溪洛渡水电站泄洪洞进口渐变段衬砌混凝土施工技术

张　锐，　周　静，　周 春 清

(1.中国人民武装警察部队 水电第七支队，湖北 武汉　430200；2.中国人民武装警察部队 水电第九支队，四川 成都　611130；

3.中国人民武装警察部队 水电第三总队，四川 成都　611130)

溪洛渡水电站泄洪洞进口渐变段衬砌混凝土施工技术

张锐1，周静2，周 春 清3

(1.中国人民武装警察部队 水电第七支队，湖北 武汉430200；2.中国人民武装警察部队 水电第九支队，四川 成都611130；

3.中国人民武装警察部队 水电第三总队，四川 成都611130)

摘要：异型渐变结构在水工隧洞进出口建筑物中较为常见，其断面多由矩形断面与圆形断面相互过渡，是一种易见却又难以施工的洞段，其结构型式复杂、过流面混凝土成型质量要求高，而混凝土衬砌不具备采用钢模台车进行浇筑的条件，因此，混凝土衬砌模板的设计、运输、定位、加固困难，而且模板面板平整度、刚度及模板支撑体系对混凝土体型、平整度均有较大的影响。结合溪洛渡水电站右岸泄洪洞进口渐变段混凝土衬砌分段分层、施工方法、施工程序以及模板制作情况等多工序进行阐述，可为今后同类工程施工提供一定的经验和借鉴。

关键词：泄洪洞进口渐变段；混凝土； 施工技术；溪洛渡水电站

1概述

金沙江溪洛渡水电站右岸泄洪隧洞为有压接无压、洞内龙落尾型式。泄洪洞由进水塔、有压洞段、地下工作闸门室、无压洞段、龙落尾段和出口挑坎等组成，沿主洞还布置有进口渐变段及工作闸门室前后渐变段共3个渐变段，进口渐变段为12m(宽)×15m(高)的矩形断面渐变为R=7.5m的圆形断面，工作闸门室前渐变段为R=7.5m的圆形断面渐变为12m(宽)×14m(高)的矩形断面，工作闸门室后的渐变段仅有顶拱为矩形变圆形，泄洪洞设计泄洪流量为15 430m3/s，占整个枢纽设计洪水总泄洪量的45%左右，最大流速达45m/s。

进口渐变断面尺寸为12m(宽)×15m(高)的矩形断面渐变为R=7.5m的圆形断面，长度为25m，底板为平坡，衬砌厚度为150cm，混凝土标号为C9040W8F150，其体型三维示意图见图1。

进口渐变段为异型渐变衬砌结构形式，不具备采用钢模台车进行衬砌的条件，而设计对不平整度指标要求高，因此，模板的设计、运输、定位及加固是渐变段混凝土施工的一个重要工序；其次，进口渐变段为方变圆结构，混凝土浇筑方量大，与有压洞内混凝土施工干扰大。因此，如何保证混凝土施工的连续性、快速完成混凝土浇筑是施工组织的难点。

图1　进口渐变段三维模型示意图

2方案的拟定

渐变结构混凝土衬砌主要是做好模板的选型和使用，针对底拱、边顶拱设计制作相应的模板并细化模板的定位、加固及支撑系统。根据现场实际情况，溪洛渡水电站右岸泄洪洞进口渐变段分底拱、边顶拱两次进行浇筑，底拱一次浇筑至比底板混凝土高268cm(与有压洞段圆形衬砌断面底拱100°范围同高)，采用刮轨工艺和翻模工艺，按照先底部、后两侧的顺序组织施工，边顶拱一次浇筑成型，选用定型钢模板，支撑结构为满堂脚手架支撑系统和弧形钢管桁架支撑，混凝土浇筑二级配预冷混凝土，底拱采用自卸车运输、长臂反铲提升入仓(翻模区域增加溜槽接料后入仓),边顶拱采用混凝土罐车运输，混凝土拖泵泵送入仓并采取温控措施控制混凝土的内部温升。

图2　进口渐变段分段、分层示意图

3施工方案

3.1混凝土的分段与分层

溪洛渡水电站右岸泄洪洞进口渐变段长25m，分两段进行浇筑，每段长12.5m，每段混凝土分底拱、边顶拱进行施工(图2)。

3.2钢筋的加工与绑扎

钢筋加工、绑扎是渐变段结构混凝土施工的控制要点，每根钢筋长度、曲率、长度均为渐变形式，钢筋加工需根据渐变参数编制钢筋下料表，钢筋厂根据下料表下料加工并进行编号、挂牌明示，钢筋运至现场后利用架立钢筋进行安装，架立筋间距不大于1.5m，按照已安装好的架立筋、标示的间距等人工进行绑扎，边顶拱钢筋绑扎利用满堂脚手架提供的作业平台进行，先进行环向钢筋安装，再进行分布钢筋安装，钢筋的加工、绑扎应符合施工图纸和相关规范的有关规定要求。

3.3渐变段底拱刮轨的设置

为满足渐变段底拱中部三角平直区域抹面时的平整度要求，在底拱中部三角平直区域设置刮轨对混凝土面进行找平。刮轨采用φ25圆钢水平放置，将可调套筒托撑焊接固定在直立插筋上，以便刮轨安装调节，刮轨顶部高程与底板混凝土结构面高程相同，在混凝土浇筑前，需对刮轨高程进行测量复核，对不符合设计要求的点位通过调节托撑调整，圆钢刮轨经测量校核固定后不得碰撞，刮轨布置情况见图3。

图3　渐变段底拱刮轨布置三维示意图

3.4渐变段模板施工

模板的设计、安装及加固等是渐变段结构混凝土施工过程中不可缺少的施工手段之一，模板的设计需根据工程特点及质量指标控制要求确定。溪洛渡水电站右岸泄洪洞进口渐变段底拱翻模、边顶拱组合钢模板设计、安装及加固方案如下。

3.4.1渐变段底拱模板

图4　渐变段底拱翻模典型断面示意图

渐变段底拱翻模区域采用组合木模板人工立模，根据渐变段结构形式和变化关系加工成定型组合模板，单块模板规格长度为150cm，宽约40～80cm，厚3cm，重量控制在30kg以内，以便于人工搬运及翻模。定型组合模板委托专业木工厂家加工成型，经验收合格后运送至工作面，钢筋绑扎完成后，即可进行底拱翻模区的立模。模板采用方木和钢管围柃进行固定，模板上口收仓线处加100mm×8mm的校直角钢，模板加固情况见图4。

3.4.2渐变段边顶拱模板

渐变段边顶拱模板根据其渐变形式和变化关系加工成定型钢模板，模板主要由模板、纵肋和横肋组成，由专业模板厂家进行分块加工，每块按照安装顺序进行编号并控制其重量不超过75kg，同时，单块模板面积要求尽可能偏大，在方便人工搬运的同时，尽量减少混凝土拼缝痕迹。定型钢模加工完成后，在厂内进行预拼装一次，检验模板加工精度，对不符合要求的模板重新制作或进行调整，以保证现场施工时模板安装的精度及平整度。

图5　渐变段边顶拱模板支撑典型断面示意图

模板下方为定型弧形钢管桁架和满堂脚手架，将钢管桁架顶部高程进行微调至设计高程后，对脚手架和拱架进行加固，然后进行定型组合钢模板安装，边顶拱顶部两处弧形拱角处异型钢模板由定型钢管桁架连成整体，在钢管桁架侧向及下部采用间距75cm的、15cm×15cm的方木围柃支撑，方木采用丝杆托撑支撑在满堂脚手架上，校模时调节丝杆使面板就位，边顶拱平直面模板采用[10槽钢横围柃，围柃采用丝杆托撑支撑在满堂脚手架上(图5)。模板支撑系统满堂脚手架使用φ48，壁厚3.5mm的钢管按照0.75m×0.75m×0.75m的参数进行搭设。为了保护底板混凝土面，避免脚手架压力直接作用在混凝土面上，架立钢管架时，下部应加垫块，垫块采用[10的槽钢沿纵轴线方向带状铺设在每根钢管下部，同时，为不影响洞内交通，在钢管排架中设置5m×5.35m的通道，通道由Ⅰ22a工字钢加工成门字型后按照0.75m的间距设置。为了增加其整体稳定性，在门字型钢拱架两侧及上部三步排架进行加强剪刀撑连接，脚手架搭设完成后，采用砂袋进行预压。

3.5安装止水

在混凝土结构环向缝、纵向缝位置安装有500mm×1.2mm铜片止水、651型橡胶止水，止水带用钢筋固定在衬砌主筋上，止水夹用φ10的钢筋制作，按间距60cm安装，铺设时其表面应保证圆顺，无显著的凹凸现象，保证止水位置准确，搭接满足施工规范要求，橡胶止水带接头搭接长度不小于200mm，用硫化热粘接。如果采用乙炔热粘接，需用夹板器加紧，但必须保证材料自身承载力试验要求，端头模横向围柃跨止水处应采用φ25钢筋加工成“弓”形围柃，防止止水两侧模板错位。

3.6灌浆管的预埋

排水孔、回填灌浆、固结灌浆灌浆孔套管均采用φ50PVC管(灌浆孔应根据灌浆钻孔深度、钻孔设备等因素考虑埋管管径)，衬砌混凝土的钢筋网绑扎完毕，按灌浆图纸位置安装固定，管口一侧贴紧岩石，另一侧贴紧模板，边顶拱灌浆管上口可适当调整，使上口位于顶拱岩壁最高处。灌浆管口两端要封堵，防止混凝土堵塞管口。

3.7混凝土的浇筑

3.7.1底拱混凝土浇筑

底拱中部三角平直区域范围采用刮轨工艺施工，混凝土浇筑使用φ100、φ70、φ50、φ30的振捣棒人工平仓振捣，然后采用刮尺按照刮轨钢筋控制的设计结构线刮除超高的混凝土(或填补欠料的部位)，最后取掉刮轨钢筋后人工压面收光。底拱两侧部位采用翻模工艺施工，混凝土浇筑按照平铺法(层厚50cm左右)两侧均匀布料同步上升，使用φ100、φ70、φ50、φ30振捣棒人工平仓振捣，并在初凝前从下往上逐步翻模后压面收光。为有利于温控，混凝土采用20t自卸车运输，利用长臂反铲浇筑C9040W8F150二级配常态混凝土(坍落度为7～9cm)。

3.7.2边顶拱混凝土浇筑

边顶拱混凝土采用输送泵浇筑C9040W8F150二级配混凝土(腰线以下坍落度为14～16cm，腰线以上坍落度为16～18cm)，封拱采用退管法浇筑C9040自密实混凝土，按照平铺法两侧均匀布料同步上升(腰线以下层厚不大于30cm，腰线以上层厚不大于40cm)，使用φ80、φ70、φ50的振捣棒人工平仓振捣，浇筑布置情况见图7。

3.8混凝土温控措施

渐变段衬砌混凝土为C9040W8F150混凝土。为满足计给出的施工温控指标，有效控制混凝土的裂缝，保证建筑物的整体性和耐久性，对渐变段混凝土施工采取了以下控制措施：

(1)出机口混凝土温度控制。控制出机口混凝土温度主要从控制混凝土骨料、水、水泥等原材料的温度入手，采取对骨料进行风冷、加冰、使用0 ℃～4 ℃的冷水拌制等方法降低原材料温度，从而达到降低出机口混凝土温度的目的，渐变段混凝土控制出机口温度为14 ℃的预冷混凝土。

图7　渐变段边顶拱混凝土浇筑工艺示意图

(2)混凝土运输过程中的温度控制。洞外运输考虑到夏季高温天气容易造成运输过程中混凝土坍落度损失，因此，需合理调配车辆、缩短运输时间、减少转运次数，采取在运输混凝土的自卸车上设置遮阳布等遮盖隔热措施，并对自卸车车厢周边及混凝土罐车搅拌罐间断性的洒水保湿。

(3)混凝土水化热控制。选用水化热低的中热硅酸盐水泥，尽可能采用低坍落度混凝土，选用效能高的外加剂，提高粉煤灰掺量并控制浇筑温度等，渐变段底拱浇筑C9040W8F150二级配混凝土、坍落度为70～90mm(常态)、粉煤灰掺量为30%、水泥用量为219kg；边顶拱浇筑C9040W8F150二级配混凝土、坍落度为160～180mm(泵送)、粉煤灰掺量为30%、水泥用量为245kg。

(4)预埋冷却水管通水冷却降温措施。根据设计要求的混凝土最高温升，确定在混凝土中预埋冷却水管，通过不间断流动冷却水降低混凝土内部温升，冷却水管采用φ25PE管。

3.9混凝土养护措施

混凝土浇筑完毕后12～18h，及时对混凝土表面进行养护，养护期一般为28d或监理工程师指示的天数。渐变段采取普通通水软管供水进行洒水的方式进行养护，边顶拱在排架拆除后可采用自制的简易洒水车(具有加压、延伸洒水的作用)进行养护，养护期内应始终保持混凝土表面湿润，不得出现干湿交替的情况，严禁出现表面发白甚至干裂的情况，夏季高温时段的养护从严控制。

3.10混凝土面的保护

混凝土面的保护主要是对底拱过流面进行保护，该部位结构面要求较高，在施工过程中必须做好保护工作，需采取以下措施：

(1)搭设钢筋排架时，立杆下脚没有强求置于槽钢上，但严禁将其直接置于混凝土面上；

(2)通道底板加铺60cm厚的保护渣料，依次为：油毡、10cm厚砂、50cm厚石渣；

(3)在施工过程中，严禁直接将工器具以及材料高空抛下。

4结语

溪洛渡水电站右岸泄洪洞进口渐变段体型复杂，混凝土浇筑分底拱和边顶拱两序施工，采用刮轨工艺和翻模工艺按照先底部、后两侧的顺序组织施工，边顶拱一次浇筑成型，选用定型钢模板，支撑结构为满堂脚手架支撑系统和弧形钢管桁架支撑钢模板，底拱利用丝杆托撑支撑刮轨和创新使用接安螺杆，较好地控制了底拱混凝土结构体型，边顶拱采用定型钢模板，保证了渐变异型结构混凝土浇筑的体型。经过工程实践验证：针对渐变异型曲面结构混凝土施工做好模板的选型规划、设计制作、安装加固与验收是保证混凝土浇筑质量的关键工作，同时，在组织上要加强管理，避免与相邻工作面的干扰，合理安排浇筑时段，避开高温时段浇筑，将会取得较好的效果。

张锐(1986-)，男，贵州遵义人，助理工程师，学士，从事水利水电工程施工技术与管理工作；

周静(1988-)，女，山东费县人，助理工程师，学士，从事水利水电工程施工技术与管理工作；

周春清(1960-)，男，山东费县人，高级工程师，学士，从事水利水电工程施工技术与管理工作.

(责任编辑：李燕辉)

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

文章编号:1001-2184(2015)04-0041-05

文献标识码:B

中图分类号:TV7;TV544;TV52

作者简介: