帶渣澆筑混凝土底板在漫松引水洞中的應(yīng)用

張曉光，徐海巖

（1.松江河發(fā)電廠，吉林 撫松 134500；2.松遼水環(huán)所，吉林 長春 130021）

1 工程概況

松山引水工程位于吉林省撫松縣境內(nèi)，是松江河梯級水電站工程5個樞紐之一，屬大II型二等工程。樞紐由面板堆石壩、岸坡式溢洪道、漫松引水洞組成，利用12588.52m的引水隧洞將漫江徑流引入位于松江河上的小山水電站，增加小山水電站多年平均發(fā)電量1.592×108kW·h。松山引水工程設(shè)計最大引用流量58.82m3/s，最小引用流量29.41m3/s。1992年12月11日，主體工程開工；1998年9月15日截流，2002年3月 30日蓄水，2002年5月13日漫松引水洞通水。

2 原設(shè)計結(jié)構(gòu)型式

漫松引水洞斷面為城門洞型，基本內(nèi)徑尺寸為5.2m×4.9m（寬×高），由于各種混凝土襯砌結(jié)構(gòu)形式的不同，上述尺寸略有變化，最大內(nèi)水壓力為0.51MPa。

技施設(shè)計階段漫松引水洞根據(jù)圍巖地質(zhì)條件不同分為五種不同型式襯砌結(jié)構(gòu)，詳見表1。

I、II型襯砌結(jié)構(gòu)型式見圖1。

隧洞襯砌分兩部分施工，首先采用輕型臺車進(jìn)行邊頂拱襯砌，然后襯砌底板。由于隧洞洞線較長，工作面狹窄，交叉作業(yè)較多，混凝土襯砌施工進(jìn)度非常緩慢，尤其底板混凝土襯砌需精細(xì)清基，每10m段需要2d左右，這與既定通水時間產(chǎn)生了矛盾。建設(shè)各方提出對底板混凝土進(jìn)行優(yōu)化的設(shè)想，初步確定帶渣澆注混凝土底板的思路。

表1 漫松引水洞技施設(shè)計襯砌類型表

3 分析與論證

漫松引水洞混凝土底板主要為實現(xiàn)以下功能：

（1）降低底板糙率，提高輸水能力；

（2）保護(hù)底部圍巖，防止圍巖進(jìn)一部風(fēng)化或沖蝕；

（3）滿足檢修人員、設(shè)備的通行；

（4）作為承載結(jié)構(gòu)的一部分保證圍巖穩(wěn)定（IV，V類圍巖整體式襯砌）。

由上述功能和工作狀態(tài)可以看出，除IV，V類圍巖整體式襯砌以外，其它部位的混凝土底板沒有結(jié)構(gòu)要求，要想采取帶渣澆注混凝土底板的方案，需要滿足以下條件：

（1）混凝土底板自身具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，在任何工作狀態(tài)下都不會被破壞；

（2）混凝土底板下部的石渣必須有足夠的密實度，保證其在水壓力作用下對底板有足夠的支撐作用。

由于漫松引水洞在全洞設(shè)置了排水管，通過加設(shè)排水管（孔）的方式，釋放外水壓力，洞內(nèi)襯砌襯砌結(jié)構(gòu)基本不承受外水壓力。因此混凝土底板下部的石渣只要具有足夠的密實度，能夠為混凝土底板提供均勻的支撐作用即可。

4 底板石渣試驗

要確定底板石渣是否具有足夠的密實度，必須通過現(xiàn)場取樣試驗。原東北勘測設(shè)計研究院（現(xiàn)中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司）科研院于2000年對漫松引水洞底板石渣進(jìn)行試驗，全共抽取14個斷面28個試坑進(jìn)行試驗，以測定底板石渣的干容重、含水率、顆粒組成、石渣厚度，為確定是否采用帶渣澆筑底板混凝土方案及采用部位提供科學(xué)依據(jù)。從試驗成果中得知，全洞石渣容重最大值為22.56kN/m3，最小值為17.66kN/m3。石渣厚度最大值為67cm，最小厚度為7cm，平均值為24cm。試驗成果見表2。

5 帶渣澆筑底板結(jié)構(gòu)型式

施工階段為加快工程進(jìn)度、降低施工難度、節(jié)省投資，在部分地質(zhì)條件較好的洞段采用了帶渣澆筑混凝土底板，詳見表3。

表3 帶渣澆筑底板混凝土結(jié)構(gòu)類型表

帶渣澆筑混凝土底板結(jié)構(gòu)型式見圖2。

圖2 帶渣澆筑混凝土底板結(jié)構(gòu)圖

6 抗揚壓力補充措施

由于底板也需要布置排水孔釋放外水壓力，為防止底板下部的石渣中的細(xì)顆粒被水流帶出，造成其密實程度不均勻，不能為混凝土底板提供均勻的承載力，底板的排水孔采用了具有透水性能的軟式排水管，間、排距2m，結(jié)構(gòu)形式見圖3。

表2 漫松引水洞底板石渣試驗成果表

圖3 排水孔結(jié)構(gòu)圖

7 取得的效益

加快工程進(jìn)度：由于減少了清基工作和混凝土澆筑量，底板混凝土施工進(jìn)度明顯加快，使漫松引水洞的總體工期較常規(guī)底板混凝土施工方案提

經(jīng)濟(jì)效益：由于采用帶渣澆筑混凝土底板的結(jié)構(gòu)形式，底板混凝土結(jié)構(gòu)以下的超挖部分不必使用混凝土回填，減少混凝土9318m3，節(jié)省工程投資719萬元。

8 結(jié)論

漫松引水洞經(jīng)過1年零4個月的運行后，于2003年9月30日進(jìn)行了放空檢查，全洞未發(fā)現(xiàn)帶渣澆筑的混凝土底板有抬動、變形、裂縫或其它任何形式的破壞。檢查結(jié)果證明，漫松引水洞帶渣澆筑底板混凝土技術(shù)是成功的。

采用帶渣澆筑混凝土底板技術(shù)對加快施工進(jìn)度、降低施工難度、節(jié)省工程投資的效果是明顯的，特別是對較長的水工隧洞，具有十分明顯的經(jīng)濟(jì)效益。