引水隧洞混凝土襯砌施工中的難點(diǎn)、重點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施

李 漢 青， 馮 兵

(1.四川二灘國(guó)際工程咨詢(xún)有限責(zé)任公司，四川成都 610072;3.中鐵十六局四川工程公司，四川成都 610054)

1 工程概況

獅子坪水電站引水隧洞全長(zhǎng)18.712 km，布置于雜谷腦河右岸，共分為CⅣ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ標(biāo)6個(gè)標(biāo)段，設(shè)置8個(gè)施工支洞，其中1#、3#、5#、6 －2#施工支洞設(shè)置檢修門(mén)，2－1#、2 －2#、4#、6 －1#支洞進(jìn)行混凝土封堵。

引水隧洞開(kāi)挖斷面為馬蹄形，底寬5.0 m，高6.7 m，斷面面積37.62 m2。Ⅳ、Ⅴ類(lèi)圍巖洞段采用穿行、針梁襯砌臺(tái)車(chē)相結(jié)合的方式進(jìn)行鋼筋混凝土襯砌，襯砌成型后為圓形，內(nèi)徑5.5 m，混凝土襯砌澆筑形式分為2/3邊頂拱、1/3底拱和全斷面混凝土襯砌。

2 混凝土襯砌施工的難點(diǎn)

2.1 交通運(yùn)輸條件

(1)獅子坪水電站引水隧洞除1#、2－1#、2－2#施工支洞外，其他施工支洞即:3#、4#、5#、6 －1#、6－2#施工支洞全部布置在半山腰，混凝土拌和系統(tǒng)均布置在施工支洞口平臺(tái)，支洞口平臺(tái)距317國(guó)道的垂直距離約為200～300 m，唯一的交通道路為“之”字形施工便道，且其彎多路陡，因此，水泥、砂石骨料的運(yùn)輸難度可想而知，尤其是遇到冬季冰雪天氣，施工便道路面積雪、結(jié)冰，導(dǎo)致水泥、砂石骨料根本無(wú)法運(yùn)至支洞口施工平臺(tái)，必須及時(shí)組織人員、設(shè)備進(jìn)行撒鹽、清除積雪、堅(jiān)冰等工作，既耗物耗時(shí)，又導(dǎo)致混凝土襯砌施工進(jìn)度受到很大影響。

(2)由于引水隧洞開(kāi)挖斷面較小，底寬只有5.0 m，混凝土運(yùn)輸罐車(chē)無(wú)法在隧洞內(nèi)自由錯(cuò)車(chē)、調(diào)頭，而僅能依靠隧洞內(nèi)的避車(chē)洞進(jìn)行錯(cuò)車(chē)、調(diào)頭。受投資控制的限制，隧洞內(nèi)的避車(chē)洞不可能無(wú)限制的設(shè)置，一般200～300 m左右設(shè)置一個(gè)，因此，在混凝土澆筑過(guò)程中，混凝土運(yùn)輸罐車(chē)的交通受到很大限制。在混凝土澆筑高峰期，由于洞內(nèi)混凝土運(yùn)輸罐車(chē)較多，需安排2～3個(gè)專(zhuān)職的洞內(nèi)交通指揮人員利用對(duì)講機(jī)指揮交通，以避免洞內(nèi)交通阻塞，影響混凝土襯砌施工。

2.2 交叉平行施工

獅子坪水電站引水隧洞單頭洞段較長(zhǎng)，尤其CⅦ標(biāo)4#支洞主洞下游單頭全長(zhǎng)2 188 m，CⅧ標(biāo)5#支洞主洞上游單頭全長(zhǎng)2 145 m，且圍巖類(lèi)別變化頻繁，各類(lèi)圍巖支護(hù)、襯砌形式、參數(shù)不一，工序繁多，在工期緊張的情況下要求Ⅲ類(lèi)圍巖底板混凝土澆筑、邊頂拱噴錨支護(hù)以及Ⅵ、Ⅴ類(lèi)圍巖混凝土襯砌交叉平行作業(yè)，而洞內(nèi)工作面又極為狹窄，施工干擾較大，這就對(duì)施工組織設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)管理提出了更高的要求。以CⅦ標(biāo)4#支洞主洞下游為例，CⅦ標(biāo)4#支洞主洞下游分界樁號(hào)為K9+935～K12+123，其中K9+935～K11+490除3段共計(jì)245 m的噴錨段以外全部為混凝土襯砌，K11+490～K12+123洞段全部為噴錨支護(hù)，共633 m。

正常的施工順序是從下游至上游按部就班的進(jìn)行施工，即:K12+123～K11+490底板混凝土、邊頂拱噴錨支護(hù)→K11+490～K10+900全斷面混凝土襯砌→K10+900～K10+735底板混凝土、邊頂拱噴錨支護(hù)→K10+735～K10+595全斷面混凝土襯砌→K10+595～K10+555底板混凝土、邊頂拱噴錨支護(hù)→K10+555～K9+935全斷面混凝土襯砌。

然而，根據(jù)施工總進(jìn)度要求，按照上述的施工順序根本無(wú)法按期完工，因此，需要進(jìn)行交叉平行作業(yè)，即:K12+123～K11+490底板混凝土→K11+490～K10+900部分鋼筋制安和K12+123～K11+490全部噴錨料的倒運(yùn)→K12+123～K11+490噴混凝土、K11+490～K10+900全斷面混凝土澆筑和K10+900～K10+735邊頂拱噴錨支護(hù)→K10+900～K10+735底板混凝土→K10+735～K10+595全斷面混凝土襯砌、K10+595～K10+555邊頂拱噴錨支護(hù)→K10+595～K10+555底板混凝土→K10+555～K9+935全斷面混凝土襯砌。

2.3 洞內(nèi)滲水

獅子坪水電站引水隧洞地下水極為豐富，甚至出現(xiàn)過(guò)流量為上千m3/h的涌水。在混凝土澆筑過(guò)程中對(duì)洞內(nèi)滲水、涌水、流水的處理是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，如果沒(méi)有對(duì)滲水、涌水、流水進(jìn)行很好的處理，則混凝土的澆筑質(zhì)量是無(wú)法得到保證的，而且洞內(nèi)滲水部位和狀態(tài)也是多種多樣，因此，在混凝土澆筑過(guò)程中，要根據(jù)不同的滲水情況制定相應(yīng)的處理措施:

(1)倒坡洞段底板滲水、流水的處理。

對(duì)于倒坡洞段的流水，在混凝土澆筑過(guò)程中，主要是針對(duì)澆筑工作面上游洞段流水進(jìn)行處理，而工作面下游洞段的流水一般不會(huì)對(duì)澆筑倉(cāng)面造成不利影響。工作面上游洞段流水受坡度作用會(huì)直接流入澆筑倉(cāng)內(nèi)，如果流水量過(guò)大，所澆筑混凝土中的水泥漿會(huì)完全被流水沖走，混凝土的施工質(zhì)量無(wú)法得到保證。因此，混凝土澆筑工作面上游洞段的流水一定要根據(jù)洞內(nèi)的滲水情況，合理設(shè)置排水設(shè)施，以確?；炷翝仓}(cāng)內(nèi)無(wú)流水沖刷。

倒坡洞段的排水設(shè)施一般是在洞內(nèi)一定距離(視滲水大小而定)設(shè)置集水坑，并安裝排水管路(排水管路一般為鋼管)，在集水坑內(nèi)配備合理功率的水泵利用排水管路把洞內(nèi)的滲水抽排至洞外。獅子坪水電站引水隧洞CⅦ標(biāo)4#支洞主洞下游因地下水極為豐富，洞內(nèi)滲水量較大，共設(shè)置了9個(gè)集水坑(集水坑距離為250 m左右)，5條排水管路，排水高峰期設(shè)置功率為5.5～15 kW抽水水泵41臺(tái)。

(2)順坡洞段底板滲水、流水的處理。

順坡洞段混凝土襯砌施工一般是從上游向下游既支洞口方向推進(jìn)，因此，對(duì)于混凝土澆筑工作面下游洞段的流水一般不需要處理，因?yàn)榱魉芷露茸饔枚苯恿魅胫Ф磁潘疁蟽?nèi);但對(duì)于混凝土澆筑工作面上游已完成混凝土襯砌洞段的底板流水則必須進(jìn)行妥善處理。上游已完成混凝土襯砌洞段的底板流水主要來(lái)源于上游平行作業(yè)的固結(jié)灌漿施工中灌漿孔的滲水以及施工縫的漏水。

獅子坪水電站引水隧洞CⅧ標(biāo)5#支洞主洞上游混凝土襯砌施工過(guò)程中上述滲水情況較突出。另外，還有上游標(biāo)段CⅦ標(biāo)洞內(nèi)的部分滲水。采取的措施是在全斷面或下1/3底拱和Ⅲ類(lèi)圍巖底板混凝土澆筑過(guò)程中預(yù)埋兩條排水管路，排水管路布置在開(kāi)挖底板的一側(cè)并延伸至混凝土澆筑倉(cāng)面下游一定距離處，在Ⅲ類(lèi)圍巖底板適當(dāng)部位焊接排水支管與預(yù)埋的排水管連通，這樣就可以在排水支管處設(shè)置排水泵站，對(duì)已完成混凝土襯砌洞段的滲、漏水進(jìn)行抽排，且不影響下游混凝土襯砌洞段的施工，效果較好。如果混凝土澆筑工作面上游洞段滲水較小，則可以直接在澆筑倉(cāng)面上游底板設(shè)置簡(jiǎn)單的擋水圍堰，利用水泵將底板流水抽排至混凝土澆筑倉(cāng)面下游即可。

(3)邊頂拱滲水的處理。

邊頂拱滲水分為集中滲水和分散滲水兩種，但處理原則都是以“引”、“排”為主。

集中滲水的處理方法比較簡(jiǎn)單:混凝土澆筑之前，在集中的出水點(diǎn)安裝排水管，并將排水管引至澆筑倉(cāng)以外，這樣，滲水就不會(huì)對(duì)混凝土進(jìn)行直接沖刷，混凝土的澆筑質(zhì)量也就得到了保證。

對(duì)于邊頂拱的分散滲水采取的處理措施主要是用防水材料對(duì)混凝土澆筑倉(cāng)內(nèi)的圍巖進(jìn)行封閉，使邊頂拱的滲水在防水材料和圍巖之間流至底板，再由底板排水管排至澆筑倉(cāng)以外。

在實(shí)際施工過(guò)程中，上述兩種滲水情況通常并存。獅子坪水電站引水隧洞CⅤ標(biāo)的2－1#支洞主洞上游和CⅧ標(biāo)5#支洞主洞上游部分洞段頂拱滲水較大，且滲水形式集中和分散兼有。在混凝土襯砌施工過(guò)程中，首先對(duì)集中的出水點(diǎn)安裝排水管，再采用土工膜對(duì)滲水段的邊頂拱進(jìn)行封閉，土工膜緊貼圍巖并固定牢固，將所有的滲水通過(guò)土工膜流至底板兩側(cè)，再由底板排水管排至混凝土澆筑倉(cāng)外，混凝土澆筑完成后內(nèi)在和外觀質(zhì)量均較好。

3 混凝土襯砌施工的重點(diǎn)

3.1 混凝土振搗

在混凝土澆筑過(guò)程中，振搗是一道關(guān)鍵的工序?；炷琳駬v時(shí)必須由專(zhuān)人負(fù)責(zé)，振搗時(shí)間宜為10～30 s，以混凝土不顯著下沉、不冒氣泡并開(kāi)始泛漿為準(zhǔn)，要求不漏振、不欠振、不超振，以保證混凝土結(jié)構(gòu)密實(shí)、無(wú)蜂窩麻面。

獅子坪水電站引水隧洞混凝土襯砌采用鋼模臺(tái)車(chē)進(jìn)行混凝土澆筑。根據(jù)不同洞段的施工需要，鋼模臺(tái)車(chē)分為穿行和針梁兩種。針梁臺(tái)車(chē)又分為全斷面針梁臺(tái)車(chē)和底拱針梁臺(tái)車(chē)，鋼模臺(tái)車(chē)上均配有附著式振搗器，用于振搗混凝土。但是，由于附著式振搗器均安裝在鋼模臺(tái)車(chē)腰線上下部位，對(duì)于底部混凝土無(wú)法進(jìn)行振搗，且因引水隧洞部分洞段超挖嚴(yán)重，襯砌混凝土較厚，鋼模臺(tái)車(chē)自身配備的附著式振搗器根本無(wú)法滿足混凝土的振搗要求。因此，在混凝土澆筑過(guò)程中，根據(jù)不同的澆筑部位打開(kāi)鋼模臺(tái)車(chē)相應(yīng)的進(jìn)料窗口(底部、頂部、腰線上下均有)，在進(jìn)料窗口采用軟軸式振搗棒對(duì)混凝土進(jìn)行振搗。在附著式振搗器與軟軸式振搗棒相結(jié)合的情況下，獅子坪水電站引水隧洞襯砌混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外觀質(zhì)量均達(dá)到了設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

3.2 頂拱部位混凝土澆筑

在引水隧洞襯砌混凝土施工過(guò)程中，頂拱部位的混凝土是最不容易澆筑密實(shí)的部位，但也是最關(guān)鍵、受力最復(fù)雜的部位，加之獅子坪水電站引水隧洞為高壓隧洞，最大靜水壓力達(dá)140多米水頭，若頂拱部位混凝土澆筑不密實(shí)，甚至留下空腔，而完全靠后期的回填灌漿進(jìn)行彌補(bǔ)是極不現(xiàn)實(shí)的，也會(huì)對(duì)整個(gè)引水隧洞的長(zhǎng)期安全運(yùn)行留下無(wú)法估量的安全隱患，因此，確保頂拱部位混凝土澆筑密實(shí)是至關(guān)重要的。

獅子坪水電站引水隧洞部分洞段頂拱超挖嚴(yán)重，巖面起伏最大處高達(dá)1.5 m，若完全以鋼模臺(tái)車(chē)進(jìn)料口進(jìn)行混凝土澆筑，頂拱部位是很難澆筑密實(shí)的。因此，頂拱混凝土澆筑時(shí)采用的施工方法為預(yù)埋尾管，每一個(gè)澆筑倉(cāng)至少預(yù)埋3根尾管。澆筑尾管埋設(shè)的原則是將其安裝在頂拱部位超挖較高處，管口距圍巖的距離為10 cm左右，澆筑順序?yàn)閺臐仓}(cāng)的一端向另一端逐步澆筑，并且要求澆筑施工人員在進(jìn)行頂拱部位混凝土澆筑時(shí)加強(qiáng)對(duì)澆筑倉(cāng)的觀測(cè)，確保頂拱部位混凝土澆筑密實(shí)。

3.3 底拱混凝土澆筑

獅子坪水電站引水隧洞由于前期開(kāi)挖進(jìn)度滯后，導(dǎo)致混凝土襯砌施工工期緊張。為了加快施工進(jìn)度，采用分洞段增加工作面的方法交叉平行施工，為滿足洞內(nèi)交通要求，部分洞段采用穿行襯砌臺(tái)車(chē)先進(jìn)行上2/3邊頂拱襯砌，后期再采用針梁襯砌臺(tái)車(chē)進(jìn)行下1/3底拱襯砌。但是，在進(jìn)行1/3底拱混凝土澆筑時(shí)，與上2/3邊頂拱混凝土交接的反縫位置很難澆筑密實(shí)，亦無(wú)法振搗，在襯砌臺(tái)車(chē)脫模后下1/3底拱與上2/3邊頂拱交接處形成一條縱縫。

經(jīng)過(guò)反復(fù)研究，最后決定采用改變?nèi)肓戏绞降姆椒◤氐捉鉀Q了上述問(wèn)題，即在采用底拱針梁臺(tái)車(chē)進(jìn)行下1/3底拱混凝土澆筑時(shí)，把針梁臺(tái)車(chē)兩側(cè)最上部的活動(dòng)鋼模板收緊，使之與上2/3邊頂拱混凝土的內(nèi)表面間產(chǎn)生兩條寬度為15 cm的縱縫。在混凝土澆筑至底拱上部時(shí)，將混凝土直接從臺(tái)車(chē)兩側(cè)的兩條縱縫入倉(cāng)，并在縱縫上面用軟軸式振搗棒進(jìn)行振搗，待襯砌臺(tái)車(chē)移開(kāi)后立即對(duì)反縫位置多余的三角體混凝土進(jìn)行清除。雖然在施工過(guò)程中增加了一個(gè)工序，但可以使縱向反縫處的混凝土澆筑密實(shí)，同時(shí)，也減少了后期質(zhì)量缺陷處理的工作量。

3.4 施工縫處理

對(duì)于高壓引水隧洞來(lái)說(shuō)，施工縫的處理是不能忽視的。因?yàn)樵谝矶闯渌?，如果施工縫處理不好，則內(nèi)水受到內(nèi)部壓力作用會(huì)通過(guò)施工縫發(fā)生內(nèi)水外滲現(xiàn)象;對(duì)于水平埋深較淺的引水隧洞，滲水嚴(yán)重有可能對(duì)引水隧洞外邊坡造成破壞，因此，引水隧洞的施工縫處理尤為重要。

獅子坪水電站引水隧洞橫向施工縫的處理方法是采用651型橡膠止水帶并對(duì)混凝土縫面進(jìn)行鑿毛。651型橡膠止水帶一定要安裝平整并在施工縫兩邊平均分布。由于縫面面積較小，鑿毛采用人工鑿毛即可;縱向施工縫則采用膨脹止水條和縫面鑿毛的方法進(jìn)行處理。

4 結(jié)語(yǔ)

在進(jìn)行引水隧洞混凝土襯砌施工過(guò)程中，一定要根據(jù)不同的施工環(huán)境和技術(shù)要求對(duì)混凝土襯砌施工的難點(diǎn)和重點(diǎn)進(jìn)行全面分析并進(jìn)行細(xì)致的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，制定切實(shí)可行的施工措施，以滿足混凝土襯砌施工的質(zhì)量、進(jìn)度和投資要求。