帶渣澆筑混凝土底板在漫松引水洞中的應用

張曉光，徐海巖

（1.松江河發電廠，吉林 撫松 134500；2.松遼水環所，吉林 長春 130021）

1 工程概況

松山引水工程位于吉林省撫松縣境內，是松江河梯級水電站工程5個樞紐之一，屬大II型二等工程。樞紐由面板堆石壩、岸坡式溢洪道、漫松引水洞組成，利用12588.52m的引水隧洞將漫江徑流引入位于松江河上的小山水電站，增加小山水電站多年平均發電量1.592×108kW·h。松山引水工程設計最大引用流量58.82m3/s，最小引用流量29.41m3/s。1992年12月11日，主體工程開工；1998年9月15日截流，2002年3月 30日蓄水，2002年5月13日漫松引水洞通水。

2 原設計結構型式

漫松引水洞斷面為城門洞型，基本內徑尺寸為5.2m×4.9m（寬×高），由于各種混凝土襯砌結構形式的不同，上述尺寸略有變化，最大內水壓力為0.51MPa。

技施設計階段漫松引水洞根據圍巖地質條件不同分為五種不同型式襯砌結構，詳見表1。

I、II型襯砌結構型式見圖1。

隧洞襯砌分兩部分施工，首先采用輕型臺車進行邊頂拱襯砌，然后襯砌底板。由于隧洞洞線較長，工作面狹窄，交叉作業較多，混凝土襯砌施工進度非常緩慢，尤其底板混凝土襯砌需精細清基，每10m段需要2d左右，這與既定通水時間產生了矛盾。建設各方提出對底板混凝土進行優化的設想，初步確定帶渣澆注混凝土底板的思路。

表1 漫松引水洞技施設計襯砌類型表

3 分析與論證

漫松引水洞混凝土底板主要為實現以下功能：

（1）降低底板糙率，提高輸水能力；

（2）保護底部圍巖，防止圍巖進一部風化或沖蝕；

（3）滿足檢修人員、設備的通行；

（4）作為承載結構的一部分保證圍巖穩定（IV，V類圍巖整體式襯砌）。

由上述功能和工作狀態可以看出，除IV，V類圍巖整體式襯砌以外，其它部位的混凝土底板沒有結構要求，要想采取帶渣澆注混凝土底板的方案，需要滿足以下條件：

（1）混凝土底板自身具有足夠的強度、剛度和穩定性，在任何工作狀態下都不會被破壞；

（2）混凝土底板下部的石渣必須有足夠的密實度，保證其在水壓力作用下對底板有足夠的支撐作用。

由于漫松引水洞在全洞設置了排水管，通過加設排水管（孔）的方式，釋放外水壓力，洞內襯砌襯砌結構基本不承受外水壓力。因此混凝土底板下部的石渣只要具有足夠的密實度，能夠為混凝土底板提供均勻的支撐作用即可。

4 底板石渣試驗

要確定底板石渣是否具有足夠的密實度，必須通過現場取樣試驗。原東北勘測設計研究院（現中水東北勘測設計研究有限責任公司）科研院于2000年對漫松引水洞底板石渣進行試驗，全共抽取14個斷面28個試坑進行試驗，以測定底板石渣的干容重、含水率、顆粒組成、石渣厚度，為確定是否采用帶渣澆筑底板混凝土方案及采用部位提供科學依據。從試驗成果中得知，全洞石渣容重最大值為22.56kN/m3，最小值為17.66kN/m3。石渣厚度最大值為67cm，最小厚度為7cm，平均值為24cm。試驗成果見表2。

5 帶渣澆筑底板結構型式

施工階段為加快工程進度、降低施工難度、節省投資，在部分地質條件較好的洞段采用了帶渣澆筑混凝土底板，詳見表3。

表3 帶渣澆筑底板混凝土結構類型表

帶渣澆筑混凝土底板結構型式見圖2。

圖2 帶渣澆筑混凝土底板結構圖

6 抗揚壓力補充措施

由于底板也需要布置排水孔釋放外水壓力，為防止底板下部的石渣中的細顆粒被水流帶出，造成其密實程度不均勻，不能為混凝土底板提供均勻的承載力，底板的排水孔采用了具有透水性能的軟式排水管，間、排距2m，結構形式見圖3。

表2 漫松引水洞底板石渣試驗成果表

圖3 排水孔結構圖

7 取得的效益

加快工程進度：由于減少了清基工作和混凝土澆筑量，底板混凝土施工進度明顯加快，使漫松引水洞的總體工期較常規底板混凝土施工方案提

經濟效益：由于采用帶渣澆筑混凝土底板的結構形式，底板混凝土結構以下的超挖部分不必使用混凝土回填，減少混凝土9318m3，節省工程投資719萬元。

8 結論

漫松引水洞經過1年零4個月的運行后，于2003年9月30日進行了放空檢查，全洞未發現帶渣澆筑的混凝土底板有抬動、變形、裂縫或其它任何形式的破壞。檢查結果證明，漫松引水洞帶渣澆筑底板混凝土技術是成功的。

采用帶渣澆筑混凝土底板技術對加快施工進度、降低施工難度、節省工程投資的效果是明顯的，特別是對較長的水工隧洞，具有十分明顯的經濟效益。