白鶴灘水電站導流洞混凝土襯砌施工質量控制

孫 鵬，段剛強，石 強

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川成都 611730)

1 工程概述

白鶴灘水電站位于金沙江下游四川省寧南縣和云南省巧家縣境內，電站上游接烏東德梯級水電站，下鄰溪洛渡梯級水電站，距下游溪洛渡水電站195km。白鶴灘水電站的開發任務以發電為主，兼顧防洪，并有攔沙、發展庫區航運和改善下游通航條件等綜合利用效益，是西電東送骨干電源點之一。電站總裝機容量約16000MW。

本工程施工導流采用全年擋水圍堰、隧洞導流的方式，左右岸共布置5條導流隧洞:其中左岸布置3條，隧洞總長5383．77m，導流隧洞襯砌后凈空尺寸為17．5m×22m(寬×高)，襯砌總工程量為55．2萬m3，每條導流隧洞下游段與引水發電系統的尾水隧洞下游段相結合使用。導流隧洞基本特性參數見表1。

導流隧洞混凝土襯砌施工的特點及難點:

表1 左岸導流隧洞特性表

(1)施工工期緊張。導流洞從開挖節點完成到洞內混凝土襯砌節點完成只有13個月時間，混凝土月平均襯砌強度為4．25萬m3，襯砌高峰強度約為8萬m3/月，澆筑強度非常高;導流洞前期混凝土施工時，洞內其他部位還有爆破開挖施工，容易對新澆筑的混凝土部位產生影響，需要嚴格控制爆破，選取合理的澆筑順序，因此，在混凝土澆筑前，需制定詳細的措施方案，合理布置澆筑的總體程序，采用先進快速的澆筑手段，縮短工序循環時間，確保目標工期的實現。

(2)混凝土襯砌后的凈空尺寸大(寬×高=17．5m ×22m)，襯砌厚度最大達 2．5m，最大襯砌每延米工程量為183．67m3，對混凝土施工模板及支撐系統提出了較大的荷載要求。

(3)混凝土運輸距離遠。本工程混凝土主要由左岸荒田拌和系統、右岸三灘拌和系統生產提供，混凝土運輸最遠距離約7km，在白鶴灘地區夏季高溫時段，混凝土在運輸澆筑過程中的溫控很重要。

(4)白鶴灘地區夏季溫度高，采用預冷混凝土進行襯砌施工時可以緩解混凝土運輸澆筑過程中的溫升，同時，通水冷卻也可以有效降低混凝土的內部溫度，減少裂縫的產生。

(5)為避免導流洞過流時高速水流對混凝土表面沖刷而引起的空蝕破壞，底板及邊墻襯砌均采用了高標號抗沖耐磨混凝土。混凝土襯砌施工過程中的溫控、表面平整度、體型偏差、質量缺陷及裂縫的防控等都應有嚴格的質量控制措施，確保混凝土澆筑過程全程受控。

2 導流洞混凝土襯砌施工過程質量控制

2．1 鋼筋制安

(1)鋼筋加工。

導流洞混凝土襯砌施工所用的鋼筋在指定的鋼筋加工廠進行加工，將鋼筋加工尺寸偏差控制在規范要求的允許偏差之內。

(2)鋼筋連接。

本工程混凝土施工所用鋼筋的連接形式主要分為三種:搭接、焊接及直螺紋套筒連接。

①搭接:本工程主要用于鋼筋直徑在16mm及以下的鋼筋連接。鋼筋搭接長度不小于35d(d為鋼筋直徑)。

②焊接:本工程主要用于鋼筋直徑在25mm及以下的鋼筋連接。鋼筋在焊接時要保證焊縫飽滿，雙面焊接長度為5d，單面焊接長度為10d。焊縫高度為0．25d且不小于4mm;焊縫寬度為0．7d且不小于10mm，保證鋼筋接頭打彎焊接后在同一軸線上。

③直螺紋套筒連接:主要適用于鋼筋施工中直徑大于或等于25mm的鋼筋連接。對于已加工完成并經檢驗合格的絲頭要妥善加以保護并分類堆放。

(3)鋼筋安裝。

鋼筋安裝時應確保鋼筋間距均勻，相鄰焊接接頭不應在同一截面上。鋼筋安裝過程中焊接牢固，套筒連接緊密，絲扣外露應滿足要求。

2．2 止水、灌漿管路等埋件的安裝

本工程所用止水主要分為651型橡膠止水和銅片止水兩種。橡膠止水片在使用過程中應防止其變形和撕裂，搭接長度不得小于10cm，搭接前需將橡膠止水表面挫成毛面，保證粘貼牢固;銅片止水使用時需保證表面平整、干凈、無沙眼和釘孔，銜接方式按其厚度分為折疊、咬接或搭接方式，咬接和搭接部位需采用雙面焊接，銅片止水搭接長度不得小于2cm。本工程銅止水搭接方式采用雙面焊接。

灌漿管路主要布置在底板、兩側邊墻及頂拱部位。灌漿管路在導流洞混凝土澆筑前用扎絲綁扎固定在鋼筋上并用紅色油漆進行標記，便于后期尋找。

其它埋件主要布置在混凝土內部或鋼筋上，主要分為底板錨筋、接地扁鐵、內部觀測儀器、溫度計、應力計及冷卻水管等。在混凝土澆筑過程中應注意保護、不得破壞，避免觸及埋件而引起移位。

2．3 模板施工

(1)模板的安裝與校核。

由于導流隧洞襯砌尺寸大(凈空為17．5m×22m)，因此，模板的安裝拼接對洞身混凝土澆筑成型至關重要。導流隧洞底板倉位主要采用組合鋼模板拼接，局部不規則及補縫部位采用木模板進行封堵填充;邊頂拱倉位采用鋼模臺車拼裝(圖1)，堵頭處采用普通鋼模板進行拼接。模板拼接處要平整，對于不平整處需進行校正。混凝土澆筑主要分兩層進行:底板及邊墻60cm以下作為第一層，剩余邊墻及頂拱作為第二層。邊墻60cm以下采用“L”型普通鋼模板進行拼接(圖2)，其中底板與矮邊墻交角連接采用防翻漿模板，防止在澆筑邊墻混凝土時發生底板翻料現象。

圖1 大型鋼模臺車

在混凝土襯砌過程中，混凝土會對模板產生壓力，為保證混凝土成型質量，避免造成質量缺陷，需提前對模板進行校核，確保模板平整度和剛度滿足要求;其中鋼模臺車四周與已澆筑混凝土部位搭接采用軟搭接(圖3):即鋼模臺車邊墻及下部與已澆筑混凝土部位通過螺栓加固使模板與已澆筑混凝土搭接，同時，在兩者之間粘貼雙面膠以確保兩者之間無縫隙，這種搭接方法相比硬搭接可以更好地使模板與已澆筑混凝土面之間搭接密實，避免了混凝土錯臺、掛簾等情況的發生。

(2)模板的拆除。

①底板模板拆除時需按規范要求進行，應保證混凝土表面及棱角不因拆模而損傷;

②鋼模臺車應嚴格按照使用說明書進行脫模;

圖2 矮邊墻“L”型鋼模板示意圖

圖3 矮邊墻軟搭接效果圖

③拆除過程中不能硬砸猛撬，不得野蠻拆除。

2．4 混凝土入倉與振搗

由于在導流隧洞混凝土前期襯砌施工時，洞內開挖支護尚未全部完成，因此，底板混凝土前期澆筑采取半幅澆筑方式進行，另半幅作為施工通道，待洞內開挖支護工作全部完成后，即采取全幅澆筑方式進行澆筑。具體分層方式見圖4。

圖4 導流洞典型斷面襯砌分層分塊示意圖

混凝土按照“先底板、后邊頂拱”的澆筑順序進行，根據設計要求，左岸導流隧洞混凝土襯砌直線段按照15m/倉進行劃分，轉彎段按照15．831 m/倉(R=200m)及 16．018m/倉(R=150m)進行劃分。澆筑下一層混凝土前還需對上一層混凝土表面進行鑿毛處理，以鑿除老混凝土表面乳皮，微露粗砂為準。

混凝土澆筑前需保持倉面的潔凈和濕潤，底板混凝土澆筑采用TB110皮帶機輸送入倉，邊頂拱采用鋼模臺車配合泵送入倉，邊墻倉內安裝受料斗下掛溜筒協助混凝土入倉，避免混凝土下料口距離倉面高差過大而導致混凝土骨料分離。

混凝土澆筑過程以振搗器平倉為主、人工平倉為輔，嚴禁以振代平。混凝土入倉后，用振搗器把堆積的混凝土振平，鋪成規定的厚度，每層下料厚度為40～50cm，振搗器宜垂直插入混凝土，如有傾斜應保持振搗方向一致;振搗采用φ100手提式振搗器進行振搗，φ70軟軸振搗器輔助振搗，邊角部位采用φ50軟軸振搗器振搗。振搗應密實，防止欠振、漏振或過振現象產生，振搗以粗骨料不再顯著下沉、不產生氣泡且表面開始泛漿時為準;在鋼筋密集部位、預埋件部位、模板附近應采用小功率振搗器細心振搗，不應觸及鋼筋或預埋件。

2．5 混凝土外觀

混凝土外觀質量控制措施主要包括:混凝土表面平整度控制、垂直度和光潔度控制;混凝土表面蜂窩、氣泡、麻面、錯臺、掛簾等控制;混凝土表面顏色一致。

(1)保證混凝土表面的平整度、垂直度和光潔度。首先，底板混凝土在收面過程和混凝土初凝后12h內混凝土表面不得有外來水進入倉面，采用刮軌統一確定收面高程、人工刮尺精平，F36-4B型抹光機抹面，人工靠尺檢查平整度后采用鐵抹子二道壓實收光，完成最后的收面過程(圖5)。邊頂拱混凝土澆筑應確保混凝土盡可能將頂拱巖面與模板間填充飽滿，避免拆模后出現質量缺陷;其次，保證混凝土表面的平整度、垂直度和光潔度，使用優質的模板和合理的施工工藝是關鍵。模板在重復使用前應進行剛度校準，對變形過大的模板禁止使用。

圖5 導流洞底板抹面效果圖

(2)控制表面蜂窩、麻面、氣泡、錯臺及掛簾等的出現。在混凝土開倉澆筑前，選擇合理的混凝土配合比、級配，并在模板內表面涂刷脫模劑，混凝土澆筑時采取合理的入倉方式，入倉后立即振搗，不允許出現倉面骨料堆集現象。振搗過程采用高頻振搗器并輔以軟軸振搗器進行振搗，振搗應密實，確保混凝土拆模后內實外光。為減少混凝土表面錯臺、掛簾的出現，模板與模板之間及模板與已澆筑完成混凝土面之間應緊密搭接，保證結合處不留縫隙，

此外，在混凝土澆筑過程中，還應對模板進行變形監測，發現模板變形時應及時調整加固，防止錯臺、“鼓肚”等缺陷的發生。

(3)保持混凝土表面顏色一致。要求水泥、粉煤灰、外加劑品種及脫模劑等盡量選用同一廠家的產品或同一類型。同時，還應保持模板表面清潔，不允許有任何污物將混凝土表面污染。此外，對已澆筑完成的混凝土外露面要采取有效的保護措施，避免油污等物質影響外觀顏色或其它剛性物體對外觀的磨損、破壞(圖6)。

圖6 導流洞邊頂拱襯砌效果圖

2．6 混凝土養護

混凝土養護措施主要是保持適當的溫度和濕度。保溫能減少混凝土表面的熱擴散，降低混凝土內外部溫差，避免產生裂縫。混凝土拆模后即可開始灑水養護，灑水養護應配備專人負責，應始終保持混凝土表面濕潤。底板已澆筑混凝土部位灑水養護后采用保溫被覆蓋保水養護，邊頂拱采用將φ32塑料管做成花管、固定在頂拱及起拱線上管內通水進行養護，保持混凝土表面處于濕潤狀態;養護時間一般不應少于28d。

3 導流洞混凝土襯砌施工質量控制的重點及難點

3．1 導流洞混凝土襯砌施工質量控制的重點

(1)執行現場“三檢旁站”制度。導流洞混凝土襯砌斷面尺寸大、澆筑方量大、澆筑時間長，為保證混凝土澆筑成型質量，施工局安排專職三檢人員對混凝土澆筑進行24h不間斷旁站，發現問題及時上報并采取相應措施進行調整，確保混凝土澆筑過程全程受控。

(2)混凝土供應強度控制。本工程混凝土是由左岸荒田拌和系統和右岸三灘拌和系統提供的商品混凝土，運輸距離較遠，混凝土坍落度損失過快。為避免運輸混凝土車輛在現場等待時間過長而造成混凝土坍落度的損失，施工局在工作面與拌和樓之間安排有專人進行溝通，對混凝土供應強度進行控制，盡可能減少混凝土在工作面的等待時間。

(3)混凝土澆筑速度控制。由于該導流洞混凝土襯砌尺寸大，如何控制好混凝土澆筑速度是保證安全和混凝土成型質量的關鍵;底板混凝土澆筑時嚴格控制下料速度，逐層下料并振搗密實;邊頂拱混凝土澆筑時兩側應均勻下料，高差不超過1m，防止單側下料過快引起鋼模臺車變形而導致混凝土體型改變。將混凝土下料速度控制在30～50cm/h，下料口距離混凝土面距離不應大于1．5m，防止發生骨料分離。混凝土澆筑過程中，還應安排專人對模板進行加固，避免發生漏漿、跑模、爆模等現象。

(4)混凝土平整度、體型偏差控制。底板混凝土在收面時采用刮軌統一確定高程，人工刮尺精平，抹光機抹面后采用人工靠尺檢查平整度，對不平整部位采用鐵抹子二道壓實收光，以保證混凝土表面平整度偏差在規范要求內;邊頂拱混凝土在澆筑前對鋼模進行校核，確保模板表面的平整度滿足要求。澆筑過程中控制下料速度，隨時觀測模板變形情況，及時加固模板，避免因模板變形而引起混凝土體型的改變。混凝土澆筑完成后，施工局測量人員對導流洞底板平整度及邊頂拱體型進行了檢測:底板混凝土平整度檢測最大值為5．2mm，最小值為0mm，平均值為2mm;邊頂拱檢測體型平均偏差為17mm，檢測結果滿足要求。說明在混凝土澆筑過程中對混凝土表面平整度及體型偏差實施的控制措施是有效的。

(5)混凝土澆筑溫度控制。

①夏季高溫時段采用預冷混凝土進行襯砌施工。白鶴灘地區夏季溫度高，常溫混凝土澆筑入倉溫度高，預冷混凝土澆筑入倉溫度比常溫混凝土入倉溫度低5℃ ～8℃，因此，夏季采用預冷混凝土進行澆筑可以有效地降低混凝土的入倉溫度，防止裂縫的產生。

②采用低熱水泥并摻加粉煤灰。根據白鶴灘籌備組關于導流洞襯砌混凝土溫控防裂專題會議確定，導流隧洞混凝土襯砌均采用低熱水泥、摻加35%的粉煤灰，可以有效降低混凝土水化熱，進而降低混凝土內外部的溫差。

③通水冷卻。前期混凝土澆筑時發現超溫現象主要發生在常溫混凝土部位及夏季白天高溫時段，針對上述情況，在對底板及邊墻混凝土澆筑前預埋冷卻水管并進行通水冷卻的方法對混凝土進行內部降溫;根據現場實際情況確定管內通水流量為25L/min，水流的方向每24h調換一次，單倉通水冷卻時間根據現場實際情況進行調節。混凝土進行通水冷卻后，混凝土內部溫度相比原來常溫混凝土內部溫度有明顯的降低，表明通水冷卻有效地削減了混凝土襯砌水化熱的升溫，減少了混凝土內外部溫差，降低了混凝土的溫度壓力。

④降低混凝土澆筑溫度。主要從減少混凝土運輸途中和澆筑過程中的溫升來降低混凝土的溫度:由于本工程混凝土運輸距離較遠，因此，采取在混凝土箱體安裝保溫裝置并在混凝土罐車罐體搭設遮陽棚等措施來降低混凝土運輸過程中的溫升。在運輸過程中，還應保證交通暢通，將混凝土在盡可能短的時間里運送到現場工作面;混凝土到達工作面后盡快入倉，避免多次轉料，可以降低混凝土的入倉溫度。

3．2 導流洞混凝土襯砌施工質量控制的難點

裂縫防控是導流洞混凝土襯砌施工過程中的難點。施工局安排專人對已澆筑完成部位進行了裂縫檢查，檢查過程中發現了部分裂縫，主要集中在澆筑胚層線較明顯部位，說明混凝土襯砌施工均質性、澆筑分層質量控制對裂縫的產生影響較大;同時發現裂縫產生的時間主要發生在低溫季節，低溫季節洞內晝夜溫差較大造成氣溫變化頻繁，從而引起混凝土表面變形開裂，因此溫度應力也是裂縫產生的主要原因。針對上述情況，說明在施工過程中要嚴格控制混凝土澆筑分層質量，避免發生混凝土冷倉等現象，低溫季節在導流洞進出口懸掛帆布，保持洞內溫度穩定;同時，適當延長養護時間，也能有效遏制混凝土裂縫的產生。

本工程導流洞相比其同類型大型地下洞室工程混凝土裂縫要少得多，說明采用低熱水泥、預冷混凝土、夏季高溫季節通水冷卻和嚴格控制倉面工藝等綜合溫控手段取得了良好的溫控效果，因此，本工程導流洞混凝土襯砌施工采取的溫控措施是行之有效的。

4 結語

我施工局在白鶴灘水電站左岸導流隧洞工程混凝土襯砌施工過程中克服了導流洞襯砌尺寸大、澆筑強度高、工期緊張、混凝土溫控要求高、裂縫防控難度大、洞室平整度及體型控制難度大等多方面困難;施工局針對上述情況制定了詳細的、行之有效的措施，在緩解工期緊張，保證工程質量的前提下實現了導流隧洞混凝土襯砌施工節點目標按時完成，得到了業主、設計及監理單位的一致認可和好評。筆者將在大型地下洞室混凝土襯砌施工質量控制方面積累的點滴經驗介紹給大家，供參考。