湖北水利水电职业技术学院 教 师 授 课 教 案 课程名称：水利水电工程施工技术 200 年至200 年第 学期第 39 次课 授课班级： 03级水工 编制日期： 年 月 日 课题（章节）： 第十章 隧洞工程  10. 2 隧洞的衬砌与灌浆  传授主要知识点：  隧洞衬砌、 隧洞灌浆  传授主要技能点：  掌握隧洞衬砌的施工方法、程序、特点 （2）掌握隧洞开挖方法。  掌握隧洞灌浆方法  教学步骤安排： 1、复习上节课内容  2、讲述隧洞的衬砌与灌浆施工方法  3、小结本次课内容    授课方式： 1、课堂讲授  2、多媒体演示   3、介绍典型的施工实例  教学手段：  板书、多媒体、相关施工图片  作业布置情况：  利用课后习题进行练习，巩固知识，补充习题。    课后分析与小结：           第二节 隧洞的衬砌与灌浆 一、隧洞衬砌 隧洞开挖后，为了使围岩不致因暴露时间太久而引起风化、松动或塌落，需尽快进行衬砌或支护。对于水工隧洞来说，衬砌还可以减小糙率，增大隧洞的输水能力。隧洞衬砌是一种永久性的支护，根据使用材料的不同可分为现浇混凝土或钢筋混凝土衬砌、混凝土预制块或块石衬砌等。这里仅介绍现浇钢筋混凝土衬砌。 （一）混凝土衬砌的分段与分块 由于隧洞一般较长，衬砌混凝土需要分段浇筑。当衬砌在结构上设有永久伸缩缝时，永久缝即可作为施工缝；当永久缝间距过大或无永久缝时，则应设施工缝分段浇筑，分段长度视断面大小和混凝土浇筑能力而定，一般可取6~18m。为了提高衬砌的整体性，施工缝应进行处理。分段方式有以下两种： 1、浇筑段之间设伸缩缝或施工缝 各衬砌段长度基本相同，如图11-16 所示。可采用顺序浇筑法或跳仓浇筑法施工。顺序浇筑时，一段浇筑完成后，需等混凝土硬化再浇筑相邻一段，施工缓慢；而跳仓浇筑时，是先浇奇数号段，再浇偶数号段，施工组织灵活，进度快，但封拱次数多。  图11-16  图11-17 2、浇筑段之间设空档 如图11-17所示，空档长度1m左右，可使各段独立浇筑，大部分衬砌能尽快完成，但遗留空档的混凝土浇筑比较困难，封拱次数很多。当地质条件不利、需尽快完成衬砌时才采用这种方式。 混凝土衬砌，除了在纵向分段外，在横向还应分块。一般分成顶拱、边墙（边拱）、底拱等四块，如图11-18为圆断面衬砌分块示意图。分块接缝位置应设在结构弯矩和剪力较小的部位，同时应考虑施工方便。分缝处应有受力钢筋通过，缝面亦需进行凿毛处理，必要时还应设置键槽和插筋。  图11-18 隧洞横断面上各块的浇筑顺序是：先浇筑底拱（底板），然后是边墙和顶拱。在地质条件较差时，也可以先浇筑顶拱，再浇筑边墙和底拱，此时由于顶拱混凝土下方无支托，应注意防止衬砌的位移和变形，并做好分块接头处的反缝的处理。对反缝，除按一般接缝处理外，还需进行接缝灌浆。 （二）隧洞衬砌的模板 隧洞衬砌用的模板，随浇筑部位的不同，其构造和使用特点也不同。 1、底拱模板 当底拱中心角较小时，可以不用表面模板，只安装浇筑段两端的端部模板。在混凝土浇筑后，用弧形样板将混凝土表面刮成弧形即可。当中心角较大时，一般采用悬吊式弧形模板，如图11-19所示。浇筑前先立好端部模板和弧形模板桁架，混凝土入仓后，自中间向两边安装表面模板。必须注意，混凝土运输系统的支撑不要与模板支撑连在一起，以防混凝土运输产生振动，引起模板位移。  图11-19 此外，当洞线较长时，常采用底拱拖模，如图11-20，它通过事先固定好的轨道用卷扬机索引拖动，边拖动边浇筑混凝土，浇筑的混凝土在模板的保护下成型好后（控制拖动速度）才脱模。    图11-20 2、边墙和顶拱模板 边墙和顶拱模板有拆移式和移动式两种。拆移式模板又称为装配式模板，主要由面板、桁架、支撑及拉条组成（图11-21）。这种模板通常在现场架立，安装时通过拉条或支撑将模板固定在预埋铁件上，装拆费时，费用也高。 移动式模板有钢模台车和针梁台车。钢模台车如图11-22所示，主要由车架和模板两部分组成。车架下面装有可沿轨道移动的车轮。模板装拆时，利用车架上的水平、垂直千斤顶将模板顶起、撑开或放下；当台车轴线与隧洞轴线不相符合时，可用车架上的水平螺杆来调整模板的水平位置，保证立模的准确性。模板面板由定型钢模板和扣件拼装而成。  图11-21 钢模台车使用方便，可大大减少立模时间，从而加快施工进度。钢模台车可兼作洞内其他作业的工作平台，车架下空间大，可以布置运输线路。 3、针梁模板 针梁模板是较先进的全断面一次成型模板，它利用两个多段长的型钢制作的方梁（针梁），通过千 顶，一端固定在已浇混凝土面上，另一端固定在开挖岩面上，其中一段浇筑混凝土，另一段进行下一浇筑面的准备工作（如进行钢筋施工），如图11-23。   图11-22　针梁模板 （a）纵剖面图　　（b）A－A剖面　　（单位：mm） （三）钢筋施工 衬砌混凝土内的钢筋，形状比较简单，沿洞轴线方向变化不大，但在洞中运输和安装比较困难。钢筋安装前，应先在岩壁上打孔安插架立钢筋。钢筋的绑扎宜采用台车作业，以提高工效。 （四）混凝土浇筑 模板、钢筋、预埋件、浇筑面清洗等准备工作完成后，即可开仓浇筑衬砌混凝土。由于洞内工作面狭小，大型机械设备难以采用，所以混凝土的入仓运输一般以混凝土泵为主。图11-23为用混凝土泵浇筑边墙和顶拱的布置示意图。  图11-23 浇筑边墙时，混凝土由边墙模板上预留的“窗口”送入。两侧边墙的混凝土面应均衡上升，以免一侧受力过大使模板发生位移。浇筑顶拱时，混凝土由模板顶部预留的几个窗口送入，顺隧洞轴线方向边浇边退，直至浇完一段。如相邻段的混凝土已浇而无处可退时，则应从最后一个窗口退出，最后一个窗口拱顶处的混凝土浇筑，称为封拱。在最后一个窗口浇筑时，由于受到已浇段的限制，要想将混凝土送到拱顶处则异常困难。封拱的目的是使衬砌混凝土形成完整的拱圈。 用混凝土泵浇筑边墙和顶拱是隧洞混凝土衬砌最有效的方法。封拱时，在输送混凝土的导管末端接上冲天尾管，垂直穿过模板伸入仓内，如图11-24所示。尾管的位置应根据浇筑段长度和混凝土扩散半径来定，其间距一般为4~6m。尾管出口与岩面的距离原则上是越近越好，但应保证压出的混凝土能自由扩散，一般为20cm左右。封拱时为了排除和调节仓内空气、检查拱顶填充情况，可以在浇筑面最高处设置通气管。在仓中央部位还需设置进人孔，以便进入仓内进行必要的辅助工作。  图11-24 用混凝土泵封拱的步骤如下： 1）当混凝土浇筑到拱顶处时，撤出工人和浇筑设备，封闭进人孔； 2）增大混凝土坍落度至14~16cm左右，同时加大混凝土泵的输送速度，保证仓内混凝土的连续供应； 3）当通气管开始漏浆，说明拱顶处已经填满，可停止输送混凝土，将尾管上包住预留孔眼的铁箍去掉（图11-25），在孔眼中插入钢筋，防止混凝土下落，然后拆除混凝土导管； 4）拱顶拆模后，将露在外面的导管用氧气割去，并用砂浆抹平。  图11-25 二、隧洞灌浆 隧洞灌浆有回填灌浆和固结灌浆两种。回填灌浆目的是填塞围岩与衬砌之间的空隙，确保衬砌对围岩的支承，防止围岩变形；固结灌浆的目的是加固围岩，提高围岩的整体性和强度。 为了节省钻孔工作量，防止钻孔时切断钢筋，灌浆前要在衬砌中预埋灌浆管，直径为38~50mm。 回填灌浆孔一般只布置在拱顶中心角120o范围内。固结灌浆孔则应根据需要布置在整个断面四周。灌浆孔沿隧洞轴线每2~4m布置一排，各排孔位呈梅花形布置。此外，还应根据规范要求布置一定数目的检查孔。 隧洞灌浆必须在衬砌混凝土达到一定强度后才能进行。回填灌浆可在衬砌混凝土浇筑两周后安排进行，固结灌浆可在回填灌浆一周后进行。灌浆时应先用压缩空气清孔，然后用压力水清洗。灌浆在断面上应自下而上进行，以充分利用上部管孔排气；在轴线方向应采用隔排灌注、逐渐加密的方法。 为了保证灌浆质量，必须严格控制灌浆压力。对回填灌浆，无压隧洞第一序孔压力可采用0.1~0.3MPa，有压隧洞第一序孔用0.2~0.4MPa；第二序孔可增大1.5~2倍。固结灌浆压力应比回填灌浆压力高一些，以灌实围岩裂缝，但压力不能太高，防止衬砌结构破坏。