锦屏二级水电站厂区枢纽工程高压管道竖井混凝土浇筑技术

李耀辉

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，成都，610091)

1 工程概况

锦屏二级水电站厂区枢纽工程8条高压管道与引水系统相连，组成有竖井段、上下弯段、上下平洞段。竖井段的设计断面是圆形，开挖直径8.10m，钢管后0.8m～1.25m作为回填混凝土的厚度，垂直高度250.725m(高程1563.9m～1313.175m)，相邻两竖井中心间距30m。

2 施工布置

2.1 混凝土拌制和运输道路

混凝土由高线拌合系统及低线拌合系统供料，分五段进行施工，混凝土施工运输通道为：

(1)下平段、下弯段：低线混凝土拌合系统→低线公路→进厂交通洞→厂2#施工支洞→下平洞段→混凝土泵机→施工部位。

(2)竖井1347.525m～1400.685m高程段：低线混凝土拌合系统→低线公路→进厂交通洞→尾闸室交通洞→绕行交通洞(尾闸室2#通风洞)→大楠公路→通风兼安全洞→下层排水廊道新增施工支洞→混凝土泵机(溜管)→施工部位。

(3)竖井1400.685m～1490.305m高程段：低线混凝土拌合系统→低线公路→进厂交通洞→尾闸室交通洞→厂1#施工支洞→厂6#施工支洞→上层排水廊道交通隧洞→混凝土泵机(溜管)→施工部位。

(4)竖井1490.305m～1537.95m高程段、上弯段：高线混凝土拌合系统→东引1#、2#施工支洞→厂8#施工支洞→混凝土泵机(溜管)→施工部位，辅以“桥机+吊罐”入仓作为应急措施。

(5)上平段至钢衬起点：高线混凝土拌合系统→东引2#施工支洞→厂9#施工支洞→调压室底部→混凝土泵机→施工部位。

2.2 施工机具布置

混凝土水平运输采用6m3搅拌车，混凝土泵机或溜管输送，竖井1490.305m高程以上则可辅以桥机+吊罐的方式进行应急输送。施工机具具体布置如下：

(1)下平段：泵机布置于仓位附近(最后退于厂2#施工支洞)。

(2)下弯段：泵机布置于下平段与厂2#施工支洞相交处的洞口部位，接泵管至下弯段上端口。

(3)竖井1347.525m～1400.685m高程段：共布置2台泵机接力。泵机一布置于D2-17与D2-23相交处的下层排水廊道新增施工支洞内，接力泵机负责1#-4#高压管道浇筑；泵机二布置于D2-19与D2-21相交处，接力泵机负责5#-8#高压管道浇筑。

(4)竖井1400.685m～1490.305m高程段：同样共布置2台泵机接力。泵机一布置于D1-18与D1-23相交处的上层排水廊道内，接力泵机负责1#-4#高压管道浇筑；泵机二布置于D1-19与D1-21相交处，接力泵机负责5#-8#高压管道浇筑。

(5)竖井1490.305m～1537.95m高程段：溜管端口布置于厂8#施工支洞近上弯段附近。

(6)上弯段：泵机分别布置于厂8#施工支洞及上平段末端近上弯段附近，桥机+3m3吊罐作为辅助应急浇筑措施在上弯段附近准备。

(7)上平段至钢衬起点：泵机布置于调压室底部。

3 施工方案

高压管道混凝土施工与安装钢管紧跟，在相应部位竖井钢管贴壁外排水、岩壁外排水系统及接地铜绞线安装完成并通过验收后进行一仓混凝土回填。钢管首次安装的数量是回填长度的依据，12m回填一次就是平段一次安装4节钢管；9m～15m回填一次就是竖井段一次安装3～5节钢管，弯段则分3仓进行回填浇筑。工作区域设置与钢衬相同，有3个施工面在一条高压管道压力钢管上安装：第一个施工面是厂2#施工支洞下游侧安装钢管；第二个施工面是下平段厂2#施工支洞上游侧安装钢管；第三个施工面安装钢管部位是竖井段、下弯段、上平段及上弯段。

按照施工总要求，第一个施工面首先进行安装钢管，第二个作业面安装钢管主要是调节部位，在前两个作业面空闲时可以抓紧施工。需要注意的是在蜗壳保压实验完成及闷头拆除后第一作业面方可进行安装钢管施工。

4 施工程序

4.1 施工前准备

提前设置混凝土施工区域，在其上搭设安全防护平台，焊接上下人爬梯，焊接固定溜管及泵管。

在下平段、下弯段施工时，将泵机拖至施工部位附近，根据钢管安装及回填混凝土进程最终退至厂2#施工支洞；下弯段施工时，泵管沿已安装钢管内焊接的支架进行搭设。

在竖井段施工时，针对上、下层排水廊道所浇筑区段，在其内布设2台泵机用于接力运送混凝土至竖井，两台泵机最远相距82.5m～175m；排水廊道以下部位采取在钢管外侧沿洞壁布设4根溜管，由泵管送入溜管后再溜至仓面，排水廊道以上部位在钢管外侧沿洞壁布设4根泵管将混凝土运至仓面。

在竖井上部上弯段施工时，1560平台布设1台泵机用于运送混凝土至吊罐，再通过吊罐将混凝土运至钢管上的工作平台后，通过溜管将料卸至施工工作面。

4.2 清基和施工缝处理、冲洗

对处理过的基岩面杂物进行清理，然后采用高压风管吹冲干净，最后进行地质资料收集整理，进行基础面验收。

4.3 封头模板安装

竖井首仓混凝土浇筑及平洞段混凝土回填施工需要立封头模，模板采用P3015钢模、P1015钢模及九夹板(附筋板)成型，钢管及方木做为横竖围檩，并利用φ12拉条与岩壁锚杆或插筋焊接固定。

4.4 预埋件安装

在岩壁排水孔施打完毕后，将岩壁排水管焊接于岩壁插筋上，而贴壁排水环向积水槽钢为钢管厂内制作焊接，纵向排水角钢则焊接于压力钢管外壁;回填灌浆管利用A12架立筋支撑固定。

4.5 仓面验收

安排施工人员和设备将仓面内的杂物清理干净，质检员跟进仓面的资料验收和混凝土施工工作。

4.6 钢筋制安

为增加高压管道钢衬可靠度，保证运行安全，避免因竖井岩溶区域削弱围岩的承载能力，设计对竖井某些岩溶区钢衬外包混凝土内进行了配筋。

4.6.1 纵向钢筋布置

根据设计要求，并经计算在已浇混凝土上钻孔为后续纵向钢筋插筋做准备，打孔工作中重点对插筋的打孔位置、孔的深度等进行控制，孔的位置与钢衬内壁距离要满足当环向钢筋安装时，环向钢筋中心线与钢衬内壁的距离为25cm。打孔施工完成后用有压力的水枪清洗孔道，待孔道干净后采用首先注入水泥浆液，然后插入钢筋的方法进行施工，采用手风钻Y26在已浇筑混凝土布置系统插筋，钢筋锚固时长不小于35d，然后将纵向钢筋搬至插筋位置对正并施焊。

4.6.2 环向钢筋布置

待纵向钢筋焊接牢固后，根据设计要求，在压力钢管侧布置一层环向钢筋，环向钢筋中心线与钢衬内壁的距离为25cm，环向受力钢筋的接头应与钢管纵缝错开至少100cm(弧线距离)。

4.6.3 钢筋焊接

钢筋接头采用机械连接或焊接，采用机械连接时接头盒抗拉强度应达到或超过母材抗拉强度标准值，并具有反复拉压性及高延性。钢筋直径d<28mm时的焊接接头宜采用搭接焊；直径d>28mm时宜采用帮条焊，帮条焊接头宜为钢筋截面积的1.5倍。搭接焊和帮条焊宜采用双面焊缝，钢筋的搭接长度不小于5d，当施焊条件困难而采用单面焊时其搭接长度不应小于10d。接头位置宜设置在构件的受力较小处，并应错开布置。

4.7 混凝土入仓

(1)低线混凝土拌合系统生产的混凝土对下平段及下弯段供料，混凝土搅拌车将混凝土运输到厂2#施工支洞，使用HBT-60型泵机将混凝土泵送入仓，左右两侧各布设1根泵管，按照混凝土浇筑规范施工，严格控制浇筑坯层厚满足规范要求。安排专业操作人员使用有压力的水枪对泵管冲洗干净，清理杂物后，对接管后的泵管接口连接处进行检查，保障连接牢固，不脱管、不漏浆。泵机泵送混凝土前，可采用水泥浆及砂浆对泵管进行润管，可保障泵管内混凝土泵送的连续、不堵管。

(2)竖井1347.525m～1400.685m高程段由低线混凝土拌合系统生产的混凝土提供，混凝土搅拌车运输至下层排水廊道，使用HBT-60型泵机将混凝土泵送入仓。下层排水廊道(高程1360m)以下部位在钢管外侧沿洞壁布设4根溜管，由泵管送入溜管后再溜至仓面；下层排水廊道(高程1360m)以上部位在钢管外侧沿洞壁布设4根泵管将混凝土运至仓面，满足混凝土浇筑规范施工，钢衬上方布置钢结构入仓平台。

(3)竖井1400.685m～1490.305m高程段由低线混凝土拌合系统提供生产的混凝土，混凝土搅拌车运输至上层排水廊道，安排专业操作人员操作HBT-60型泵机将混凝土泵送入仓。上层排水廊道(高程1450m)以下部位在钢管外侧沿洞壁布设4根溜管，由泵管送入溜管后再溜至仓面；上层排水廊道(高程1450m)以上部位在钢管外侧沿洞壁布设4根泵管将混凝土运至仓面，对称分层浇筑，钢衬上方布置钢结构入仓平台。

(4)竖井1490.305m～1537.95m高程段由高线混凝土拌合系统生产的混凝土提供，混凝土搅拌车水平运输至厂8#施工支洞内，由专人操作HBT-60型泵机将混凝土泵送入仓，沿洞壁布设4根溜管，由泵管送入溜管后再溜至仓面，按规范要求浇筑，钢衬上方布置钢结构入仓平台。

(5)高线混凝土拌和系统拌和的混凝土提供给上弯段，混凝土搅拌车运输至厂8#施工支洞及上平段末端内，HBT-60型泵机或桥机吊3m3吊罐下料，沿洞壁左右各布设1根泵管，按照施工质量要求规范浇筑。

(6)高线混凝土拌合系统生产的混凝土给上平段至钢衬起点供料，混凝土搅拌车运输至调压室底部，HBT-60型泵机在专人操作下，有序的将混凝土输送入仓，左右两侧各布设1根泵管，规范进行混凝土浇筑施工。

4.8 混凝土浇筑

混凝土浇筑由泵机泵送及挂溜筒倒入仓内，溜筒距仓面1m～2m，均匀下料，50一层，4台软轴式振捣棒平仓振捣，振捣完毕后再次下料振捣。

入仓后，及时平仓，防止混凝土堆积，浇筑时保持速度均匀，不得超过1m/h，控制钢管变位。严格按照混凝土浇筑规范施工，振捣时控制好时间，不宜过长也不宜过短，检查钢管周边等宜疏漏的振捣区域，防止漏振、超振等现象。保证混凝土外观光滑，无蜂窝麻面现象。由于竖井高差达到250m左右，泌水现象出现在混凝土入仓振捣中属于正常情况，泌水一是通过岩石裂隙自排，二是人工舀至操作平台上的储水桶内，桶满后利用垂直运输设备吊至8#施工支洞作为施工废水处理。

不间断连续进行混凝土浇筑施工，因为特殊原因中断时，提前做好应对措施，例如超过4h～6h的间歇时间，应按照规范要求进行冷缝面混凝土施工，安排人员进行凿毛清理等工作，做好混凝土连接接缝以满足质量要求。

通过增加混凝土强度、均匀振捣、科学施工等方法提高混凝土的质量，禁止在混凝土搅拌车内及混凝土仓位内加水。

在每仓混凝土浇筑完成达到凝期要求后，对钢管外壁混凝土回填脱空情况进行检查，采取的方法为：用小铁锤轻轻敲击钢管内壁，重点检查加劲环上下面附近部位，用听声音的方法判断钢管外壁有无脱空情况。已安装的时差井钢管检查结果表明：钢管外壁混凝土回填情况良好，无脱空现象。

4.9 混凝土养护

收仓后对混凝土表面铺设绒毡，并进行24h不间断养护，直至下一仓仓面准备工序。

5 结语

凭借逐条对高压管道压力钢管安装及混凝土回填经验逐步改进，使各程序已臻于完美，进一步加快了施工进度，保证了施工质量。从施工效果观察，回填混凝土质量良好，脱空率微乎其微，可很好地满足电站运行要求，从而解决了高压管道高竖井钢衬回填混凝土运输问题，圆满完成了高压管道钢衬段混凝土回填施工，保证了施工安全，缩短了工程施工时间，节省了施工投入费用，为锦屏二级水电站发电创造了条件，为以后类似工程施工提供技术借鉴。