道末端压力仪表压力在设计灌注压力上增加10％后，仍无法灌注细石混凝土的；
c4、施工结束后，对回填灌浆进行质量检查，使用水泥砂浆将细石混凝土孔DN150封填密实；
D、循环施工，重复上述的步骤B和步骤C，直至整个隧洞中全部完成Ⅰ序细石混凝土回填灌注；
E、Ⅱ序管道背后充填注浆:
e1、为保证二衬钢筋混凝土管、原设计初衬与回填的细石混凝土之间的接触没有间隙，保证填充度，在每节二衬钢筋混凝土管的中间拱顶90度范围对称布置两个预留注浆孔DN50；
e2、在灌注细石混凝土前，采用钻机钻眼，孔径为φ50，钻孔需穿透细石混凝土层至初衬处；
e3、在灌注细石混凝土期间采用钢管插至初衬处，钢管的管口采用反滤土工布包裹，在灌注细石混凝土结束后，立即进行充填注浆，为防止浆液从预留注浆孔流出，应做好注浆孔孔口的及时封堵；
e4、充填注浆需分区段连续作业，区段长度为50米，灌浆孔距为2米；
F、检查验收。
2.根据权利要求1所述的小口径隧洞预制混凝土管二衬施工方法，其特征在于：所述的步骤A中，依次包括步骤：管道预制、隧道底部清理处理、管道运输、管道安装、分段封闭以及管道贯通，其中管道运输、管道安装以及分段封闭需要循环施工。
3.根据权利要求1所述的小口径隧洞预制混凝土管二衬施工方法，其特征在于：所述步骤B中灌注的混凝土为C25细石混凝土。
4.根据权利要求1所述的小口径隧洞预制混凝土管二衬施工方法，其特征在于：所述的步骤C中，细石混凝土的配料工艺参数包括：
骨料的级配：泵送细石混凝土骨料的最大粒径不得超过输送钢管内径的1/4-1/3；
砂率：选用砂率为40％-45％；
水泥用量：水泥用量为260-300千克/立方米；
水灰比和坍落度：水灰比应控制在0.4-0.6，坍落度控制在9-13厘米。
5.根据权利要求1所述的小口径隧洞预制混凝土管二衬施工方法，其特征在于：所述的步骤E中，需要对充填注浆的质量进行控制，控制方法包括：
通过搅拌机对浆液进行搅拌，搅拌机的转速和拌和能力应分别与所搅拌的浆液类型及灌浆泵排浆量相适应，并保持均匀、连续的搅制浆液；
浆液须搅拌均匀，测定浆液密度和粘滞度等参数。
6.根据权利要求5所述的小口径隧洞预制混凝土管二衬施工方法，其特征在于：在通过搅拌机对浆液进行搅拌时，如使用普通搅拌机时，应不少于3分钟；如使用高速搅拌机时，应不少于30秒；从浆液开始制备至浆液用完的时间应小于4小时。
7.根据权利要求1所述的小口径隧洞预制混凝土管二衬施工方法，其特征在于：所述的步骤E中，充填注浆的水泥浆采用32.5普通硅酸盐水泥，其中水灰比0.5:1.0，灌浆压力0.3-0.8兆帕。
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