溪洛渡水電站泄洪洞進口漸變段襯砌混凝土施工技術

張　銳，　周　靜，　周 春 清

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

3.中國人民武裝警察部隊 水電第三總隊，四川 成都　611130)

溪洛渡水電站泄洪洞進口漸變段襯砌混凝土施工技術

張銳1，周靜2，周 春 清3

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

3.中國人民武裝警察部隊 水電第三總隊，四川 成都611130)

摘要：異型漸變結構在水工隧洞進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，其結構型式復雜、過流面混凝土成型質量要求高，而混凝土襯砌不具備采用鋼模臺車進行澆筑的條件，因此，混凝土襯砌模板的設計、運輸、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。結合溪洛渡水電站右岸泄洪洞進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行闡述，可為今后同類工程施工提供一定的經驗和借鑒。

關鍵詞：泄洪洞進口漸變段；混凝土； 施工技術；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、洞內龍落尾型式。泄洪洞由進水塔、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，沿主洞還布置有進口漸變段及工作閘門室前后漸變段共3個漸變段，進口漸變段為12m(寬)×15m(高)的矩形斷面漸變為R=7.5m的圓形斷面，工作閘門室前漸變段為R=7.5m的圓形斷面漸變為12m(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，泄洪洞設計泄洪流量為15 430m3/s，占整個樞紐設計洪水總泄洪量的45%左右，最大流速達45m/s。

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

進口漸變段為異型漸變襯砌結構形式，不具備采用鋼模臺車進行襯砌的條件，而設計對不平整度指標要求高，因此，模板的設計、運輸、定位及加固是漸變段混凝土施工的一個重要工序；其次，進口漸變段為方變圓結構，混凝土澆筑方量大，與有壓洞內混凝土施工干擾大。因此，如何保證混凝土施工的連續性、快速完成混凝土澆筑是施工組織的難點。

圖1　進口漸變段三維模型示意圖

2方案的擬定

漸變結構混凝土襯砌主要是做好模板的選型和使用，針對底拱、邊頂拱設計制作相應的模板并細化模板的定位、加固及支撐系統。根據現場實際情況，溪洛渡水電站右岸泄洪洞進口漸變段分底拱、邊頂拱兩次進行澆筑，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，支撐結構為滿堂腳手架支撐系統和弧形鋼管桁架支撐，混凝土澆筑二級配預冷混凝土，底拱采用自卸車運輸、長臂反鏟提升入倉(翻模區域增加溜槽接料后入倉),邊頂拱采用混凝土罐車運輸，混凝土拖泵泵送入倉并采取溫控措施控制混凝土的內部溫升。

圖2　進口漸變段分段、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口漸變段長25m，分兩段進行澆筑，每段長12.5m，每段混凝土分底拱、邊頂拱進行施工(圖2)。

3.2鋼筋的加工與綁扎

鋼筋加工、綁扎是漸變段結構混凝土施工的控制要點，每根鋼筋長度、曲率、長度均為漸變形式，鋼筋加工需根據漸變參數編制鋼筋下料表，鋼筋廠根據下料表下料加工并進行編號、掛牌明示，鋼筋運至現場后利用架立鋼筋進行安裝，架立筋間距不大于1.5m，按照已安裝好的架立筋、標示的間距等人工進行綁扎，邊頂拱鋼筋綁扎利用滿堂腳手架提供的作業平臺進行，先進行環向鋼筋安裝，再進行分布鋼筋安裝，鋼筋的加工、綁扎應符合施工圖紙和相關規范的有關規定要求。

3.3漸變段底拱刮軌的設置

為滿足漸變段底拱中部三角平直區域抹面時的平整度要求，在底拱中部三角平直區域設置刮軌對混凝土面進行找平。刮軌采用φ25圓鋼水平放置，將可調套筒托撐焊接固定在直立插筋上，以便刮軌安裝調節，刮軌頂部高程與底板混凝土結構面高程相同，在混凝土澆筑前，需對刮軌高程進行測量復核，對不符合設計要求的點位通過調節托撐調整，圓鋼刮軌經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

模板的設計、安裝及加固等是漸變段結構混凝土施工過程中不可缺少的施工手段之一，模板的設計需根據工程特點及質量指標控制要求確定。溪洛渡水電站右岸泄洪洞進口漸變段底拱翻模、邊頂拱組合鋼模板設計、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

漸變段底拱翻模區域采用組合木模板人工立模，根據漸變段結構形式和變化關系加工成定型組合模板，單塊模板規格長度為150cm，寬約40～80cm，厚3cm，重量控制在30kg以內，以便于人工搬運及翻模。定型組合模板委托專業木工廠家加工成型，經驗收合格后運送至工作面，鋼筋綁扎完成后，即可進行底拱翻模區的立模。模板采用方木和鋼管圍柃進行固定，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其漸變形式和變化關系加工成定型鋼模板，模板主要由模板、縱肋和橫肋組成，由專業模板廠家進行分塊加工，每塊按照安裝順序進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，在廠內進行預拼裝一次，檢驗模板加工精度，對不符合要求的模板重新制作或進行調整，以保證現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行微調至設計高程后，對腳手架和拱架進行加固，然后進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，校模時調節絲桿使面板就位，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的參數進行搭設。為了保護底板混凝土面，避免腳手架壓力直接作用在混凝土面上，架立鋼管架時，下部應加墊塊，墊塊采用[10的槽鋼沿縱軸線方向帶狀鋪設在每根鋼管下部，同時，為不影響洞內交通，在鋼管排架中設置5m×5.35m的通道，通道由Ⅰ22a工字鋼加工成門字型后按照0.75m的間距設置。為了增加其整體穩定性，在門字型鋼拱架兩側及上部三步排架進行加強剪刀撐連接，腳手架搭設完成后，采用砂袋進行預壓。

3.5安裝止水

在混凝土結構環向縫、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，鋪設時其表面應保證圓順，無顯著的凹凸現象，保證止水位置準確，搭接滿足施工規范要求，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要求，端頭模橫向圍柃跨止水處應采用φ25鋼筋加工成“弓”形圍柃，防止止水兩側模板錯位。

3.6灌漿管的預埋

排水孔、回填灌漿、固結灌漿灌漿孔套管均采用φ50PVC管(灌漿孔應根據灌漿鉆孔深度、鉆孔設備等因素考慮埋管管徑)，襯砌混凝土的鋼筋網綁扎完畢，按灌漿圖紙位置安裝固定，管口一側貼緊巖石，另一側貼緊模板，邊頂拱灌漿管上口可適當調整，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計結構線刮除超高的混凝土(或填補欠料的部位)，最后取掉刮軌鋼筋后人工壓面收光。底拱兩側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自卸車運輸，利用長臂反鏟澆筑C9040W8F150二級配常態混凝土(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自密實混凝土，按照平鋪法兩側均勻布料同步上升(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。為滿足計給出的施工溫控指標，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)出機口混凝土溫度控制?？刂瞥鰴C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，采取對骨料進行風冷、加冰、使用0 ℃～4 ℃的冷水拌制等方法降低原材料溫度，從而達到降低出機口混凝土溫度的目的，漸變段混凝土控制出機口溫度為14 ℃的預冷混凝土。

圖7　漸變段邊頂拱混凝土澆筑工藝示意圖

(2)混凝土運輸過程中的溫度控制。洞外運輸考慮到夏季高溫天氣容易造成運輸過程中混凝土坍落度損失，因此，需合理調配車輛、縮短運輸時間、減少轉運次數，采取在運輸混凝土的自卸車上設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)、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)預埋冷卻水管通水冷卻降溫措施。根據設計要求的混凝土最高溫升，確定在混凝土中預埋冷卻水管，通過不間斷流動冷卻水降低混凝土內部溫升，冷卻水管采用φ25PE管。

3.9混凝土養護措施

混凝土澆筑完畢后12～18h，及時對混凝土表面進行養護，養護期一般為28d或監理工程師指示的天數。漸變段采取普通通水軟管供水進行灑水的方式進行養護，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)進行養護，養護期內應始終保持混凝土表面濕潤，不得出現干濕交替的情況，嚴禁出現表面發白甚至干裂的情況，夏季高溫時段的養護從嚴控制。

3.10混凝土面的保護

混凝土面的保護主要是對底拱過流面進行保護，該部位結構面要求較高，在施工過程中必須做好保護工作，需采取以下措施：

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

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

(3)在施工過程中，嚴禁直接將工器具以及材料高空拋下。

4結語

溪洛渡水電站右岸泄洪洞進口漸變段體型復雜，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，支撐結構為滿堂腳手架支撐系統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新使用接安螺桿，較好地控制了底拱混凝土結構體型，邊頂拱采用定型鋼模板，保證了漸變異型結構混凝土澆筑的體型。經過工程實踐驗證：針對漸變異型曲面結構混凝土施工做好模板的選型規劃、設計制作、安裝加固與驗收是保證混凝土澆筑質量的關鍵工作，同時，在組織上要加強管理，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，學士，從事水利水電工程施工技術與管理工作；

周靜(1988-)，女，山東費縣人，助理工程師，學士，從事水利水電工程施工技術與管理工作；

周春清(1960-)，男，山東費縣人，高級工程師，學士，從事水利水電工程施工技術與管理工作.

(責任編輯：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

文獻標識碼:B

中圖分類號:TV7;TV544;TV52

作者簡介: