溧陽抽水蓄能電站尾水主洞混凝土襯砌施工技術

王光亮　田貴明　姜曉文　王維

摘要：溧陽抽水蓄能電站尾水主洞混凝土襯砌采用“先邊頂拱后底拱”的施工方案，適應尾水主洞復雜的地質條件和開挖施工方法，有利于洞室的安全與穩(wěn)定。水平施工縫處理方案經(jīng)預埋的測縫計監(jiān)測結果表明，處理效果良好，滿足設計要求。

關鍵詞：尾水主洞；混凝土；襯砌水平；施工縫

中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）26-0100-03

1 概述

溧陽抽水蓄能電站地處江蘇省溧陽市，樞紐建筑物主要由上水庫、輸水系統(tǒng)、地下發(fā)電廠房及下水庫4部分組成。電站安裝6臺單機容量250MW的可逆式水泵水輪發(fā)電機組，總裝機容量1500MW。尾水系統(tǒng)主要由尾水支洞、尾水閘門室、尾水岔管、尾水調壓室、尾水主洞、下水庫出/進水口等組成。

（1）尾水主洞總長度為1124.956m，設計縱坡為4.85%。（2）尾水主洞長度為1211.203m，設計縱坡為4.74%。兩條尾水主洞起始段軸線方向為NE70°，經(jīng)平面轉彎段后軸線方向轉為NE81.7053°，彎段轉彎半徑為50m，轉彎角11.7053°。尾水主洞開挖斷面為圓形，開挖半徑6.0～6.3m，襯砌后斷面半徑為5.0m。

2 混凝土襯砌方案

2.1 設計方案

尾水主洞混凝土襯砌厚度III、IV類圍巖85cm，V類圍巖為100cm，混凝土強度等級為C25W8F100。在地質條件變化處、洞室交叉部位及可能產(chǎn)生較大相對變位處設置環(huán)向結構縫，環(huán)向結構縫的分縫間距III、IV類圍巖為36m，V類圍巖為24m。每6～12m設置一道施工縫。結構縫內設置銅止水片和充填2cm厚閉孔泡模板。施工縫內安裝遇水膨脹型橡膠止水條。鋼筋為雙層布置，分布筋在施工縫處連續(xù)，在結構縫處斷開。

2.2 施工方案

針對尾水主洞復雜的地質條件以及所采用的開挖、支護施工方法，為確保洞室圍巖穩(wěn)定，采取先邊頂拱后底拱混凝土襯砌的方案進行尾水主洞混凝土的施工。通過對邊頂拱混凝土結構的受力分析計算，確定水平施工縫設在與水平洞軸線夾角為197°和-17°處即頂拱214°范圍處，水平施工縫內設置遇水膨脹型橡膠止水條與環(huán)向施工縫和結構縫內的遇水膨脹型橡膠止水條、銅止水片連接形成整體止水結構。邊頂拱混凝土澆筑高度8m，底拱混凝土澆筑高度4m。

3 混凝土襯砌施工

3.1 施工總體原則

尾水主洞分三層進行開挖與支護施工。由于尾水主洞圍巖類別以IV、V類為主，為保證開挖支護后洞室安全穩(wěn)定，一、二層開挖后邊頂拱混凝土及時襯砌，邊頂拱混凝土襯砌完成的洞段進行三層拉底開挖與支護施工，底拱混凝土緊隨其后進行?；炷辆嚯x開挖掌子面以28d齡期混凝土允許的質點振動速度7cm/s控制安全距離。

3.2 混凝土襯砌施工程序

3.2.1 施工準備。

（1）技術準備。根據(jù)工程特點，熟悉設計圖紙、技術要求和施工規(guī)范。

（2）根據(jù)選定的方案編寫合理的施工技術、安全措施，進行技術、安全交底。

（3）根據(jù)尾水主洞結構尺寸選購邊頂拱鋼模臺車和底拱針梁底模臺車。

3.2.2 臺車安裝。

（1）邊頂拱鋼模臺車安裝。III、IV類圍巖底部開挖面可以承受臺車和混凝土的荷載，V類圍巖澆筑30cm厚C20混凝土板。采用50cm×50cm的枕木，間距50cm布置作為軌道基礎。鋼軌采用43kg/m-15000，采用軌道釘固定在枕木上，軌距6.0m。邊頂拱鋼模臺車長度為12m，選擇洞室圍巖較好部位進行安裝，事先在洞室頂拱安裝鋼筋吊環(huán)，采用5t卷揚機及5t手拉葫蘆進行吊裝、反鏟及人工配合。安裝時首先安裝龍門架及橫梁，按設計位置安裝液壓系統(tǒng)，再安裝頂模、側模。

（2）底拱針梁底模臺車安裝。針梁底模面板長度12m，安裝施工時，先組裝底模，再安裝針梁，模板的安裝需在軌道上進行，以保證模板底面平直，軌道采用兩條12.5m長的鋼軌，要求鋼軌平直，軌距相等，并支撐牢固。采用8t吊車吊裝，底模板組裝完成調整后，安裝底模托架及針梁組裝。

3.2.3 巖面（噴混凝土面）清理。上層開挖全部支立鋼拱架及噴混凝土支護，對于局部侵占襯砌斷面的噴混凝土進行鑿除，保證邊頂拱混凝土外層鋼筋的保護層。

由于圍巖遇水易泥化，底拱建基面清理達到無積水、無松渣的規(guī)范驗收標準，并澆筑C20混凝土墊層，由測量放線控制防止墊層侵占襯砌混凝土斷面。

3.2.4 鋼筋制安。邊頂拱鋼筋制安采用自制的鋼筋臺車。鋼筋安裝前，由測量放線控制高程和安裝位置。測量按照設計圖紙將鋼筋位置用紅油漆標注在錨桿上，間距4m，焊接鋼筋架立筋，人工安裝鋼筋。底拱鋼筋安裝前由測量放線控制高程和安裝位置，焊接鋼筋架立筋，人工安裝鋼筋。鋼筋接頭的搭接，受力筋采用單面搭接焊，分布筋采用綁扎，搭接長度、焊縫長度嚴格按照施工規(guī)范執(zhí)行。鋼筋接頭分散布置，并符合設計及相關規(guī)范要求。

3.2.5 模板安裝。

（1）邊頂拱模板安裝。

一是水平施工縫底模安裝。

其一，水平施工縫設置型式。為了防止洞室邊頂拱與底拱混凝土襯砌水平施工縫被拉開和提高洞室襯砌混凝土的整體性，增加邊頂拱混凝土與底拱混凝土之間的咬合力，水平施工縫設在與水平洞軸線夾角為197°和-17°處即頂拱214°范圍處，與水平線成50°角和17°角，斷面呈“Z”字型。

其二，水平施工縫底模安裝。水平施工縫底模采用普通定型鋼模板和4cm厚木模板組合拼裝，普通定型鋼模板制作成陰角和陽角的“Z”字型。模板加固采用內拉外撐的方法。

二是鋼模臺車就位。水平施工縫底模安裝完成后，鋼模臺車利用自身的牽引設備沿軌道行走至所要澆筑的倉號就位，由測量按照設計圖紙控制臺車頂拱模板、側模達到設計線，側模應抵緊水平施工縫底模。

三是堵頭模板安裝。堵頭模板在臺車就位后安裝，根據(jù)施工縫及止水的型式采用不同的模板型式。對于結構縫由于鋼筋不穿過結構縫和所采用的銅止水片，采用定型鋼模與木模拼裝而成。對于施工縫由于鋼筋過縫和采用橡膠止水條，采用木模拼裝而成。

（2）底拱模板安裝。

一是針梁底模臺車就位。臺車行走到倉號位置，測量人員進行測量、校正，確保臺車與已澆筑砼面接觸緊密，搭接平順。利用臺車上部及左右兩側液壓千斤頂至邊頂拱已襯砌混凝土面，與混凝土面接觸部位布設楔木墊塊。防止混凝土澆筑臺車向上或左右發(fā)生位移，在臺車后端已澆筑完混凝土面上布設地錨，用鋼絲繩將臺車穩(wěn)定。與邊頂拱混凝土接觸部位的翻板模板翻開一定角度如圖1所示。

二是堵頭模板安裝。堵頭模板在臺車就位后安裝，堵頭模板的型式同邊頂拱堵頭模板的型式。

3.2.6 預埋件安裝。

（1）結構縫設置銅止水片和閉孔泡模板，施工縫安裝遇水膨脹型橡膠止水條。水平施工縫內設置遇水膨脹型橡膠止水條與環(huán)向施工縫和結構縫內的遇水膨脹型橡膠止水條、銅止水片連接，形成整體止水結構。

（2）按照設計圖紙位置埋設Φ50PVC回填、固結灌漿導向管。

（3）待倉號內具備條件后通知相應標段進行相關觀測儀器的埋設工作。

（4）按照設計圖紙在底拱混凝土內埋設185mm2接地銅絞線和50mm×5mm接地扁鋼。

3.2.7 混凝土澆筑。

（1）混凝土運輸及入倉。每個倉號采用4臺8m3混凝土攪拌運輸車水平運輸，采用1臺HBT60A型混凝土泵泵送入倉。邊頂拱混凝土入倉時，按照規(guī)范嚴格控制下料高度，防止混凝土分離，澆筑中倉號內薄層平鋪，均勻下料，左右兩側對稱上升，高差不大于50cm，防止模板整體變形。底拱混凝土入倉時，先從一側入倉，待底拱中心部位澆滿后，然后左右兩側對稱上升，高差不大于50cm。

（2）混凝土振搗。為減少混凝土澆筑過程中出現(xiàn)表面氣泡，混凝土鋪料層厚及振搗厚度不大于50cm，以防止氣泡排除困難。澆筑時作業(yè)人員入倉進行振搗，避免出現(xiàn)過振和漏振現(xiàn)象。邊頂拱澆筑時采用4臺Φ50振搗棒和12臺2.2kW平板振搗器振搗；底拱混凝土澆筑時采用2臺Φ50、2臺Φ70振搗棒和8臺2.2kW平板振搗器振搗。

（3）頂拱澆筑處理。為確保頂拱混凝土澆筑密實，減少后期回填灌漿量，增加頂拱混凝土與圍巖的凝聚力，有利于邊頂拱混凝土的穩(wěn)定性，封拱時頂拱混凝土采用一級配混凝土，混凝土泵管從頂拱進料口接入倉內，按照倉號澆筑方量和現(xiàn)場實際情況觀測澆滿時，加大混凝土泵的壓力將頂拱剩余空間填滿。

（4）邊拱水平施工縫澆筑處理。在底拱混凝土澆筑至水平縫位置時，下料從上游向下游方向進行，待如圖1中I部位澆筑后II、III部位采用12～14cm坍落度的一級配混凝土，人工加強振搗，使水平施工縫部位進料飽滿，翻板部位澆滿，高出水施工平縫25cm，形成“小牛腿”如圖1大樣圖中III。待“小牛腿”混凝土達到初凝時適當時間采用人工進行鑿除，并抹面、壓光。

3.2.8 拆模。邊頂拱混凝土拆模必須在混凝土澆筑完成后等強36h以上，將鋼模臺車移至下一倉號，邊拱水平縫底模在混凝土達到7d強度時在進行拆除。底拱混凝土拆模在混凝土澆筑完成后等強24h以上，將針梁底模臺車移至下一倉號。

4 結語

尾水主洞采用先邊頂拱混凝土后底拱混凝土的襯砌施工方案，符合尾水主洞的開挖方法和工程地質條件的需要，可為類似和相似工程提供參考。水平施工縫采用“Z”字形結構，水平施工縫中間部位安裝橡膠止水條與環(huán)向施工縫的止水形成閉環(huán)，并采用翻板澆筑“小牛腿”，在初凝時鑿除抹平的方法，現(xiàn)場應用效果較好，水平施工縫澆筑飽滿。通過預埋的4支測縫計的監(jiān)測資料顯示，截止目前水平施工縫開合度較小，水平施工縫設置與澆筑方案可行，達到了預期的目的。

參考文獻

[1]劉松濤，林毅，熊道品.向家壩水電站尾水隧洞大跨度無拱座掛頂混凝土襯砌施工[J].四川水力發(fā)電，2011，（3）：34-36.

[2]王來所.變頂拱尾水隧洞混凝土先拱后墻法方案論證[J].水利水電施工，2009，（5）：45-49.

作者簡介：王光亮（1959—），男，遼寧丹東人，中國水利水電第六工程局有限公司工程師，研究方向：水利水電施工技術與管理。