水工隧洞全断面混凝土衬砌模板的应用

【摘要】水工地下隧洞衬砌施工时混凝土裂缝问题经常出现，若是无法对其进行有效的处理，不仅会降低混凝土的抗渗能力，而且在很大程度上还会对水工隧洞工程整体结构的稳定性造成影响，最终造成水工隧洞不能发挥出本有的功能。因此，必须要加强研究水工隧洞衬砌施工出现混凝土裂缝的成因，并针对性对其做出有效的预防和控制。同时，在混凝土衬砌模板施工中中，为促进混凝土施工质量的提升，在隧洞混凝土衬砌中，应用钢模台车技术，不仅能改变周边环境，还能对工程进度进行有效控制，提高整体的工程质量。

【关键词】水工隧洞；裂缝；钢模台车技术；隧洞；混凝土

1、前言

水工隧洞是在土体、石岩中开挖形成的，通常为了保证隧洞在岩土中的稳定性，会采用衬砌、支护，衬砌要满足水流冲刷和防渗的要求。然而，在实际施工过程中，往往由于施工人员操作不当或是受限于客观条件而出现蜂窝状、裂缝、麻面、色差等不理想的衬砌效果。

2、水工隧洞衬砌混凝土裂缝类别

在水工隧洞衬砌施工中，通常可以把衬砌混凝土裂缝分为两种：贯穿性危害裂缝和细小的表层裂缝，不管是哪种裂缝都必须要对其进行有效的处理，这样才能有助于提高水工隧道衬砌施工的整体质量。

2.1细小的表面裂缝

细小的表面裂缝主要是指分布在混凝土表层，而且裂缝缝隙较为细小的裂缝，这种裂缝往往是无规律的，而且出现的数量也是不可控的。细小的表面裂缝其缝隙往往都不大于1mm，而且长度也比较小，且都呈现出轻微张开或是闭合的状态。虽然这样的裂缝不会对其整体结构造成很大的影响，但如果没有进行有效的控制、处理，就容易影响到钢筋的耐腐蚀性和结构的持久性。

2.2贯穿性的有害裂缝

贯穿性裂缝能够贯穿到水工隧洞的整体构造当中，严重威胁到水工隧道工程的安全性及稳定性。通常情况下，贯穿性裂缝都是单一出现的，其长度也非常广，主要呈现出张开的状态，裂缝快读往往都是在1～5mm之間，严重时其宽度能够达到20mm。贯穿性有害裂缝的出现会蔓延到整个隧洞中，从而造成隧洞出现渗漏情况。

3、水工隧洞衬砌混凝土出现裂缝的原因分析

3.1降温造成的收缩裂缝

大多数都是在较深的地层中进行水工隧洞工程，在水泥水化之后，隧洞中的温度会有明显的提升，即便是在冬天进行施工，隧洞中的温度也不会太低，这时混凝土中就会出现水分蒸发以及遇冷凝结的情况，如果工作人员只是对其进行简单的表面维护，而没有注重对混凝土的内部进行散热处理，或者没有及时处理收缩裂缝中的温度变化，这会大大提高出现伸缩裂缝的概率。

3.2外力作用下裂缝的扩展

水工隧洞工程对其挖成洞的要求比较高，但是水工隧洞工程的施工的时间却较为紧迫，一旦在完成混凝土浇筑之后不能对其实施有效的保养和维护，者势必会降低混凝土的使用寿命，在混凝土施工过程中，开挖支护是非常重要的一个环节，如果在实际的施工无法准确的分辨出围岩种类，又或者是不能科学的选择钢筋支护，就会让围岩承受不必要的力差，并出现多次重分布和毛洞变形，在外力的作用下混凝土就会出现明显的裂缝。

3.3混凝土结构裂缝

施工所在地的地质水文情况在很大程度上也会影响水工隧洞工程，如果在水工隧洞进行施工设计之前，无法充分了解其地形地质、水文的运行变化，就很容易造成实际施工情况和设计图纸不相符的情况，这样的情况下就非常容易出现结构裂缝，这种裂缝的裂痕机理较为理想，有着较高的可控性，容易发生变化。

3.4混合比例不当

由于水力工程和水力隧道的实际特点，混凝土在很长一段时间内会处于恶劣的环境中，会受到地形和气候的影响，大大降低了混凝土的耐久性，因此要结合实际情况调整其配合比。在配比设计后，必须要有效落实，如此才能够获得有效的效果。造成配合比不当的原因主要有没有定期对搅拌站称量系统进行校对、没有定期校正配合比偏差、未能及时检查拌和站料斗混料、混凝土拌和物在运输过程中加水和投料顺序不正确等。

3.5原材料的选取和管理不当

保证原材料的质量是项目整体质量的关键，选用和管理项目中常用材料问题主要有：水泥品种的选择没有按照工程的实际要求；在运输和储存过程中，部分水泥会受潮结块，没有眼见就投入使用；粗细骨料级配不良，含泥量过多、泥块含量过高，针片状颗粒物含量、有害物质超标；在不同季节的施工中，砂（石）储放无效，没有采取有效的冷却和保温措施。

4、混凝土裂缝的预防

4.1优化混凝土配合比

为了可以有效的避免因温度的差异出现的裂缝，在选择混凝土的时候，要保证混凝土的质量能够符合建设施工标准，并进行多次配比以选择出一个最为合适的方案。同时还要配合复合型的高效减水剂或粉煤灰的使用，改变混凝土的和易性，并降低混凝土的水化热和干缩，从而有效的避免出现裂缝。

4.2加强监测围岩变形

在实际的施工过程中，必须严格进行监测和控制围岩变形，这样才能够有效的避免因围岩承受附加力所引起的混凝土裂缝情况。通过解析有关内容和技术，准确的判断围岩能否顺利完成收敛变形，并明确出衬砌的时间，从而可以在混凝土衬砌工作中降低围岩收缩变形，降低出现裂缝的概率。除此之外，还要严格控制和监督其施工工艺和施工流程，例如：混凝土的搬运、入仓、振捣、搅拌等。

4.3确保仓面没有渗水干扰

避免地下水深入混凝土浇筑仓面同样也可以起到预防出现裂缝的效果。在实际施工过程中，应该按照以疏排渗透地下水的方式去采取相应的预防措施，并按照不同的实际情况科学的选择预防方式，例如可以采用排水管进行排出成股渗出的地下水，这样就能够有效的解决渗水留仓的问题。

4.4原材料选取和管理预防处理

在选取水泥的时候，尽可能要选择低热量的水泥品种，严格控制水泥的质量。在运输过程中，避免水泥受潮或是混入杂物。堆放时要根据出厂厂家、工厂的日期和水泥品种分类堆放，绝不可以混合堆放。需要不定期检测现场堆放的粗集料，如有不合格，必须要及时清理掉，并做好相关记录。可通过风冷、水冷、空气气化冷却及搭棚等方式控制入模混凝土的温度；适当掺入煤粉灰，降低水泥用量，大大提高了混凝土和易性，提高混凝土质量。通过膨化剂的合理掺入，还能够提高混凝土的抗裂性、抗渗性。

5、水工隧洞衬砌混凝土裂缝的控制措施

5.1 表面修补法

表面修补法是一种常见的处理裂缝的方法，主要用于一些不影响水工隧洞结构稳定性的裂缝修补中使用。在实际施工过程主要是在混凝土裂缝表面涂抹上一层环氧胶泥、水泥浆或者是沥青、油漆等。有时为了避免裂缝的进一步扩大，还必须要在其表面粘贴玻璃纤维布等防护措施。

5.2 灌浆、嵌缝封堵法

灌浆法往往都是对水工隧洞整体稳定性造成一定影响的裂缝中使用，也可以使用灌浆法修复对有较高防渗要求的混凝土裂缝。主要是使用相关的压力设备把胶结材料压入到混凝土的裂缝中，让混凝土和胶结材料融为一体，从而能够发挥封堵裂缝的效果。现阶段较为常见的胶结材料主要有环氧树脂、水泥浆、甲基丙燃酸酯等。而嵌缝法主要是沿裂缝凿槽，并在槽中嵌入相关的止水材料，例如：丁基橡胶、聚氯乙烯胶泥、聚合物水泥砂浆等。

5.3 结构加固法

如果裂缝已经严重影响到了水工隧洞衬砌混凝土结构的性能，则应该采用结构加固法进行有效的控制处理裂缝。现阶段较为常见的结构加固方式主要有：增大混凝土截面面积、粘贴钢板加固、构件角部外包型钢、增设支点加固等。

6、钢模台车技术在隧洞混凝土衬砌中的应用

6.1施工步骤

首先，对其底部的混凝土进行施工，再对其两侧、拱顶的混凝土进行实施。在整个施工流程中，要对基础面进行处理。然后，铺设轨道———测量放样———安装钢筋，保证钢模台车能确定好。最后，测量复核，对封头进行无拆模板安装工作，以确保混凝土浇筑工作的完成和养护工作的执行。

6.2钢模的简易安装

对钢模进行现场组装的具体步骤如下，首先，在安装之前，需对钢模轨道线进行测量。然后，根据轨道线的铺设，为其设置方木轨道，基于轨道的底部，实现固定拉筋。安装期间，拱架的中心线和隧道的中心线要保持一致，使其垂直于隧洞轴线。此外，还需将斜撑转移到纵横两个方向，以保证能够符合钢模台车的强度，维护整体的稳定性。

6.3钢模台车的简单运行

前期工作，需对钢模的岩面进行清洗，以保证整体的洁净。对钢筋的尺寸进行测量，以实现加工成型。在施工过程中，要控制混凝土衬砌的施工速度，保证能够将3t的钢筋直接运输到工作面。钢筋安装应在靠近1m的浇段内进行，采取扎丝并拢的方式，悬挂到顶拱位置；钢筋安装时，需对筋孔进行钻孔，以便于安装插筋、焊接钢筋以及捆绑钢筋。完成上述工作后，需根据图纸的设计要求，安装灌浆管，其中，一端要用泡沫塑料将其卷筒堵塞，另一端要用水泥袋进行堵塞。为使模板的安装工作能够到位，在完成钢筋、灌浆管的安装后，要对钢模台车进行移动，使之处于衬砌段。同时还应利用调节丝杆，对其进行调节，保证台车在滑行期间，能够运行在轨道的位置两侧，以促进加固、校正工作的完成，实现钢模的稳定运行。混凝土浇筑工作完成后，需进行脱膜，将边模丝杆放松，拆除边墙模板，降低顶拱丝杆，确保顶拱模板能与混凝土面完成脱离。

6.4钢筋施工要点

隧道混凝土衬砌施工中，钢筋施工需要采用钢模台车技术。即用汽车将钢筋运输到洞口，再用钢筋运输台车进行水平运输。运输期间需要注意几点：一是为了促进施工工作的有效执行，钢筋的结点需按照一定的要求绑扎牢靠，对每个浇筑分层的上部进行分布筋的点焊，以降低加工产生的误差。二是在对环向受力钢筋进行搭接期间，可以使用直螺纹套筒施工技术，从而保证工程施工质量的稳步提升。三是钢筋安装要求钢筋顺直、均匀分布，确保钢筋网面平顺、钢筋之间的距离合理。

6.5混凝土施工要點

在对隧道工程进行混凝土施工工作中，要保证混凝土泵能够放在隧道洞的进口位置。在底板混凝土施工工作中，可以使用附式振动器，使拱顶振捣工作更为密实。施工要点：一是要保证基础面的清洁，还可以使用潜水泵进行排水。二是要根据工程中设计图纸及相关要求，做好现场的测验工作，并绘制工程施工测量图。三是要在工作面上进行混凝土送入与浇筑工作。利用平铺法浇筑，保证混凝土较好振捣。混凝土的铺料层厚度应维持在500mm以下，确保仓面混凝土均衡性和平整性，从而在最大程度上降低平仓工作量。四是在进行橡胶止水带底部混凝土施工工作中，需防止止水片卷曲。采取插入式振捣方式，以避免内部出现蜂窝。五是需根据表面泌水情况，提出合理的浇筑措施，在降低泌水的同时实现科学的养护。当混凝土脱模工作完成后，相关工作人员需对模板表面的残余混凝土进行清理。同时，模板拆除完成后，还需使用人工涂刷脱模剂。

结束语：

总而言之，水工隧洞工程中使用的混凝土非常讲究，工程的质量和人们生命财产安全息息相关。对于水工隧洞工程中出现的混凝土裂缝，施工人员必须要足够重视裂缝问题，认真寻找并分析混凝土裂缝的形成原因，并及时采取科学合理的预防和处理措施。将钢模台车技术应用到隧洞混凝土衬砌中，不仅减少了工程中的蜂窝麻面和接缝，保证了混凝土表面的光滑度和平整度，还能提升施工速度，节约大量劳动力，降低施工成本，以保证工程能在合理的时间内完成，从而发挥出工程的有效价值。

参考文献：

[1] 李苏明.混凝土衬砌渠道防渗技术[J].河南水利与南水北调，2017（05）

[2] 马惠.混凝土衬砌渠道防渗技术研究[J].河南水利与南水北调，2017（07）