水电站有压隧洞及调压井混凝土衬砌施工技术探析

2015-12-16杜晓虎

水利规划与设计 2015年1期

杜晓虎

(新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局，新疆乌鲁木齐 830000)

1 工程概况

水电站引水系统有压隧洞包括1#有压隧洞、2#有压隧洞、调压井及3#有压隧洞，为混凝土全断面衬砌。导流洞采用的是全断面钢筋混凝土衬砌，在考虑支护断面的形式时应考虑的因素包括围岩类别、运行工况和运行条件等，典型的支护断面主要有5种。其中A型支护断面衬砌厚度1．5m，边墙顶拱喷C25聚丙烯混凝土15cm，锚杆Φ25，L=6m，@100×100cm，顶拱100°范围内回填灌浆，洞周固结灌浆L=8m，@200×200。适用范围为0+000．000～0+100．000，堵头前Ⅴ类围岩，堵头前断层及其影响带。高速水流的冲刷会对混凝土的底板和边墙底部造成冲蚀，因此应在底板和边墙底板2m处均采用C40混凝土，边墙2m以上的地方和顶拱采用的混凝土强度等级为C25即可，同时在底板中需要布置插筋直径为25mm，长度为3m，双向布置，间距均为200mm。

2 隧洞混凝土衬砌施工技术

混凝土衬砌在隧洞开挖贯通后进行，1#隧洞从洞中间分别往两头作业，每个方向分别用针梁钢模进行衬砌。针梁钢模示意图如图1所示。2#隧洞从调压井连接处往两头作业。调压井从底部往顶部进行衬砌作业，为钢筋混凝土衬砌。3#隧洞分斜井和平洞两部分进行衬砌。隧洞衬砌混凝土全部采用全断面一次衬砌，其中平洞和斜井采用针梁钢模，调压井采用滑模进行混凝土衬砌。

2.1 1#平洞针梁钢模衬砌混凝土施工

在进行正式施工前首先应当铺设好运输轨道，但轨道位置应当充分结合其开挖出渣运输需要;而且应当确保轨道定位的准确性，校核其定位无误后则可以对其采取固定处理，待其用于运输衬砌材料。本工程采取组合钢模拼装方式，结合衬砌混凝土长度。

图1 针梁钢模示意图(针梁下置式)(单位:mm)

在钢筋安装之前，需要对岩面进行清理工作，确保岩面上不存在杂物和泥土等，接着用水将岩面清洗干净，经过检查符合要求之后，才可进行下一步的施工工序。岩棉的清理工作采用分段进行的方式，这样不会对交通造成阻碍。在进行破碎带的清理时，应严格遵照监理工程师的安排进行。钢筋的加工应在钢筋厂中进行，之后将成型钢筋成品用汽车运输到施工洞口处，然后将钢筋转至钢筋台车上，最后将钢筋运输到洞内的施工现场进行钢筋的安装。在进行钢筋的安装时，应预先在基岩上钻出合适数量的插进孔，并插入钢筋，插筋是起到钢筋网的加固和定位的作用，钢筋网在安装时直接与插筋进行绑扎固定即可。为了确保钢筋保护层的厚度符合要求，应在钢筋下垫入大小适中的水泥沙垫，整个结构段钢筋一次安装成型。钢筋在使用前应将上面的油渍、铁锈等清洗干净，同时确保钢筋表面没有损坏。钢筋网在绑扎完成之后，应先由班组进行自检，之后再由质检工程师进行复检，确保钢筋的安装工作一切顺利后申请监理工程师验收。

按照指定的位置进行针梁钢模的就位工作，之后根据洞中心线的位置对针梁钢模进行调整定位，精确定位即可固定钢模台车。在进行钢模的混凝土浇筑之前，应先对模板面进行清理工作，接着刷涂一层脱模剂。钢筋在安装检查合格之后，即可进行止水铜片的安装，最后将针梁钢模的挡头模板封闭。针梁钢模施工示意图如图2。

图2 斜井针梁钢模施工示意图

混合料采用强制式搅拌机在搅拌站拌制，自卸汽车从混凝土拌和站运料至洞口，转电瓶车牵引的轨行式混凝土输送车进行洞内运输，再转布置在洞内的混凝土泵泵送入仓。混凝土的入仓采用泵送的方式，同时分层进行浇筑，这样可以避免出现模板变形倾斜的问题，通常应将分层的厚度控制在49cm以下，两侧上升的速度应控制在0．5m/h以下，顶拱的速度应控制在0．4m/h以下。浇筑混凝土后采用附着在针梁钢模外侧的附着式振捣器振捣。总结以往的工程实践经验，结合工程的脱模情况，混凝土浇筑段如果没有受到地应力，只需在浇筑完成24h之后即可进行拆模;而对于挡头模板，在混凝土终凝完成之后才可进行拆模。在拆模完成之后，应对混凝土进行按时洒水养护。

2.2 调压井滑模衬砌混凝土施工

调压井的混凝土衬砌采用滑模的工艺进行施工，在井口安装卷扬机吊运井内的各种施工材料。在进行混凝土衬砌施工之前，先在井口施工一圈“锁口”混凝土，防止地面水和渣掉落井内。“锁口”混凝土的浇筑在开挖阶段完成。

(1)滑模结构制作。本工程采用的模板为特制异形钢模板。用于连接作用的支撑杆采用钢筋材料进行制作，先将直径为32mm的钢筋进行冷拉伸长3%，第一节分 600mm、1000mm、1400mm、1800mm、2200mm、3000mm等类型，其余各节为3000mm长，各节之间的连接时采用在接头处设置螺丝扣的方法，长度为30mm，当千斤顶超过接头之后，即可对接头进行焊接，焊接之后的接头可以承受一定的荷载，可作为受力钢筋。

(2)滑模段混凝土施工。钢筋在钢筋加工厂制作，用自卸汽车运至现场，人工在钢筋平台上现场安装焊接，钢筋焊接采用电弧焊。钢筋按设计图纸准确安装并固定好，使其在混凝土浇筑过程中不位移，混凝土顶面始终预留一道绑扎好的横向钢筋，竖向钢筋绑扎时，在应提升架上部设置钢筋定位架。拌和站拌料→5t自卸汽车运料→卷扬机提升料斗垂直送料至设在滑模架上的回转分料斗入仓。混凝土浇筑采取分层均匀交圈浇筑，每一浇筑层的混凝土表面在同一水平面上，并有计划匀称地变换浇筑方向。开始时向模板内浇筑的混凝土，浇筑时间控制在3h左右，分2～3层将混凝土浇筑至600～700mm，然后进行模板的试滑升工作。正常滑升阶段的混凝土浇筑，每次滑升前，将混凝土浇筑至模板上口以下50～100mm处。

(3)混凝土的振捣。混凝土的振捣采用的机械为掺入式振捣器，在进行振捣时，应防止振捣器接触到支撑杆、钢筋以及模板等，避免对它们造成损害。振捣器插入前一层混凝土的深度不得大于50mm。在模板滑动过程中，不得进行混凝土的振捣操作。

(4)模板的滑升。模板的滑升分为试滑升、正常滑升和完成滑升三个阶段。在试滑升之前，应对混凝土和各种滑升装置进行细致的检查，符合要求之后才可进行试滑升。当滑升超过模板200～300mm的高度之后，应对各种滑升装置和模板进行全面的检查，同时对于有问题的地方进行修整，之后即可进入正常滑升阶段。在进行正常滑升时，每次滑升的高度应与混凝土浇筑分层的厚度相协调，同时应控制两次滑升之间的间隔时间，通常不得超过2h。当施工作业温度较高时，应适当增加中间提升的次数1～2次，同时中间提升的高度控制在30～60mm即可。如果浇筑时间超过提升时间的话，应暂停提升一至二次。最后一个阶段为完成滑升阶段。当模板滑升接近顶部高程约1m的地方时，应逐渐减小滑升的速度，同时做好滑升装置的找平工作，这样可以确保最后一层混凝土能够均匀交圈。如果因为施工中遇到各种原因不得暂停模板滑升施工时，应严格遵守相关的要求进行停滑措施。

(5)面层混凝土缺陷修整。在脱模完成之后，应对混凝土的缺陷进行修整。对于小面积的表面缺陷，应及时对其进行修整，完成时间不应超过脱模30min。对于表面需要进行磨削修整，处理完成时间不得超过24h。对于较严重的表面缺陷，需要将适量的混凝土和水泥砂浆抹到缺陷处进行修补。当采用环氧树脂砂浆进行混凝土缺陷的修补时，应根据周边的纹理轻轻的进行磨削修整，确保颜色和纹理与周边混凝土相同。