观音岩水电站尾水渠贴坡混凝土浇筑方法探讨

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(中国水利水电第七工程局有限公司，四川 郫县，611730)

1 工程概述

观音岩水电站尾水渠贴坡混凝土浇筑面位于主厂房下游侧反坡段，左侧与左冲沙底孔相接，右侧与22#坝段导流底孔相接，总宽度175m，上游起始桩号坝横0+196.6m，下游尾部桩号坝横0+265.0m，总长度68.4m，坡度1∶3；结构混凝土板厚1.5m，覆盖面积约13500m2，采用C2820W6F100二级配，设计结构混凝土总量为23250m3。本工程涉及到地质缺陷处理，需进行缺陷处理钢筋及缺陷混凝土施工。

尾水渠底板共分为40块，大部分单块尺寸为18m×18m，分块相邻混凝土板侧面全长设键槽，缝面不凿毛，也不设键槽材料，连接钢筋过缝。底板布设有砂浆锚杆和排水孔，砂浆锚杆为φ25mm@4m×4m，L=4.5m，深入基岩3.5m；排水孔为φ50mm@4m×4m，深入基岩1m。主要工程量有结构混凝土C2820W6F100约7.1万m3(包含地质缺陷混凝土3万m3)，钢筋制安约2400t。

本工程施工具有以下特点及重难点：

(1)尾水渠建基面岩体局部破碎，存在软弱夹层，基岩渗水量大，最低处建基面高程977m在汛期水位线下约30多m。因此，渗水对混凝土施工影响极大，需解决好混凝土浇筑期间基岩面渗水的问题，以确保混凝土浇筑质量；

(2)尾水渠底板坡比为1∶3，混凝土运输车由于坡度较大无法到达仓号，使用溜槽则由于坡度太小也不具备施工条件。因此，设计科学实用的混凝土入仓方式，并同时保证入仓强度，是确保尾水渠混凝土浇筑质量和进度的关键；

(3)尾水渠底板混凝土斜坡面长(约70m)，结构钢筋双层布置，单块四周均设有键槽，且建基面设计有锚杆和排水孔，使得尾水渠混凝土施工程序复杂。合理安排施工程序，有利于加快施工进度；

(4)尾水渠底板混凝土分为40个单元，分块多浇筑量大(含地质缺陷处理量)，存在普通模板倒运，定型模板加工量大(键槽钢模板)等问题，应控制施工成本；

(5)由于地质缺陷处理较合同量大大增加，加之基岩面渗水严重，需采取引排措施，使得尾水渠结构混凝土施工工期压缩，导致工期紧张。

2 结构混凝土入仓方案及排水措施

2.1 尾水渠贴坡结构混凝土浇筑方案

结合现场实际情况，厂房尾水渠底板混凝土施工将采用定型配重式滑模施工方案，布料线进行混凝土入仓(在浇筑仓号内提前进行布料线支架埋设)。以顺水流方向的4个结构单元分块为一道浇筑序列，通过在布料线传送混凝土料至仓内后，从上游向下游浇筑。

2.2 基岩面渗水点排水方案

针对基岩面渗水点，采用φ219mm钢管进行水平封口，再进行横向和竖向布置，形成管网(钢管与钢管交叉处采用焊接方式进行贯通，管网埋设在结构混凝土底部高程以下，确保结构混凝土浇筑厚度不变)，最后引排至泵坑内排除，确保尾水渠贴坡混凝土工作面处在旱地条件下施工。

2.3 拟定尾水渠施工项目施工程序

建基面缺陷处理→锚杆施工→结构混凝土施工→排水孔施工(在结构混凝土内预留套筒)。

3 地质缺陷混凝土施工方法

3.1 找平垫层混凝土

先进行大面积的初步清理，将大部分的石碴和淤泥清除；然后进行仔细彻底的清理，并冲洗干净，进行地质验收(主要指初验、地质素描等)；地质验收过程中及验收后，再次或多次对仓面进行清理和冲洗，达到具备浇筑垫层混凝土的要求。基础面清理流程见图1。

图1 基础面清理流程

3.2 地质缺陷处混凝土施工

3.2.1 地质缺陷处采用人工刻槽后回填混凝土(部分区域设缺陷钢筋)

对溶蚀、砂化或泥岩软弱带，人工利用风镐、钢钎、毡子等土工具进行刻槽、凿除处理；然后用普通器具(铁铲、勾耙、钢钎等)分片集碴(淤)，装筐(桶)挑抬成堆，将大部分的石碴和淤泥清理出工作面；再由反铲装碴(淤)，自卸汽车运输至碴场。

图2 混凝土塞典型配筋图

3.2.2 基础验收

对处理完成的基础进行验收，检验地基承载力是否满足设计、规范要求。如不能满足，需继续处理或者采用其他方式处理，直至满足要求方能进行下一步施工。

4 滑模设计

4.1 滑模主体结构组成

4.1.1 模体

根据尾水渠单元尺寸宽度为18m，错缝2.5m，则总宽度为20.5m，两端头各预留25cm的调节长度。因此，每套定型模板设计长度为21m，分三段(单块长7m)在综合工厂内加工，运输至现场后拼装焊接成整体。模板面板采用φ20mm钢板，高度1.5m，采用28#槽钢、工字钢作围懔，16#槽钢角钢作肋板。

4.1.2 提升系统

滑模动力系统采用千斤顶进行拉拔滑模的方式进行，采用25t钢绞线，下端固定在模体桁架梁上；在尾水渠下游设置提升平台，布置千斤顶和液压系统，牵引钢绞线并带动模体向上滑升。钢绞线一次性接全部长度，模体提升后，人工对其出露的钢绞线进行打圈盘绕。

4.1.3 液压系统

选用QYC250前卡式液压千斤顶，设计承载能力为250kN，计算承载能力为150kN，单次张拉最大行程为200mm，穿心钢绞钱直径20mm，公称油压50MPa。液压控制台为小型液压站，并通过高压油管同千斤顶相连，形成液压系统。同时选用2台QYC250前卡式千斤顶左右两侧布置。

4.1.4 辅助系统

辅助系统包括抹面平台、洒水养护管路等装置。

利用型钢在滑模尾部焊制抹面操作平台，供施工人员进行滑模滑升后的缺陷修复和抹面工作。洒水管用φ25mm钢管制成，钻1排φ5mm小孔，固定在滑模抹面平台下部，横向贯通布置，自动进行洒水养护。

4.2 滑模结构受力分析

模体内部结构参照尾水闸墩滑模结构计算，达到相关受力要求，在此不在赘述。现主要以模体整体结构为研究对像，计算其模板受混凝土上浮力的影响是否处于稳定，及对千斤顶、钢绞线的安全性进行复核。滑模的受力情况如图3所示。

图3 尾水渠滑模受力简图

滑模经受力分析验算，计算结果满足施工要求。

该滑模采用28工字钢、槽钢与76型角钢形成骨架，滑动面为10mm钢板。其样式如图4所示。

图4 滑模断面图

4.3 滑模施工工艺

4.3.1 混凝土浇筑

滑模施工按以下顺序进行：下料→平仓振捣→混凝土待强→滑升→下料。滑模滑升要求按薄层(6cm～8cm)连续施工的方式，根据混凝土初凝时间为4h计算，千斤顶每次张拉钢绞线20cm，每次张拉间隔应为0.6h～0.8h，模板日滑升距离为7.0m左右，每仓混凝土面总长度约为51m，需7d完成一个仓号。

模板初次滑升要缓慢进行，并在此过程中全面检查提升系统、液压控制系统等变形情况，发现问题及时处理，待一切正常后方可进行浇筑和滑升。

图5 滑模施工示意

4.3.2 混凝土入仓强度计算

滑模面板长度为1.5m,需保证混凝土脱模后达到初凝要求，则底部混凝土须达到4h，按照千斤顶每次张拉钢绞线20cm，可张拉7次，即顶部入仓的一层混凝土经7次间隔后脱模，每次间隔0.6h。混凝土入仓强度为：18m×0.063m×4.7m/0.6=9m3/h，采用布料机入仓强度为40m3/h以上，达到要求。

通过以上分析可知，在现有混凝土初凝时间的情况下，滑模施工效率较低，不得不通过降低入仓强度的方式以保证混凝土脱模时达到强度要求。因此，建议将混凝土初凝时间调整为3h为宜。

4.3.3 模板滑升

施工进入正常浇筑和滑升时，尽量保持连续施工，并设专人观察和分析混凝土表面情况，根据现场条件确定合理的滑升速度和分层浇筑厚度。依据下列情况进行鉴别：滑升过程中能听到“沙沙”的声音；出模的混凝土无流淌和拉裂现象，手按有硬的感觉，并留有1mm左右的指印；能用抹子抹平。

滑升过程中设专人检查千斤顶，观察钢绞线受力状态是否正常，检查滑模中心线及操作盘的水平度。

4.3.4 停滑措施及施工缝处理

滑模施工要连续进行，意外停滑时采取“停滑措施”，混凝土停止浇筑后，每隔0.5h～1h滑升1～2个行程，直到混凝土与模板不再粘结(一般4h左右)，形成水平层间缝，对混凝土面进行冲毛处理。

4.3.5 滑模安拆

滑模滑升至指定位置时，将滑模顶部布料系统、提升系统分解拆除，采用门机(或汽车吊)将模体吊运至下一工作面。这一工作必须在跟班队长统一指挥下进行，并预先进行技术交底，且拆卸的滑模部件要严格检查，捆绑牢固。

图6 滑模及布料机浇筑平面布置

5 混凝土浇筑质量及施工工期分析

通过对底板结构混凝土试块

进行检测，结果均满足质量要求(如表1所示)。

表1 混凝土浇筑质量检测

高程部位设计指标级配试验项目龄期(d)组数最大值(MPa)最小值(MPa)平均值(MPa)蜗壳混凝土C28 20W6F100二抗压281229 426 728 3抗冻试块一组，试验结果合格抗渗试块一组，试验结果合格

根据尾水渠底板结构体型图结构样式及工程量(配备两套滑模，单套模板控制段为20块，浇筑时间为150d)，计划拟定的施工进度时段为2013年10月10日～2014年3月10日，由于混凝土浇筑方案科学可靠，通过现场科学管理，尾水渠贴坡2014年2月24日全部封闭完成，较计划工期提前了16d，确保了首台机组按期发电目标。

6 结语

观音岩水电站发电厂房尾水渠贴坡混凝土施工措施，是对以往类似施工项目的经验进行了系统总结，并结合现场实际施工情况，是以解决尾水渠贴坡结构混凝土在建基面地质条件差、岩层渗水性强、混凝土浇筑量大、施工工期紧张且浇筑质量要求高的一个集成。通过实践表明，观音岩水电站发电厂房尾水渠贴坡结构混凝土施工，不但浇筑质量达到要求，还取得了施工进度快、施工成本较低的双赢目标，为类似工程项目施工积累了经验。