溪洛渡水電站泄洪洞進(jìn)口漸變段襯砌混凝土施工技術(shù)

張　銳，　周　靜，　周 春 清

(1.中國人民武裝警察部隊(duì) 水電第七支隊(duì)，湖北 武漢　430200；2.中國人民武裝警察部隊(duì) 水電第九支隊(duì)，四川 成都　611130；

3.中國人民武裝警察部隊(duì) 水電第三總隊(duì)，四川 成都　611130)

溪洛渡水電站泄洪洞進(jìn)口漸變段襯砌混凝土施工技術(shù)

張銳1，周靜2，周 春 清3

(1.中國人民武裝警察部隊(duì) 水電第七支隊(duì)，湖北 武漢430200；2.中國人民武裝警察部隊(duì) 水電第九支隊(duì)，四川 成都611130；

3.中國人民武裝警察部隊(duì) 水電第三總隊(duì)，四川 成都611130)

摘要：異型漸變結(jié)構(gòu)在水工隧洞進(jìn)出口建筑物中較為常見，其斷面多由矩形斷面與圓形斷面相互過渡，是一種易見卻又難以施工的洞段，其結(jié)構(gòu)型式復(fù)雜、過流面混凝土成型質(zhì)量要求高，而混凝土襯砌不具備采用鋼模臺車進(jìn)行澆筑的條件，因此，混凝土襯砌模板的設(shè)計(jì)、運(yùn)輸、定位、加固困難，而且模板面板平整度、剛度及模板支撐體系對混凝土體型、平整度均有較大的影響。結(jié)合溪洛渡水電站右岸泄洪洞進(jìn)口漸變段混凝土襯砌分段分層、施工方法、施工程序以及模板制作情況等多工序進(jìn)行闡述，可為今后同類工程施工提供一定的經(jīng)驗(yàn)和借鑒。

關(guān)鍵詞：泄洪洞進(jìn)口漸變段；混凝土； 施工技術(shù)；溪洛渡水電站

1概述

金沙江溪洛渡水電站右岸泄洪隧洞為有壓接無壓、洞內(nèi)龍落尾型式。泄洪洞由進(jìn)水塔、有壓洞段、地下工作閘門室、無壓洞段、龍落尾段和出口挑坎等組成，沿主洞還布置有進(jìn)口漸變段及工作閘門室前后漸變段共3個漸變段，進(jìn)口漸變段為12m(寬)×15m(高)的矩形斷面漸變?yōu)镽=7.5m的圓形斷面，工作閘門室前漸變段為R=7.5m的圓形斷面漸變?yōu)?2m(寬)×14m(高)的矩形斷面，工作閘門室后的漸變段僅有頂拱為矩形變圓形，泄洪洞設(shè)計(jì)泄洪流量為15 430m3/s，占整個樞紐設(shè)計(jì)洪水總泄洪量的45%左右，最大流速達(dá)45m/s。

進(jìn)口漸變斷面尺寸為12m(寬)×15m(高)的矩形斷面漸變?yōu)镽=7.5m的圓形斷面，長度為25m，底板為平坡，襯砌厚度為150cm，混凝土標(biāo)號為C9040W8F150，其體型三維示意圖見圖1。

進(jìn)口漸變段為異型漸變襯砌結(jié)構(gòu)形式，不具備采用鋼模臺車進(jìn)行襯砌的條件，而設(shè)計(jì)對不平整度指標(biāo)要求高，因此，模板的設(shè)計(jì)、運(yùn)輸、定位及加固是漸變段混凝土施工的一個重要工序；其次，進(jìn)口漸變段為方變圓結(jié)構(gòu)，混凝土澆筑方量大，與有壓洞內(nèi)混凝土施工干擾大。因此，如何保證混凝土施工的連續(xù)性、快速完成混凝土澆筑是施工組織的難點(diǎn)。

圖1　進(jìn)口漸變段三維模型示意圖

2方案的擬定

漸變結(jié)構(gòu)混凝土襯砌主要是做好模板的選型和使用，針對底拱、邊頂拱設(shè)計(jì)制作相應(yīng)的模板并細(xì)化模板的定位、加固及支撐系統(tǒng)。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，溪洛渡水電站右岸泄洪洞進(jìn)口漸變段分底拱、邊頂拱兩次進(jìn)行澆筑，底拱一次澆筑至比底板混凝土高268cm(與有壓洞段圓形襯砌斷面底拱100°范圍同高)，采用刮軌工藝和翻模工藝，按照先底部、后兩側(cè)的順序組織施工，邊頂拱一次澆筑成型，選用定型鋼模板，支撐結(jié)構(gòu)為滿堂腳手架支撐系統(tǒng)和弧形鋼管桁架支撐，混凝土澆筑二級配預(yù)冷混凝土，底拱采用自卸車運(yùn)輸、長臂反鏟提升入倉(翻模區(qū)域增加溜槽接料后入倉),邊頂拱采用混凝土罐車運(yùn)輸，混凝土拖泵泵送入倉并采取溫控措施控制混凝土的內(nèi)部溫升。

圖2　進(jìn)口漸變段分段、分層示意圖

3施工方案

3.1混凝土的分段與分層

溪洛渡水電站右岸泄洪洞進(jìn)口漸變段長25m，分兩段進(jìn)行澆筑，每段長12.5m，每段混凝土分底拱、邊頂拱進(jìn)行施工(圖2)。

3.2鋼筋的加工與綁扎

鋼筋加工、綁扎是漸變段結(jié)構(gòu)混凝土施工的控制要點(diǎn)，每根鋼筋長度、曲率、長度均為漸變形式，鋼筋加工需根據(jù)漸變參數(shù)編制鋼筋下料表，鋼筋廠根據(jù)下料表下料加工并進(jìn)行編號、掛牌明示，鋼筋運(yùn)至現(xiàn)場后利用架立鋼筋進(jìn)行安裝，架立筋間距不大于1.5m，按照已安裝好的架立筋、標(biāo)示的間距等人工進(jìn)行綁扎，邊頂拱鋼筋綁扎利用滿堂腳手架提供的作業(yè)平臺進(jìn)行，先進(jìn)行環(huán)向鋼筋安裝，再進(jìn)行分布鋼筋安裝，鋼筋的加工、綁扎應(yīng)符合施工圖紙和相關(guān)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定要求。

3.3漸變段底拱刮軌的設(shè)置

為滿足漸變段底拱中部三角平直區(qū)域抹面時的平整度要求，在底拱中部三角平直區(qū)域設(shè)置刮軌對混凝土面進(jìn)行找平。刮軌采用φ25圓鋼水平放置，將可調(diào)套筒托撐焊接固定在直立插筋上，以便刮軌安裝調(diào)節(jié)，刮軌頂部高程與底板混凝土結(jié)構(gòu)面高程相同，在混凝土澆筑前，需對刮軌高程進(jìn)行測量復(fù)核，對不符合設(shè)計(jì)要求的點(diǎn)位通過調(diào)節(jié)托撐調(diào)整，圓鋼刮軌經(jīng)測量校核固定后不得碰撞，刮軌布置情況見圖3。

圖3　漸變段底拱刮軌布置三維示意圖

3.4漸變段模板施工

模板的設(shè)計(jì)、安裝及加固等是漸變段結(jié)構(gòu)混凝土施工過程中不可缺少的施工手段之一，模板的設(shè)計(jì)需根據(jù)工程特點(diǎn)及質(zhì)量指標(biāo)控制要求確定。溪洛渡水電站右岸泄洪洞進(jìn)口漸變段底拱翻模、邊頂拱組合鋼模板設(shè)計(jì)、安裝及加固方案如下。

3.4.1漸變段底拱模板

圖4　漸變段底拱翻模典型斷面示意圖

漸變段底拱翻模區(qū)域采用組合木模板人工立模，根據(jù)漸變段結(jié)構(gòu)形式和變化關(guān)系加工成定型組合模板，單塊模板規(guī)格長度為150cm，寬約40～80cm，厚3cm，重量控制在30kg以內(nèi)，以便于人工搬運(yùn)及翻模。定型組合模板委托專業(yè)木工廠家加工成型，經(jīng)驗(yàn)收合格后運(yùn)送至工作面，鋼筋綁扎完成后，即可進(jìn)行底拱翻模區(qū)的立模。模板采用方木和鋼管圍柃進(jìn)行固定，模板上口收倉線處加100mm×8mm的校直角鋼，模板加固情況見圖4。

3.4.2漸變段邊頂拱模板

漸變段邊頂拱模板根據(jù)其漸變形式和變化關(guān)系加工成定型鋼模板，模板主要由模板、縱肋和橫肋組成，由專業(yè)模板廠家進(jìn)行分塊加工，每塊按照安裝順序進(jìn)行編號并控制其重量不超過75kg，同時，單塊模板面積要求盡可能偏大，在方便人工搬運(yùn)的同時，盡量減少混凝土拼縫痕跡。定型鋼模加工完成后，在廠內(nèi)進(jìn)行預(yù)拼裝一次，檢驗(yàn)?zāi)０寮庸ぞ?，對不符合要求的模板重新制作或進(jìn)行調(diào)整，以保證現(xiàn)場施工時模板安裝的精度及平整度。

圖5　漸變段邊頂拱模板支撐典型斷面示意圖

模板下方為定型弧形鋼管桁架和滿堂腳手架，將鋼管桁架頂部高程進(jìn)行微調(diào)至設(shè)計(jì)高程后，對腳手架和拱架進(jìn)行加固，然后進(jìn)行定型組合鋼模板安裝，邊頂拱頂部兩處弧形拱角處異型鋼模板由定型鋼管桁架連成整體，在鋼管桁架側(cè)向及下部采用間距75cm的、15cm×15cm的方木圍柃支撐，方木采用絲桿托撐支撐在滿堂腳手架上，校模時調(diào)節(jié)絲桿使面板就位，邊頂拱平直面模板采用[10槽鋼橫圍柃，圍柃采用絲桿托撐支撐在滿堂腳手架上(圖5)。模板支撐系統(tǒng)滿堂腳手架使用φ48，壁厚3.5mm的鋼管按照0.75m×0.75m×0.75m的參數(shù)進(jìn)行搭設(shè)。為了保護(hù)底板混凝土面，避免腳手架壓力直接作用在混凝土面上，架立鋼管架時，下部應(yīng)加墊塊，墊塊采用[10的槽鋼沿縱軸線方向帶狀鋪設(shè)在每根鋼管下部，同時，為不影響洞內(nèi)交通，在鋼管排架中設(shè)置5m×5.35m的通道，通道由Ⅰ22a工字鋼加工成門字型后按照0.75m的間距設(shè)置。為了增加其整體穩(wěn)定性，在門字型鋼拱架兩側(cè)及上部三步排架進(jìn)行加強(qiáng)剪刀撐連接，腳手架搭設(shè)完成后，采用砂袋進(jìn)行預(yù)壓。

3.5安裝止水

在混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)向縫、縱向縫位置安裝有500mm×1.2mm銅片止水、651型橡膠止水，止水帶用鋼筋固定在襯砌主筋上，止水夾用φ10的鋼筋制作，按間距60cm安裝，鋪設(shè)時其表面應(yīng)保證圓順，無顯著的凹凸現(xiàn)象，保證止水位置準(zhǔn)確，搭接滿足施工規(guī)范要求，橡膠止水帶接頭搭接長度不小于200mm，用硫化熱粘接。如果采用乙炔熱粘接，需用夾板器加緊，但必須保證材料自身承載力試驗(yàn)要求，端頭模橫向圍柃跨止水處應(yīng)采用φ25鋼筋加工成“弓”形圍柃，防止止水兩側(cè)模板錯位。

3.6灌漿管的預(yù)埋

排水孔、回填灌漿、固結(jié)灌漿灌漿孔套管均采用φ50PVC管(灌漿孔應(yīng)根據(jù)灌漿鉆孔深度、鉆孔設(shè)備等因素考慮埋管管徑)，襯砌混凝土的鋼筋網(wǎng)綁扎完畢，按灌漿圖紙位置安裝固定，管口一側(cè)貼緊巖石，另一側(cè)貼緊模板，邊頂拱灌漿管上口可適當(dāng)調(diào)整，使上口位于頂拱巖壁最高處。灌漿管口兩端要封堵，防止混凝土堵塞管口。

3.7混凝土的澆筑

3.7.1底拱混凝土澆筑

底拱中部三角平直區(qū)域范圍采用刮軌工藝施工，混凝土澆筑使用φ100、φ70、φ50、φ30的振搗棒人工平倉振搗，然后采用刮尺按照刮軌鋼筋控制的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)線刮除超高的混凝土(或填補(bǔ)欠料的部位)，最后取掉刮軌鋼筋后人工壓面收光。底拱兩側(cè)部位采用翻模工藝施工，混凝土澆筑按照平鋪法(層厚50cm左右)兩側(cè)均勻布料同步上升，使用φ100、φ70、φ50、φ30振搗棒人工平倉振搗，并在初凝前從下往上逐步翻模后壓面收光。為有利于溫控，混凝土采用20t自卸車運(yùn)輸，利用長臂反鏟澆筑C9040W8F150二級配常態(tài)混凝土(坍落度為7～9cm)。

3.7.2邊頂拱混凝土澆筑

邊頂拱混凝土采用輸送泵澆筑C9040W8F150二級配混凝土(腰線以下坍落度為14～16cm，腰線以上坍落度為16～18cm)，封拱采用退管法澆筑C9040自密實(shí)混凝土，按照平鋪法兩側(cè)均勻布料同步上升(腰線以下層厚不大于30cm，腰線以上層厚不大于40cm)，使用φ80、φ70、φ50的振搗棒人工平倉振搗，澆筑布置情況見圖7。

3.8混凝土溫控措施

漸變段襯砌混凝土為C9040W8F150混凝土。為滿足計(jì)給出的施工溫控指標(biāo)，有效控制混凝土的裂縫，保證建筑物的整體性和耐久性，對漸變段混凝土施工采取了以下控制措施：

(1)出機(jī)口混凝土溫度控制。控制出機(jī)口混凝土溫度主要從控制混凝土骨料、水、水泥等原材料的溫度入手，采取對骨料進(jìn)行風(fēng)冷、加冰、使用0 ℃～4 ℃的冷水拌制等方法降低原材料溫度，從而達(dá)到降低出機(jī)口混凝土溫度的目的，漸變段混凝土控制出機(jī)口溫度為14 ℃的預(yù)冷混凝土。

圖7　漸變段邊頂拱混凝土澆筑工藝示意圖

(2)混凝土運(yùn)輸過程中的溫度控制。洞外運(yùn)輸考慮到夏季高溫天氣容易造成運(yùn)輸過程中混凝土坍落度損失，因此，需合理調(diào)配車輛、縮短運(yùn)輸時間、減少轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)，采取在運(yùn)輸混凝土的自卸車上設(shè)置遮陽布等遮蓋隔熱措施，并對自卸車車廂周邊及混凝土罐車攪拌罐間斷性的灑水保濕。

(3)混凝土水化熱控制。選用水化熱低的中熱硅酸鹽水泥，盡可能采用低坍落度混凝土，選用效能高的外加劑，提高粉煤灰摻量并控制澆筑溫度等，漸變段底拱澆筑C9040W8F150二級配混凝土、坍落度為70～90mm(常態(tài))、粉煤灰摻量為30%、水泥用量為219kg；邊頂拱澆筑C9040W8F150二級配混凝土、坍落度為160～180mm(泵送)、粉煤灰摻量為30%、水泥用量為245kg。

(4)預(yù)埋冷卻水管通水冷卻降溫措施。根據(jù)設(shè)計(jì)要求的混凝土最高溫升，確定在混凝土中預(yù)埋冷卻水管，通過不間斷流動冷卻水降低混凝土內(nèi)部溫升，冷卻水管采用φ25PE管。

3.9混凝土養(yǎng)護(hù)措施

混凝土澆筑完畢后12～18h，及時對混凝土表面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期一般為28d或監(jiān)理工程師指示的天數(shù)。漸變段采取普通通水軟管供水進(jìn)行灑水的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，邊頂拱在排架拆除后可采用自制的簡易灑水車(具有加壓、延伸灑水的作用)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期內(nèi)應(yīng)始終保持混凝土表面濕潤，不得出現(xiàn)干濕交替的情況，嚴(yán)禁出現(xiàn)表面發(fā)白甚至干裂的情況，夏季高溫時段的養(yǎng)護(hù)從嚴(yán)控制。

3.10混凝土面的保護(hù)

混凝土面的保護(hù)主要是對底拱過流面進(jìn)行保護(hù)，該部位結(jié)構(gòu)面要求較高，在施工過程中必須做好保護(hù)工作，需采取以下措施：

(1)搭設(shè)鋼筋排架時，立桿下腳沒有強(qiáng)求置于槽鋼上，但嚴(yán)禁將其直接置于混凝土面上；

(2)通道底板加鋪60cm厚的保護(hù)渣料，依次為：油氈、10cm厚砂、50cm厚石渣；

(3)在施工過程中，嚴(yán)禁直接將工器具以及材料高空拋下。

4結(jié)語

溪洛渡水電站右岸泄洪洞進(jìn)口漸變段體型復(fù)雜，混凝土澆筑分底拱和邊頂拱兩序施工，采用刮軌工藝和翻模工藝按照先底部、后兩側(cè)的順序組織施工，邊頂拱一次澆筑成型，選用定型鋼模板，支撐結(jié)構(gòu)為滿堂腳手架支撐系統(tǒng)和弧形鋼管桁架支撐鋼模板，底拱利用絲桿托撐支撐刮軌和創(chuàng)新使用接安螺桿，較好地控制了底拱混凝土結(jié)構(gòu)體型，邊頂拱采用定型鋼模板，保證了漸變異型結(jié)構(gòu)混凝土澆筑的體型。經(jīng)過工程實(shí)踐驗(yàn)證：針對漸變異型曲面結(jié)構(gòu)混凝土施工做好模板的選型規(guī)劃、設(shè)計(jì)制作、安裝加固與驗(yàn)收是保證混凝土澆筑質(zhì)量的關(guān)鍵工作，同時，在組織上要加強(qiáng)管理，避免與相鄰工作面的干擾，合理安排澆筑時段，避開高溫時段澆筑，將會取得較好的效果。

張銳(1986-)，男，貴州遵義人，助理工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

周靜(1988-)，女，山東費(fèi)縣人，助理工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

周春清(1960-)，男，山東費(fèi)縣人，高級工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

Concrete Construction for Entrance Transition Lining of Spillway Tunnel at

Xiluodu Hydropower Station

ZHANG Rui1GAO Jing2，ZHOU Chunqing3

(1.The Seventh Detachment of Armed Police Hydropower Troops, Wuhan ,Hubei, 430200,China ;

2. The Ninth Detachment of Armed Police Hydropower Troops, Chengdu ,Sichuan, 611130,China;

3 . The 3rd Hydropower Corps of the Chinese Armed Police Force，Chengdu，Sichuan，611130， China)

Abstract:Special-shaped structures are especially common in intake and outlet structures of hydraulic tunnels . The tunnel section is gradually changed from rectangle into circular , resulting in difficult construction , complicated structural forms , high quality requirements for concrete forming in wetted cross section. In addition , steel form jumbo is unsuitable to be used in concrete lining construction. Therefore , it is difficult to carry out concrete lining form design , transportation , location and reinforcement. Influence of form face flatness , stiffness and supporting system on concrete configurations and flatness is significant . In this paper , concrete lining in sections and in layers are carried out in intake transition section of right bank spillway tunnel at Xiluodu hydropower station . Construction methods , construction procedures and form works are described to provide experiences and references to the similar projects in the future.

Key words:spillway tunnel intake transition section ; concrete ; construction technology

收稿日期:2015-07-10

文章編號:1001-2184(2015)04-0041-05

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

中圖分類號:TV7;TV544;TV52

作者簡介: