库尼卡里水电站小断面隧洞砼衬砌施工技术

时间：2024-05-19

何超

(阳光凯迪新能源集团有限公司,湖北武汉 430223)

库尼卡里水电站小断面隧洞砼衬砌施工技术

何超

(阳光凯迪新能源集团有限公司,湖北武汉 430223)

尼泊尔库尼卡里水电站是一个梯级开发的小水电站项目,引水隧洞为小断面混凝土衬砌形式,且洞身较长。在引水隧洞进水口段砼衬砌中使用的组合钢模板这一施工技术,既节省投资,又大大节省时间,加快工程进度,同时,取得了良好的质量。

隧洞砼衬砌钢模施工

1 工程概况

库尼卡里(Kulekhani)电站项目是一个3级计划的梯级电站项目，装机1.4万千瓦并利用109米的水头而实现发电。电站最大流量为16m3/秒，其中从Khani河来水流量估计为2.5m3/秒。Kulekhani－III水电站为引水式电站，从Khani Khole和Kali Khala两条河道的交汇口，修建一座引水构筑物，主要构筑物为：沉砂池、直径120cm的重型混凝土管子、引水隧道前池、输水隧道(包括施工支洞、水平段压力管道和斜坡段压力管道)、半地下式发电厂房、箱涵式尾水管、敞口式尾水渠、出口河道护坦，场内道路排水、高边坡防护和排水、门卫房、仓库、河道防护、开关站及开关站沿河侧浆砌石防护等附属构筑物。引水隧洞穿过岩体质量由好到差。岩体由粗晶质大理岩(与次生片岩夹层很好组合)、片岩(富含石榴石云母片岩、一些灰质石英岩、白云岩以及内部夹杂有Dhunga石英岩和闪岩的绿泥岩)、含有细晶质石灰岩和白云岩的硅质白云岩和板岩绿泥岩(主要含有黑碳质板岩和暗灰色板岩和绿泥岩)构成。岩石的接触面被剪切，可以推断，Mahabharat冲断层(20多米厚)可能是剪切岩石带，通过Ch.1+430m。岩体的整体走向几乎为东－西向，并向北倾斜。本工程隧洞开挖主要为一条约4700m长的引水隧洞和总长约1361.6m的5个施工支洞，开挖为马蹄形状及城门形洞，衬砌厚度有20cm、30cm等，现以马蹄形状为例进行说明，衬砌成形后洞径均为3.6m，设橡胶止水，伸缩缝填料采用三油两毡。隧洞内钢筋均不过仓缝；钢筋接头为焊接，单面焊10d，双面焊5d。

2 施工工作面和主要施工资源布置

隧洞开挖已完工成一大半，在此情况下，如采用钢模台车，需从国内采购，成本高，且到货时间长，时间进度不易保证。经过多方论证讨论，决定此段采用组合钢模板，每段12长，每个工作面视长度配备两套或三套组合钢模板，可以跳仓浇筑，并有利于结构混凝土散热，避免温度裂缝。每个工作面布设一台HBT60型拖式混凝土输送泵。该泵水平输送距离为1500m，垂直输送距离为350m，理论输送量为60m3/h。

图1

3 测量放样与基础面处理

测量人员根据施工详图经测量放出结构物边线，测量重点把握衬砌底板高程，腰线位置，作为立设模板的依据；放样架立钢筋控制位置，便于准确地绑扎钢筋；所有放样点均采用不易被擦掉并且鲜艳显眼的记号标识。在基础面处理之前，用全站仪检查洞壁是否存在欠挖的部位，如存在大面积欠挖，如有用喷漆作标记，所有用手风钻钻孔，进行爆破处理。如存在个别点欠挖，用风镐进行处理，以保证满足设计衬砌厚度，此项工序做到位，方可进入基础面处理工序。将仓号内岩石表面的积水、泥浆、岩屑、油污等用高压水冲洗，其他有害的附着物和松散物、半松散的或风化的岩块等杂物人工清理干净。如地下水比较丰富，采取妥善引排。

4 钢筋制安

钢筋由钢筋加工厂统一加工，钢筋加工厂根据技术部门开出的钢筋下料单进行加工。成品钢筋用汽车运至洞口，洞内采用自制简易平板车运输。现场技术员按照施工图纸指导工人进行钢筋绑扎；运送到现场的成品钢筋表面应洁净无损伤，油漆污染和铁锈等应在使用前清除干净。带有颗粒状或片状老锈的钢筋不得使用。钢筋保护层厚度控制采用预制的砂浆垫块，加垫在钢筋和模板之间。边墙和顶拱钢筋绑扎的整个工序，利用钢筋台车人工绑扎。

灌浆所需的各种预埋(预留)管件，按照图纸所示根据测量放样位置，将预埋件固定在衬砌钢筋上，并加固牢靠。浇筑砼以及拆模时不得对预埋件有所损伤、碰歪等不良情况。

5 组合钢模板的施工

尼泊尔库尼卡里引水隧洞进水口段采用组合钢模，每12m为一仓(视模板长度而定)。

5.1 布设支撑架立筋(以P3015模板为例,见图1)

为了防止支撑架立筋施工完后露筋，可在架立筋与模板接触位置布设混凝土垫块。

5.2 钢拱架试拼

钢拱架共分为四片，其中三片为等同大小，弧长L=3.56m，另一片L=0.316m，作为楔子，方便拆模而设置的，放在顶部位置。在使用钢拱架之前，可在洞外采用架子管进行拼装，必须保证拼成的圆形拱架周长为10.996m(直径d＝3.5m)，并用喷漆编号，以备配套使用。(钢拱架见图2)。

5.3 安装模板

以P3015和P2015圆弧模板为例。拼成11.3m圆弧(直径3.6m)需37块P3015圆弧模板和1块P2015圆弧模板。安装模板前，要将模板面清理干净，并涂刷脱模剂。在安装模板时，先安装底部模板，要注意模板定位，以隧洞中心底板架立筋为分界点，中心位置为一块P3015圆弧模板，然后再安装其两侧模板，每侧安装6块P3015模板，然后将整个仓号的底模安装好后，再安装钢拱架。在安装钢拱架时，必要时可通过使用手拉葫芦，使钢拱架与模板紧贴，然后，用铅丝将拱架和模板连为整体。仓号内模板安装完毕后，要使用架子管将钢拱架连为整体。

图2

图3

5.4 设置抗偏移和抗浮装置

为了保证成形混凝土满足设计要求。抗偏移锚杆装置要和底板架立模板钢筋在同一位置，抗浮设置要在模板安装完后设置，其位置要在钢拱架上面，受力面积要大，要做到每一榀钢拱架上都要设置抗浮装置。如果有千斤顶，最好使用千斤顶，它可以重复利用，操作简单，减少了材料投入。另外为了防止底部和腰部抗浮筋在结构面出现露筋问题，可在抗浮筋和模板接触处采用混凝土垫块形式。

5.5 设置进料口

在模板上留进料口，供混凝土泵管进入以便输送混凝土，其布置位置首先要满足浇筑混凝土自由跌落高度不超过1.5m，满足振捣要求，保证振捣密实；其次为振捣人员提供便于平仓振捣的作业空间，可采用间隔预留一块P3015模板为后装模板。进料口设置如图3所示。

5.6 安装堵头模板

由于开挖轮廓不规则，所以堵头采用木模，现场量取距开挖边线的距离，然后截取相应的木板安装，加固采用设圆弧箍筋，在洞壁打插筋固定的施工工艺。

5.7 组合钢模板安装安全要求

(1)安装组合钢模板，一般应按自下而上的顺序进行。模板就位后，要及时安装好U型卡和L型插销，连杆安装好后，应将螺栓紧固。同时，架设支撑以保证模板整体稳定。(2)需要拼装的模板，在拼装前应作好操作平台，操作平台必须稳固、平整。(3)墙模板现场散拼支模时，钢模板排列、内外楞位置、间距及各种配件的设置均应按钢模板设计进行；当采取分层分段支模时，应自下而上进行，并在下一层钢模板的内外钢楞、各种支承件等全部安装紧固稳定后，方可进行上一层钢模板的安装，当下层钢模板不能独立地安设支承件时，必须采取临时固定措施，否则不得进行上一层钢模板的安装。(4)墙模板的内外支撑必须坚固可靠，确保组合钢模板的整体稳定；高大的墙模板宜搭设排架式支承。(5)模板现场散拼支模应逐块逐段上够U型卡、紧固螺栓、柱箍或紧固钢楞并同时安设支撑固定。(6)安装预拼装整体模板时，应边就位，边校正，边安设支撑固定。整体柱模就位安装时，要有套人柱子钢筋骨架的安全措施，以防止人身安全事故的发生。

6 止水带安装

由于洞挖边线超挖，止水带安装困难，采用止水带以内作成固定模板，止水带以外现场拼装，做到既方便施工，又不至于漏浆。止水带安装要求比较高，如果止水带固定不好，在浇筑过程中发生卷曲或移位，可能出现安装止水带处漏水的质量事故。为此，在安装止水带的同时，要用钢筋卡子将止水带固定好。

7 混凝土浇筑

根据引水隧洞砼衬砌采用组合钢模施工的特点，为了加快施工进度，防止人员窝工，采用跳仓浇筑法。即：先1、3、5 ….仓后2、4、6…仓。同时为了防止在浇筑2、4、6…仓时，在最后封仓时浇筑不满，需在2和3、4和5仓交接处设置排气管。如果单工作面采用三套模板，则先1、4、7仓后2、5、8仓，依此类推。

施工工艺要求：

(1)基岩面和新老混凝土施工缝面在浇筑第一层砼前，可铺水泥砂浆，厚度不大于2～3cm，均匀平整，无漏铺，以保证新砼与基岩或新老混凝土施工缝面结合良好。(2)为保证混凝土质量，砼采用泵送入仓，自由跌落(垂直或倾斜地)距离不应大于1.2m，严禁采用导致骨料分离的方式浇筑混凝土，入仓后人工平仓。仓号内若有粗骨料堆叠时，应均匀地分布至砂浆较多处，但不得用水泥砂浆覆盖，以免造成蜂窝。(3)砼浇筑应先平仓后振捣，严禁以振捣代替平仓。振捣时间以砼粗骨料不再显著下沉，并开始泛浆为准，应避免欠振或过振。振捣时，应将振捣器插入下层砼5cm左右，严禁振捣器直接碰撞模板、钢筋及预埋件。(4)在砼浇筑过程中，严禁在砼泵车或仓内加水；砼和易性较差时，必须采取加强振捣等措施；仓内的泌水必须及时排除；应避免外来水进入仓内，严禁在模板上开孔赶水，带走灰浆。(5)混凝土浇筑应保持连续性，如因故超过允许间歇时间，但混凝土能重塑者，可继续浇筑，如局部初凝，但未超过允许面积，则在初凝部位铺水泥砂浆后可继续浇筑。当混凝土已出现较严重初凝时应视为施工缝处理。(6)砼振捣：底板和边墙及顶拱空腔较大部分均采用φ50软轴振捣棒振捣，顶部主要采用附着式振捣设备进行振捣。边墙和顶拱砼浇筑时应两侧对称下料，混凝土铺料厚度每层50cm，保持砼面均匀上升，顶拱砼采用退管法或垂直法封拱。施工中要做好温控措施。(7)拆模、养护：模板的拆移时限应征得监理人批准，根据类似工程施工经验，初拟浇筑12～18h后拆模；衬砌混凝土拆模后，及时喷水养护，使表面保持湿润状态。一般连续养护7～14天。