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摘要：由于木坡水电站引水隧洞工程施工工期较为紧张，同时引水隧洞断面小，单个工作面较长，受通风、不良地质条件等因素限制，不利于隧洞开挖与衬砌同时施工，严重影响工程施工进度，为了保证合同工期，引水隧洞工程混凝土衬砌采用了双台车底、边顶同进度衬砌快速施工技术，通过双台车底、边顶同进度衬砌达到了快速施工的目的，节约了工期与成本，对类似工程具有一定的参考价值。
关键词：小断面；长隧洞；双台车；底、边同进度；快速施工
一、工程概况
木坡水电站位于四川省阿坝州小金县境内的抚边河干流上，为抚边河干流自下而上规划的第3级电站。上游与美卧电站衔接，下游与杨家湾电站衔接，电站枢纽建筑物主要由首部枢纽、引水系统和厂区枢纽等组成。其中引水隧洞长10074.028m，围岩类别以Ⅳ、Ⅴ类（约占90%）为主，围岩地质条件复杂多变，且地下水较丰富，工作面涌水量较大，致使施工非常困难。
二、工艺原理
小断面长隧洞双台车底、边顶同进度衬砌快速施工技术需要严格的按工序作业时间实施，采用48小时一循环制度，每循环施工完毕两仓底板，两仓边顶拱。
1、工艺流程。施工工艺流程：小断面长隧洞双台车底、边顶同进度衬砌快速施工技术各个工艺流程必须安排专人专职负责，严格执行各工序之间的安排。
①、准备工作：先浇筑5仓底板，边顶拱钢筋邦扎完毕1、2、3仓，同时台车安装到位。（底板提高砼强度等级，减少安装台车时等强时间。）
②、第一轮：按顺序浇筑3、1边顶拱、6、7号底板，完毕后运输及邦扎5、4号仓边顶拱钢筋。
③、第二轮：按顺序浇筑5、2边顶拱、8、9号底板，完毕后运输及邦扎7、6号仓边顶拱钢筋。
④、第三轮：按顺序浇筑7、4边顶拱、10、11号底板，完毕后运输及邦扎9、8号仓边顶拱钢筋。
浇筑时先B后A（若先A后B，先走A台车时，B占据着A台车新仓位的搭接位置），向前推进，到各自的浇筑点后拆开泵管即快速实施，循环实施向前推进。
施工中完成2仓边顶拱及2仓底板（如 5、2、8、9），为一个循环，包括底板清理、钢筋安装、模板安装（台车移动）、轨道铺设等。一循环时间为48小时。
双台车施工中，所有工序从基础清理，钢筋安装，台车就位，及相关配合的车辆进出，挖机、泵机等就位。
2、操作要点。
（1）基础清理。底板施工时，一次浇筑2仓（一仓12m），底板基础清理时，在30m处设置袋装土围堰，先一次性用挖机粗清理30m，再人工仔细清理达到验收标准。
时间分配情况：先用PC60型挖机粗清一次，挖机不能清除的剩余渣体采用人工清理；粗清主要用一台60型挖机配合2台出渣车，30m基础粗清理耗时3.5h。细清理主要由人员进行清理，耗时9h。人员安排上10人/班，共2班。人员配合上采用2人一小组，一人掏渣一人搬运，互相轮换作业。同一断面（Ⅴ类时最大宽度4.05m）上布置最多3人，分前后2至3个部位清理。渣料由人工挑至围堰外，集中堆放，再由挖机将渣料装车，运至弃渣场。根据已开挖情况，洞内渗水较大，根据现场测量的流量，自主洞开挖以来，渗水常年流量保持在（底板设计为2.3‰坡度，支洞口处上游侧测量）211-264 m3/h之间；基础清理中，每30m需要设置挡水堰，挡水堰由两层袋装泥土制成，堰前低凹处设置集水坑，用水泵抽排在堰外。如2、3号块底板浇筑后，渗水会沿着底板矮边墙（底板面层0.3m处）上部渗出。故在4、5号基础清理时，需要在已浇混凝土面3号块上设置30cm挡水堰，用水泵将水抽排至清理基础外的挡水揠外，再抽排至集水坑。洞內每300m左右有集水坑，采用接力抽排方式，最后抽排至洞外。每班因排水影响2小时，故24m清理基础时间初清3.5h，细清9h，累计12.5h。 抽排水人员安排分两班，2人/班。
（2）钢筋邦扎。边顶拱钢筋：最多为Ⅴ类围岩，每12m钢筋量11T，由20人分两班，单台车进行安装，钢筋安装具体分3小组，每小组3人，每班中焊工1人，一组绑扎一组传递搬运。边顶拱钢筋安装速度20人一循环2仓，分两班，每班10人10.5小时。根据设计图，边顶拱主筋基本上没有焊接接头，仅在腰线部位有接头，采用人工绑扎搭接。另每班再增加2人为协助搬运工。
底板钢筋：粗清理后，随即将底板钢筋运输到已浇筑底板上堆放。由于底板钢筋直、短，运输方便，运输时间3.5h。底板细清理12m时，开始安装第一仓底板钢筋。钢筋最多为Ⅴ类围岩，每12m钢筋量12T，由10人一班进行安装。10人分3个小组，一组4人运输一组4人绑扎，一组（2个专业电焊工）进行焊接。由于接头不多，焊工工作不饱满时参与钢筋搬运与邦扎。工作量：24m洞段底板钢筋8h可以施工完毕，剩余4h时间安装模板及验收。钢筋运输时间：由于洞内边顶拱钢筋为半圆形，钢筋制作中分为两段弧形钢筋，放入运输车后一次仅能运输4T以下，底板钢筋短、直，一次运输5- 6T。边顶拱最多钢筋量（Ⅴ类围岩）9.0T/仓，分布钢筋共计2.0T/仓，合计11.0T/仓。由于钢筋形状不规则，部位在回车箱内，部分翘在车箱宽度外面，运输时需要特别小心。故一次需要运输3.2T钢筋，满足要求。根据车辆运入洞时进为10min，倒车出来10min，一来回时间20min，加上人工卸钢筋上台车时间1.6小时，合计为2.0小时/循环。两仓钢筋运输用时16h。即16h内完成24m洞段钢筋施工。边顶拱钢筋台车投入1台，为工字钢架子轮式12.0m长台车。钢筋台车顶拱设计成与钢筋弧度一致的半圆型，中上部位设置活动操作平台。
（3）钢筋运输通道。由于底板浇筑完毕后，下道工序边顶拱需要上钢筋，而底板上空是唯一的通道：材料及施工人员均要通过该通道，采用在底板上搭桥方式进行运输。具体做法是：在底板钢筋安装前，先用手持式电动冲击钻在底板基岩上每隔3m钻3个等边20cm长深30cm的孔，在孔内放入锚固剂，再将φ20钢筋插入，然后将3根钢筋加工成钢筋桁架柱作为60cm（Ⅳ类45cm）高的“桥墩”，顶端高于混凝土面10cm处3根φ16钢筋作为一个平面“桥台”，该“桥墩”在洞轴线上每3m一排，每排2个，间隔2.0m。该桥台同时也作为底板钢筋的面层筋立架使用。实际浇筑2仓底板共计7排14个，共计钢筋50Kg /2仓底板。第一个“桥墩”距边0.5m。 用Ⅰ16工字钢作为“桥梁及轨道”两工字钢中心间距2.0m，底部用钢筋作为夹板，压住工字钢下翼板并与“桥台”焊接。将工字钢固定在“桥台”上，工字钢轨道重复利用。
运输车：用4个中心带槽的矿车轮，与工字钢做成的简易运输车，长6m，宽2.5m，为防止有渣体悼到底板上破坏混凝土收面工作，在运输车底板上铺盖胶合板，每次运输量3.0T。
桥墩在完成任务，混凝土底板能上人（36小时后）后割除。将钢筋头打磨平整后涂刷环氧液防锈防冲处理。
（4）混凝土衬砌。混凝土浇筑时，先从B台车开始，顺序为B台车，A台车，底板。连续浇筑。
A：底板：设计方量最大为Ⅴ类围岩，城门洞型每隧洞延m设计量2.5 m3，两仓24m浇筑量72 m3，1.2为超填系数，混凝土水平运输采用6 m3罐车运输。
浇筑时间计算如下：罐车进洞后需要在支、主洞交叉处调头，往浇筑点倒车前进，单程行车1060m约10min，回程是往前开，时间6.5min，强制式拌和机1 m3拌和时间不低于90s，放成品料及原材料上拌和机1.5min。合计每拌制1 m3拌和时间3.0min。6 m3用时18min。生产能力为20 m3/h。三个罐车浇筑。
罐车一往返时间为47.5min，再加上放料时间5min，两次调头、就位4min，合计56.5min。配罐车3辆。即可满足要求，浇筑时间按20 m3/h计算，完成24m底板浇筑所需要的时间为72÷20=3.6h，取值4h。
故浇筑24m底板最不利情况（Ⅴ类围岩）下4h可以浇筑完毕。
故一循环中48小时内能完成两仓底板混凝土施工，埏连续不间断浇筑月强度（考虑不可预见因素，每月按25天算）为300m/月。
B边顶拱：最不利为Ⅴ类围岩，城门洞型，每延m城门洞型设计量7.224 m3，一次浇筑为95.36 m3，1.1为超填系数，混凝土水平运输采用6 m3罐车运输。浇筑时间8h。60%是每小时浇筑边顶拱扣除影响后的有效利用系数。另由于边顶拱下料点窗口较多，顶拱最后窗口泵料时较慢，每个顶部进料口接管、泵料再加入0.5h，4个窗口为2h，合计时间10小时/仓边顶拱，按8小时算。混凝土脱模时间，根据已经浇筑的混凝土边顶拱脱模统计，时间为浇完最后一方混凝土封孔后12- 14h即可脱模，实际脱模时离浇筑完毕时最少已经14h。在第一台台车故在48小时循环时间内，两天可以完成24m边顶拱浇筑。（注：B台车移动前，A台车需要先移动1m。给B台车让出模板与混凝土接触位置。A台车移动时，离混凝土浇筑完毕时间为14h。）
故双台车紧凑、连续、不间断、没有外界干扰、泵机无故障的情况下浇筑月强度为360m/月，考虑不可预见因素每月按25天算则月进度为300m/月。
3、单台车先底板后边顶拱与双台车底、边顶拱同进度施工的对比情况，详见表1。
4、关键技术要点。
（1）双台车模式各工序间逻辑关系。
（2）双台车与单台车施工对比分析。
（3）双台车施工的人员机械配置情况。
5。安全和质量保障。
（1）拆模（移动钢模台车）对新衬砌混凝土的影响。通过采用有限元法对引水隧洞顶拱混凝土衬砌拆模时间计算复核，由于隧洞顶拱仅承受自身的重力，且由于拱的作用，顶拱混凝土结构内的压力很小，最大压应力为同期混凝土立方体抗压强度的6%左右，隧洞受到的拉应力也很小，仅为同期混凝土立方体抗压强度的2.7%左右。虽然12- 14h时混凝土的强度还很低，但是混凝土的实际强度已经能够承受自重及其他荷载，经过计算和试验复核，显示引水隧洞的顶拱混凝土强度已远远高于拆模时所产生的内应力，所以顶拱模板在混凝土浇筑完12- 14h拆除时安全可行的。
所以拆模时间确定为浇完最后1 m3混凝土封孔后14h即可拆模，达到混凝土拆模强度，满足施工规范要求。
（2）C20混凝土试块28天抗压强度统计，详见表2。
6、经验小结。
（1）小断面长隧洞双台车底、边顶同进度衬砌快速施工技术难点主要在于必须制定清晰的工序顺序，让所有参与施工的人员完全理解工序安排，特别是现场管理人员，一个工序安排不当，将影响整个施工进度。人员配置必须满足施工需求，且各工序施工人员熟练本工序施工内容。两工序必须做到无缝衔接。工序间的机械设备平时保养至位，在各工序中根据工序流程时间表出场，出场的先后顺序则由管理员调动，严禁私自调整顺序。在单段隧洞较长、工期较紧的情况下，投入的各項施工成本，通过双台车底、边顶同进度衬砌快速施工技术将经济效益最大化。
（2）小断面长隧洞双台车底、边顶同进度衬砌快速施工技术适用于引水隧洞长、工期紧、断面小、开挖与衬砌同时施工干扰大的引水隧洞混凝土衬砌施工。
关键词：小断面；长隧洞；双台车；底、边同进度；快速施工
一、工程概况
木坡水电站位于四川省阿坝州小金县境内的抚边河干流上，为抚边河干流自下而上规划的第3级电站。上游与美卧电站衔接，下游与杨家湾电站衔接，电站枢纽建筑物主要由首部枢纽、引水系统和厂区枢纽等组成。其中引水隧洞长10074.028m，围岩类别以Ⅳ、Ⅴ类（约占90%）为主，围岩地质条件复杂多变，且地下水较丰富，工作面涌水量较大，致使施工非常困难。
二、工艺原理
小断面长隧洞双台车底、边顶同进度衬砌快速施工技术需要严格的按工序作业时间实施，采用48小时一循环制度，每循环施工完毕两仓底板，两仓边顶拱。
1、工艺流程。施工工艺流程：小断面长隧洞双台车底、边顶同进度衬砌快速施工技术各个工艺流程必须安排专人专职负责，严格执行各工序之间的安排。
①、准备工作：先浇筑5仓底板，边顶拱钢筋邦扎完毕1、2、3仓，同时台车安装到位。（底板提高砼强度等级，减少安装台车时等强时间。）
②、第一轮：按顺序浇筑3、1边顶拱、6、7号底板，完毕后运输及邦扎5、4号仓边顶拱钢筋。
③、第二轮：按顺序浇筑5、2边顶拱、8、9号底板，完毕后运输及邦扎7、6号仓边顶拱钢筋。
④、第三轮：按顺序浇筑7、4边顶拱、10、11号底板，完毕后运输及邦扎9、8号仓边顶拱钢筋。
浇筑时先B后A（若先A后B，先走A台车时，B占据着A台车新仓位的搭接位置），向前推进，到各自的浇筑点后拆开泵管即快速实施，循环实施向前推进。
施工中完成2仓边顶拱及2仓底板（如 5、2、8、9），为一个循环，包括底板清理、钢筋安装、模板安装（台车移动）、轨道铺设等。一循环时间为48小时。
双台车施工中，所有工序从基础清理，钢筋安装，台车就位，及相关配合的车辆进出，挖机、泵机等就位。
2、操作要点。
（1）基础清理。底板施工时，一次浇筑2仓（一仓12m），底板基础清理时，在30m处设置袋装土围堰，先一次性用挖机粗清理30m，再人工仔细清理达到验收标准。
时间分配情况：先用PC60型挖机粗清一次，挖机不能清除的剩余渣体采用人工清理；粗清主要用一台60型挖机配合2台出渣车，30m基础粗清理耗时3.5h。细清理主要由人员进行清理，耗时9h。人员安排上10人/班，共2班。人员配合上采用2人一小组，一人掏渣一人搬运，互相轮换作业。同一断面（Ⅴ类时最大宽度4.05m）上布置最多3人，分前后2至3个部位清理。渣料由人工挑至围堰外，集中堆放，再由挖机将渣料装车，运至弃渣场。根据已开挖情况，洞内渗水较大，根据现场测量的流量，自主洞开挖以来，渗水常年流量保持在（底板设计为2.3‰坡度，支洞口处上游侧测量）211-264 m3/h之间；基础清理中，每30m需要设置挡水堰，挡水堰由两层袋装泥土制成，堰前低凹处设置集水坑，用水泵抽排在堰外。如2、3号块底板浇筑后，渗水会沿着底板矮边墙（底板面层0.3m处）上部渗出。故在4、5号基础清理时，需要在已浇混凝土面3号块上设置30cm挡水堰，用水泵将水抽排至清理基础外的挡水揠外，再抽排至集水坑。洞內每300m左右有集水坑，采用接力抽排方式，最后抽排至洞外。每班因排水影响2小时，故24m清理基础时间初清3.5h，细清9h，累计12.5h。 抽排水人员安排分两班，2人/班。
（2）钢筋邦扎。边顶拱钢筋：最多为Ⅴ类围岩，每12m钢筋量11T，由20人分两班，单台车进行安装，钢筋安装具体分3小组，每小组3人，每班中焊工1人，一组绑扎一组传递搬运。边顶拱钢筋安装速度20人一循环2仓，分两班，每班10人10.5小时。根据设计图，边顶拱主筋基本上没有焊接接头，仅在腰线部位有接头，采用人工绑扎搭接。另每班再增加2人为协助搬运工。
底板钢筋：粗清理后，随即将底板钢筋运输到已浇筑底板上堆放。由于底板钢筋直、短，运输方便，运输时间3.5h。底板细清理12m时，开始安装第一仓底板钢筋。钢筋最多为Ⅴ类围岩，每12m钢筋量12T，由10人一班进行安装。10人分3个小组，一组4人运输一组4人绑扎，一组（2个专业电焊工）进行焊接。由于接头不多，焊工工作不饱满时参与钢筋搬运与邦扎。工作量：24m洞段底板钢筋8h可以施工完毕，剩余4h时间安装模板及验收。钢筋运输时间：由于洞内边顶拱钢筋为半圆形，钢筋制作中分为两段弧形钢筋，放入运输车后一次仅能运输4T以下，底板钢筋短、直，一次运输5- 6T。边顶拱最多钢筋量（Ⅴ类围岩）9.0T/仓，分布钢筋共计2.0T/仓，合计11.0T/仓。由于钢筋形状不规则，部位在回车箱内，部分翘在车箱宽度外面，运输时需要特别小心。故一次需要运输3.2T钢筋，满足要求。根据车辆运入洞时进为10min，倒车出来10min，一来回时间20min，加上人工卸钢筋上台车时间1.6小时，合计为2.0小时/循环。两仓钢筋运输用时16h。即16h内完成24m洞段钢筋施工。边顶拱钢筋台车投入1台，为工字钢架子轮式12.0m长台车。钢筋台车顶拱设计成与钢筋弧度一致的半圆型，中上部位设置活动操作平台。
（3）钢筋运输通道。由于底板浇筑完毕后，下道工序边顶拱需要上钢筋，而底板上空是唯一的通道：材料及施工人员均要通过该通道，采用在底板上搭桥方式进行运输。具体做法是：在底板钢筋安装前，先用手持式电动冲击钻在底板基岩上每隔3m钻3个等边20cm长深30cm的孔，在孔内放入锚固剂，再将φ20钢筋插入，然后将3根钢筋加工成钢筋桁架柱作为60cm（Ⅳ类45cm）高的“桥墩”，顶端高于混凝土面10cm处3根φ16钢筋作为一个平面“桥台”，该“桥墩”在洞轴线上每3m一排，每排2个，间隔2.0m。该桥台同时也作为底板钢筋的面层筋立架使用。实际浇筑2仓底板共计7排14个，共计钢筋50Kg /2仓底板。第一个“桥墩”距边0.5m。 用Ⅰ16工字钢作为“桥梁及轨道”两工字钢中心间距2.0m，底部用钢筋作为夹板，压住工字钢下翼板并与“桥台”焊接。将工字钢固定在“桥台”上，工字钢轨道重复利用。
运输车：用4个中心带槽的矿车轮，与工字钢做成的简易运输车，长6m，宽2.5m，为防止有渣体悼到底板上破坏混凝土收面工作，在运输车底板上铺盖胶合板，每次运输量3.0T。
桥墩在完成任务，混凝土底板能上人（36小时后）后割除。将钢筋头打磨平整后涂刷环氧液防锈防冲处理。
（4）混凝土衬砌。混凝土浇筑时，先从B台车开始，顺序为B台车，A台车，底板。连续浇筑。
A：底板：设计方量最大为Ⅴ类围岩，城门洞型每隧洞延m设计量2.5 m3，两仓24m浇筑量72 m3，1.2为超填系数，混凝土水平运输采用6 m3罐车运输。
浇筑时间计算如下：罐车进洞后需要在支、主洞交叉处调头，往浇筑点倒车前进，单程行车1060m约10min，回程是往前开，时间6.5min，强制式拌和机1 m3拌和时间不低于90s，放成品料及原材料上拌和机1.5min。合计每拌制1 m3拌和时间3.0min。6 m3用时18min。生产能力为20 m3/h。三个罐车浇筑。
罐车一往返时间为47.5min，再加上放料时间5min，两次调头、就位4min，合计56.5min。配罐车3辆。即可满足要求，浇筑时间按20 m3/h计算，完成24m底板浇筑所需要的时间为72÷20=3.6h，取值4h。
故浇筑24m底板最不利情况（Ⅴ类围岩）下4h可以浇筑完毕。
故一循环中48小时内能完成两仓底板混凝土施工，埏连续不间断浇筑月强度（考虑不可预见因素，每月按25天算）为300m/月。
B边顶拱：最不利为Ⅴ类围岩，城门洞型，每延m城门洞型设计量7.224 m3，一次浇筑为95.36 m3，1.1为超填系数，混凝土水平运输采用6 m3罐车运输。浇筑时间8h。60%是每小时浇筑边顶拱扣除影响后的有效利用系数。另由于边顶拱下料点窗口较多，顶拱最后窗口泵料时较慢，每个顶部进料口接管、泵料再加入0.5h，4个窗口为2h，合计时间10小时/仓边顶拱，按8小时算。混凝土脱模时间，根据已经浇筑的混凝土边顶拱脱模统计，时间为浇完最后一方混凝土封孔后12- 14h即可脱模，实际脱模时离浇筑完毕时最少已经14h。在第一台台车故在48小时循环时间内，两天可以完成24m边顶拱浇筑。（注：B台车移动前，A台车需要先移动1m。给B台车让出模板与混凝土接触位置。A台车移动时，离混凝土浇筑完毕时间为14h。）
故双台车紧凑、连续、不间断、没有外界干扰、泵机无故障的情况下浇筑月强度为360m/月，考虑不可预见因素每月按25天算则月进度为300m/月。
3、单台车先底板后边顶拱与双台车底、边顶拱同进度施工的对比情况，详见表1。
4、关键技术要点。
（1）双台车模式各工序间逻辑关系。
（2）双台车与单台车施工对比分析。
（3）双台车施工的人员机械配置情况。
5。安全和质量保障。
（1）拆模（移动钢模台车）对新衬砌混凝土的影响。通过采用有限元法对引水隧洞顶拱混凝土衬砌拆模时间计算复核，由于隧洞顶拱仅承受自身的重力，且由于拱的作用，顶拱混凝土结构内的压力很小，最大压应力为同期混凝土立方体抗压强度的6%左右，隧洞受到的拉应力也很小，仅为同期混凝土立方体抗压强度的2.7%左右。虽然12- 14h时混凝土的强度还很低，但是混凝土的实际强度已经能够承受自重及其他荷载，经过计算和试验复核，显示引水隧洞的顶拱混凝土强度已远远高于拆模时所产生的内应力，所以顶拱模板在混凝土浇筑完12- 14h拆除时安全可行的。
所以拆模时间确定为浇完最后1 m3混凝土封孔后14h即可拆模，达到混凝土拆模强度，满足施工规范要求。
（2）C20混凝土试块28天抗压强度统计，详见表2。
6、经验小结。
（1）小断面长隧洞双台车底、边顶同进度衬砌快速施工技术难点主要在于必须制定清晰的工序顺序，让所有参与施工的人员完全理解工序安排，特别是现场管理人员，一个工序安排不当，将影响整个施工进度。人员配置必须满足施工需求，且各工序施工人员熟练本工序施工内容。两工序必须做到无缝衔接。工序间的机械设备平时保养至位，在各工序中根据工序流程时间表出场，出场的先后顺序则由管理员调动，严禁私自调整顺序。在单段隧洞较长、工期较紧的情况下，投入的各項施工成本，通过双台车底、边顶同进度衬砌快速施工技术将经济效益最大化。
（2）小断面长隧洞双台车底、边顶同进度衬砌快速施工技术适用于引水隧洞长、工期紧、断面小、开挖与衬砌同时施工干扰大的引水隧洞混凝土衬砌施工。