◎ 杨金龙 安徽水利开发有限公司

1.引言

在水利建设中，城门洞形是水工隧洞中较为常见的类形，小断面隧洞是水电站工程和引水工程施工中的重要环节。小断面长隧洞由于施工难度较大，所需的施工工期较长，往往会成为工程的关键线路，为保证总工期的实现，要求它必须快速施工。

针对上述问题，本文旨在一种城门洞型小端面隧洞施工技术，可以解决城门洞型小端面隧洞衬砌模板装拆及隧道洞身浇筑施工难题。

2.工程概况与技术原理

2.1 工程概况

舒城县脱贫攻坚“双基”达标工程一期项目(七门堰枢纽加固工程)包括七门堰枢纽加固，冲砂闸、引水闸拆除重建，七门堰上游左堤2.4km堤防加固，七门堰下游左右堤新建连接游步道3.4km，七门堰上游右堤0.6km混凝土道路拆除重建，七门堰上游右岸0.65k m防浪墙新建，高压摆喷水泥浆固结体截渗墙22638.98m，亮化工程，绿化工程，机电设备安装工程。七门堰设计分缝为30m一段，共8段合计240m。以30m长，宽17m，高1m分块浇筑为例，一层混凝土方量约510m，混凝土浇筑量较大，连续浇筑时间长，因此要求每次浇筑混凝土劳动力按两班人员配备。工程规模：工程等别IV等，规模小（1）型、主要建筑物级别4级、次要建筑物级别5级。

2.2 技术原理

如图1所示，隧洞底板和先浇侧墙段的顶模、端部模板和侧模施工采用悬挂对撑组合吊架体系，侧墙段、隧道拱顶模板施工分别采用侧墙段模板、拱顶模板；洞身拱顶模板在对接处采用下延式加强拱架的设计，洞身侧墙段模板与拱顶模板在对接处采用端头模板启闭装置连接，侧墙段模板脱模采用脱模状态稳固装置；洞身拱顶模板采用模架台车顶部的顶面升降式支架体系进行顶固，洞身侧墙段模板与拱顶模板采用模架台车实现整体稳固，模架台车设有脱模状态稳固装置、喷淋养护装置和后撑式固定定位支架体系。

2.2.1 悬挂对撑组合吊架体系

如图1-a所示，悬挂对撑组合吊架体系主要由第六悬吊钢丝绳、第一悬吊横梁、第二悬吊横梁、斜向支撑、竖向支撑梁、夹固定件、第九悬吊钢丝绳、固定螺杆、第七悬吊钢丝绳、第八悬吊钢丝绳、第十悬吊钢丝绳组成，悬挂对撑组合吊架体系采用夹固定件和固定螺杆固定于侧墙段岩石上。

2.2.2 洞内模板定型化安装体系

如图1-b和图1-c所示，侧墙段模板和拱顶模板在隧道内吊装施工时，采用洞内模板定型化安装体系，采用天锚与弧形密贴导板和对撑梁组合吊装技术；洞身拱顶模板吊装采用弧形密贴导板，弧形密贴导板形状与拱顶段岩石形状相似，拱顶段岩石上设置多处千斤顶；洞内模板定型化安装体系主要由竖向固定板、弧形密贴导板、第一对撑梁、第二悬吊钢丝绳、第一悬吊钢丝绳、第四悬吊钢丝绳、第三悬吊钢丝绳、第二对撑梁、第五悬吊钢丝绳、第十一悬吊钢丝绳组成。

2.2.3 端头模板启闭装置

如图1-d所示，端头模板启闭装置主要由端头模板夹固件、连杆耳板、固定拉丝、转动铰链、顶部弧形耳板、千斤顶拉伸杆、拉固千斤顶、固定螺丝、螺帽、横向拉杆组成，端头模板夹固件夹固在对接处的洞身侧墙段模板与拱顶模板的内侧面两端，拉固千斤顶设在台车侧面立柱顶部附近。

图1 城门洞型小端面隧洞施工示意图

2.2.4 脱模状态稳固装置

如图1-d所示，脱模稳固装置主要由顶部弧形耳板、拉固耳板固定杆、千斤顶拉丝杆、拉伸千斤顶、固定扣件组成；拉固耳板固定杆均匀焊接在洞身侧墙段模板的内侧面，拉伸千斤顶均匀设在台车侧面立柱的外侧面。

2.2.5 喷淋养护装置

如图1-d所示，喷淋养护装置均匀布设在两侧的台车侧面立柱尾部，喷淋养护装置主要由内置喷淋管、内腔体和L形插拔喷淋管组成，内置喷淋管设在内腔体内，L形插拔喷淋管与内置喷淋管插拔连接。

2.2.6 顶面升降式支架体系

如图1-d所示，顶面升降式支架体系设置在台车顶部固定平台上方，顶面升降式支架体系主要由横向千斤顶、第一千斤顶固定座、第二千斤顶固定座、定型化支架密贴弧托板、竖向千斤顶构成，横向千斤顶和竖向千斤顶的伸缩杆端部与定型化支架密贴弧托板下部连接，定型化支架密贴弧托板顶在拱顶模板下方。

2.2.7 后撑式固定定位支架体系

如图1-e所示，后撑式固定定位支架体系主要由挂固板的铆钉预留孔、铆钉、固定挂板的拉环预留孔、拉环固定板、固定挂板、弧形夹固拉环构成，拉环固定板设在行走轨道尾部上方，铆钉设在已浇筑完成的底板顶部。

3.超长小端面无压自流式引水隧洞施工步骤

3.1 施工准备

加工制作顶模、侧模和端部模板，工厂定制拱顶模板、竖向固定板、弧形密贴导板、侧墙段模板和定型化支架密贴弧托板，加工定制模架台车的骨架和L形插拔喷淋管。

3.2 测量放样

放样出天锚、悬吊装置锚杆和固定螺杆的安装位置，同时测量出顶模和侧模的高程，确定好行走轨道的铺设位置，此外还需测定拱顶模板、侧墙段模板的安装位置及高程。

3.3 安装对撑组合梁架

预先拼装悬挂对撑组合吊架体系，在测定好固定螺杆的位置对侧墙段岩石钻孔，再将固定螺杆安装到钻孔内，将第一悬吊横梁和第二悬吊横梁分别插入夹固定件预留孔，之后将夹固定件套在固定螺杆上，然后再拧紧夹固定件。

3.4 底板和先浇侧墙段模板施工

在模板安装前，先绑扎底板和先浇侧墙段的钢筋笼，在第一悬吊横梁的指定位置分别安装第六悬吊钢丝绳、第九悬吊钢丝绳、第七悬吊钢丝绳、第八悬吊钢丝绳、第十悬吊钢丝绳，同时将第六悬吊钢丝绳和第九悬吊钢丝绳另一端与端部模板悬吊耳板连接，将第七悬吊钢丝绳另一端与侧模的悬吊耳板连接，将第八悬吊钢丝绳和第十悬吊钢丝绳另一端与顶模的悬吊耳板连接。局部调整顶模、侧模和端部模板的位置，然后在两侧的侧模之间焊接多排对撑杆，再利用多个竖向连接杆将多排对撑杆与顶模焊接为一整体。

3.5 浇筑底板和先浇侧墙段

顶模、侧模和端部模板安装完毕后，在先浇侧墙段插入注浆管进行压浆浇筑底板和先浇侧墙段的混凝土，再养生混凝土到指定强度。

3.6 洞内模板悬吊装置施工

先拆除悬挂对撑组合吊架体系，将竖向固定板和弧形密贴导板拼装成洞内模板悬吊装置，在测定好天锚和悬吊装置锚杆的位置对侧墙段岩石钻孔，再安装天锚，具体地，在侧墙段模板和拱顶模板需要吊装位置的两边侧面对侧墙段岩石钻孔，在侧墙段模板和拱顶模板需要吊装位置的两边侧面顶部的拱顶段岩石施工多排天锚的钻孔。在指定位置利用自动升降机将洞内模板悬吊装置提升到指定高程，用悬吊装置锚杆穿过竖向固定板的螺孔并套上锚杆螺母和固定板螺母，然后将悬吊装置锚杆安装到钻孔内，微调洞内模板悬吊装置后，再分别拧紧锚杆螺母和固定板螺母。

3.7 隧道拱顶模板施工

在模板安装前，先绑扎侧墙段和隧道拱顶的钢筋笼，将拱顶模板运输到安装位置，在第二悬吊滑轮的位置安装第一悬吊钢丝绳，第一悬吊钢丝绳下方与拱顶模板边悬吊孔连接。在第四悬吊滑轮的位置安装第四悬吊钢丝绳，第四悬吊钢丝绳下方缠绕在弧形密贴导板上后固结。在第三悬吊滑轮的位置安装第三悬吊钢丝绳，第三悬吊钢丝绳下方缠绕在弧形密贴导板上后固结。在悬吊耳板的位置分别安装第二悬吊钢丝绳和第十一悬吊钢丝绳，第二悬吊钢丝绳下方在弧形密贴导板上缠绕后固结，第十一悬吊钢丝绳下方在弧形密贴导板的中央缠绕后固结。然后同时利用手拉葫芦分别对第二悬吊钢丝绳、第一悬吊钢丝绳、第四悬吊钢丝绳、第三悬吊钢丝绳、第十一悬吊钢丝绳牵引拉升，将拱顶模板拉升到指定位置，然后固定好悬吊钢丝绳的位置。

3.8 安装隧道侧墙段模板

将侧墙段模板运输到安装位置，在第一悬吊滑轮的位置安装第五悬吊钢丝绳，第五悬吊钢丝绳下方与侧墙段模板悬吊孔连接。然后同时利用手拉葫芦分别对两侧的第五悬吊钢丝绳牵引拉升，将侧墙段模板拉升到指定位置，然后固定好悬吊钢丝绳的位置。

3.9 端头模板施工

将拱顶模板底部与侧墙段模板顶部在拼接处对接，并将拱顶模板的底部下延段套在洞身侧墙段模板的顶部外侧，再将端头模板夹固件夹套在对接处的洞身侧墙段模板与拱顶模板的内侧面两端，然后再用固定螺丝和螺帽对端头模板夹固件两端进行紧固。

3.10 铺设行走轨道

在隧道洞内底板的铺设位置上铺设行走轨道，并在两侧的行走轨道上焊接斜向的固定拉丝杆，在行走轨道尾部上方焊接拉环固定板。

3.11 组拼钢台车支架

将模架台车的骨架运输到模板安装位置下方，将滚轮搁置在行走轨道上，在拉伸千斤顶的固定座均匀焊接在两侧的台车侧面立柱的外侧面的指定位置，在两侧的台车侧面立柱顶部附近的指定位置焊接拉固千斤顶的固定底座，分别在拉伸千斤顶的固定座和拉固千斤顶的固定底座内安装拉伸千斤顶和拉固千斤顶，在两侧的台车侧面立柱顶部的外侧面的指定位置焊接横向拉杆，将斜向的千斤顶拉伸杆与横向拉杆焊接。在台车顶部固定平台的顶部对称焊接第一千斤顶固定座，在台车顶部固定平台的顶部中央焊接第二千斤顶固定座。

3.12 安装喷淋养护装置

将L形插拔喷淋管套在内腔体的内置喷淋管上，L形插拔喷淋管可根据不同位置的喷淋养生，调整L形插拔喷淋管的安装角度。

3.13 安装顶面升降体系

先将横向千斤顶和竖向千斤顶的伸缩杆端部与定型化支架密贴弧托板下部焊接，然后在第一千斤顶固定座内安装横向千斤顶和竖向千斤顶，在第二千斤顶固定座的固定底座内安装竖向千斤顶。微调横向千斤顶和竖向千斤顶使得定型化支架密贴弧托板支撑在拱顶模板下方。

3.14 安装脱模稳固装置

在和洞身侧墙段模板内侧底部倒角处焊接底部耳板，将固定拉丝杆端部和洞身侧墙段模板的底部耳板对接，采用紧固销钉实现紧固。将固定拉丝和横向拉杆的顶部弧形耳板对接，然后用固定扣件进行锁死。在洞身侧墙段模板的内侧面指定位置均匀焊接拉固耳板固定杆，将拉伸千斤顶和拉固耳板固定杆的顶部弧形耳板对接，然后用固定扣件进行锁定。

然后微调拉固千斤顶和拉伸千斤顶，同时，微调横向千斤顶和竖向千斤顶使得定型化支架密贴弧托板顶紧拱顶模板，即可使得拱顶模板和侧墙段模板实现稳固。

3.15 安装后撑式固定支架体

在已浇筑完成的底板顶部钻孔并安装铆钉，将铆钉穿过挂固板的铆钉预留孔，使得固定挂板套固在铆钉上，从而保证模架台车稳固，进而保证拱顶模板和侧墙段模板的稳固。

3.16 系浇筑隧道洞身

对侧墙段和隧道拱顶的混凝土浇筑施工，通过模架台车上的注浆系统喷护混凝土，完成本循环施工。

3.17 洞身喷淋养护

浇筑完成后，松脱固定螺丝和螺帽，调整横向千斤顶和竖向千斤顶以及拉固千斤顶和拉伸千斤顶，即可稳固脱模，并将洞身侧墙段模板和拱顶模板快速固定于模架台车的台车侧面立柱上，同时将拱顶模板稳固搁置在定型化支架密贴弧托板上。

微调L形插拔喷淋管的角度，将固定挂板套固从铆钉上取下，拆除紧固销钉，驱动模架台车，同时利用喷淋养护装置对刚刚浇筑完成的侧墙段和隧道拱顶的混凝土进行喷淋养生。

4.结论

本文结合七门堰枢纽加固工程实例，采用的城门洞型小端面隧洞施工技术，具体的效益如下：

（1）本技术涉及的悬挂对撑组合吊架体系，拼装方便，提高了底板模板安装效率，提高了隧洞底板混凝土的浇筑速度，施工周期短，具有良好的经济效益。

（2）本技术涉及的洞身侧墙段模板与拱顶模板在对接处设置端头模板启闭装置，设计巧妙，可实现快速装拆，大大提高了施工效率。

（3）本技术涉及的洞身拱顶模板在对接处采用下延式的设计，可实现快速对接拼装，下延式加强拱架的设置，可保证端头模板的牢固对接，有效保障了侧墙段模板与拱顶模板的安装质量。

（4）本技术涉及的洞身拱顶模板采用顶面升降式支架体系稳固，采用千斤顶将定型化支架密贴顶紧拱顶模板，防止拱顶模板浇筑时发生变形。

（5）本技术涉及的模架台车设有脱模状态稳固装置，可将洞身侧墙段模板快速固定于模架台车内骨架上，可实现脱模后侧墙段模板的稳定，防止脱模时对洞身混凝土结构的碰损，保证了隧洞洞身的施工质量。

（6）本技术涉及的模架台车设有后撑式固定定位支架体系，可保持模架台车的稳定性，减少走模及脱模现象，保证了隧洞洞身混凝土的浇筑质量。

（7）本技术涉及的模架台车设有喷淋养护装置，喷淋养护装置固定于模架台车尾部骨架上，可满足不同角度的喷淋养生，洞身混凝土浇筑完成后，模架台车向前行驶时，可实现快速喷淋养生，提高了施工效率。