甲米河一級(jí)水電站隧洞混凝土襯砌施工方案

趙立軍

(湖南水利水電工程監(jiān)理承包總公司，長(zhǎng)沙，410007)

甲米河一級(jí)水電站位于四川鹽源縣境內(nèi)，距西昌約220km，是一座引水式電站，設(shè)計(jì)水頭為90m，主要由5孔泄洪閘、進(jìn)水口、引水隧洞、調(diào)壓井、壓力管道(為埋藏式鋼管)、主副廠房、安裝間、戶外式開關(guān)站等建筑物組成。

引水隧洞為有壓隧洞，設(shè)計(jì)引用流量45.45m3/s，總長(zhǎng)11.058km，邊頂拱襯砌的洞段長(zhǎng)6973.74m。其 中，C1 標(biāo) 5940.99m，C2 標(biāo)1032.75m?；炷烈r砌斷面為馬蹄形，襯砌后底寬3.9m，高5.55m，襯砌厚度為40cm。本文主要介紹該引水隧洞混凝土襯砌施工的方案。

1 襯砌工作的難點(diǎn)

1.1 地質(zhì)條件復(fù)雜

甲米河一級(jí)水電站地質(zhì)條件復(fù)雜，開挖階段出現(xiàn)過(guò)涌水量超過(guò)200m3/h的涌水洞段;1#支洞控制段下游側(cè)更是出現(xiàn)兩次較大的涌水涌渣塌方事件，洞線進(jìn)行了兩次大的調(diào)整;1#支洞控制段上游側(cè)出現(xiàn)較長(zhǎng)的泥質(zhì)灰?guī)r，開挖時(shí)采用半洞開挖;3#支洞控制段上游側(cè)出現(xiàn)煤系地層;4#支洞控制段上游出現(xiàn)180多m的大斷層(含影響帶)。

1.2 襯砌工期緊

由于隧洞地質(zhì)條件復(fù)雜，開挖階段的施工難度非常大，整個(gè)隧洞開挖至2011年2月8日才全線貫通。根據(jù)合同要求，第一臺(tái)機(jī)組需要投產(chǎn)發(fā)電，考慮到襯砌后的灌漿及封堵、隧洞清理等工作，留給隧洞襯砌的時(shí)間非常緊迫。

1.3 底板清理工作量大

C1標(biāo)范圍內(nèi)的4條施工支洞均為倒坡，洞內(nèi)滲水需全部抽排至洞外。在開挖階段，由于地質(zhì)條件復(fù)雜，部分洞段為確保開挖的順利進(jìn)行，洞內(nèi)道路采取砂卵石與石渣換填，換填厚度達(dá)到1.5m～1.8m，從而造成襯砌階段底板清基工程量非常大。

2 襯砌施工方案

襯砌施工總的工序安排如下:底板清基→底板混凝土施工→邊頂拱混凝土施工→隧洞回填及固結(jié)灌漿。

2.1 風(fēng)水電管路布置

2.1.1 施工供風(fēng)。使用前期開挖支護(hù)施工供風(fēng)系統(tǒng)，個(gè)別洞段適當(dāng)增設(shè)4m3電動(dòng)移動(dòng)空壓機(jī)。

2.1.2 施工用水。各支洞均采用隧洞開挖階段設(shè)置的水池及供水管路。

2.1.3 施工用電。各支洞施工用電均采用隧洞開挖階段配置的630kVA變壓器，由于隧洞襯砌階段洞內(nèi)施工用電增加，需更換原供電線路，將0#、1#、2#支洞控制段變壓器線路更換為4×240mm2鋁芯線，同時(shí)將變壓器輸出檔位上調(diào)，在洞內(nèi)每個(gè)工作面增加升壓裝置，以滿足隧洞供電需求。

2.2 底板清基

底板清基分兩種情況，一是洞內(nèi)道路換填洞段的清基，二是未墊渣洞段的清基。

2.2.1 換填洞段的清基。由于洞內(nèi)填渣比較厚，清基時(shí)分兩步，先采用1m3反鏟初步清理，ZL50C側(cè)翻裝載機(jī)裝渣，10t自卸汽車運(yùn)至渣場(chǎng)。初步清理完成后，測(cè)量檢測(cè)底板和邊頂拱超欠挖情況，對(duì)欠挖較少部位采用風(fēng)鎬清除，或者采用振沖錘鑿除，底板欠挖30cm以上部位采用手風(fēng)鉆鉆孔爆破清除。欠挖處理完成后，人工用鐵鍬、十字鎬清理松動(dòng)巖塊及浮渣、泥漿，手推車運(yùn)輸至裝載機(jī)，再運(yùn)至渣場(chǎng)。清理工作完成后，用高壓水沖洗，并設(shè)置集水坑采用水泵抽排至洞外。

2.2.2 未墊渣洞段。直接采用人工清理，局部欠挖采用手風(fēng)鉆或者風(fēng)鎬處理，小推車集渣后再用挖機(jī)裝渣清運(yùn)至渣場(chǎng)。

2.3 底板混凝土澆筑

底板混凝土施工程序:洞身底板基礎(chǔ)面清理→基礎(chǔ)面驗(yàn)收→底板鋼筋安裝→模板安裝、止水及分縫材料安裝→倉(cāng)面驗(yàn)收→底板混凝土澆筑→收面→養(yǎng)護(hù)。

混凝土運(yùn)輸采用6m3混凝土攪拌運(yùn)輸車，入倉(cāng)采用HBT60混凝土泵，底板混凝土澆筑采用φ100mm振搗器、φ50mm軟軸振搗器振搗。

底板混凝土與邊頂拱混凝土的分縫實(shí)施兩種方式:(1)在底板上30cm處分縫，該縫面處正是鋼模臺(tái)車的側(cè)模底部位置，澆筑地板時(shí)用小鋼模與底板一起澆筑;(2)在鋼模臺(tái)車側(cè)模底部焊接一塊小鋼模，使之與底板面齊平，分縫在底板頂部高程。

底板混凝土分塊長(zhǎng)度分為兩種:Ⅲ類圍巖洞段，分段長(zhǎng)32m;Ⅳ、Ⅴ類圍巖洞段，分段長(zhǎng)24m。特殊地質(zhì)洞段，底板可適當(dāng)縮短，如煤系地層帶、泥質(zhì)灰?guī)r帶，分段長(zhǎng)為6m或12m。

2.4 邊頂拱混凝土施工

邊頂拱混凝土施工工序:基礎(chǔ)面清理、基礎(chǔ)面驗(yàn)收→鋼筋安裝、驗(yàn)收→模板安裝、止水及分縫材料安裝及驗(yàn)收→鋼模臺(tái)車就位→混凝土澆筑→養(yǎng)護(hù)。

2.4.1 邊頂拱局部欠挖處理及二次加固拱架段的處理。對(duì)于邊頂拱局部欠挖洞段，采取手風(fēng)鉆、風(fēng)鎬及振沖錘處理，其中振沖錘處理效果及效率比較理想;對(duì)二次拱架加固洞段處理前，先進(jìn)行邊頂拱的灌漿及拱架的鎖腳加強(qiáng)施工，采取加固一榀、拆除一榀、再換一榀的程序進(jìn)行。

2.4.2 邊頂拱鋼筋安裝。承包人先期制作鋼筋安裝臺(tái)車，鋼筋臺(tái)車的輪廓線即為鋼模臺(tái)車的邊線，在安裝鋼筋時(shí)，對(duì)鋼筋的保護(hù)層、鋼筋的焊接長(zhǎng)度(單面焊10d、雙面焊5d)、鋼筋的規(guī)格、間距進(jìn)行嚴(yán)格控制;鋼筋制安一般先于混凝土倉(cāng)面5～6倉(cāng)，即120m以上，這樣鋼筋安裝對(duì)混凝土的澆筑在工期上將不再產(chǎn)生直接影響。

2.4.3 止水帶安裝。隧洞底板和邊墻結(jié)構(gòu)縫設(shè)置橡膠止水，施工縫設(shè)置膨脹止水條。橡膠止水安裝時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)位置布置，搭接長(zhǎng)度不小于10cm，止水接頭用膠水粘接并用夾板加固;倉(cāng)號(hào)模板校正后安裝，安裝時(shí)采用鋼筋固定。澆筑混凝土?xí)r，止水旁粒徑稍大的骨料人工清除，用軟軸振搗棒振搗，確保止水水平且上下混凝土飽滿。

2.4.4 瀝青杉板安裝。底板與邊墻的結(jié)構(gòu)縫分縫材料為瀝青杉木板，瀝青板在混凝土澆筑前架設(shè)在預(yù)定位置上，并用鋼筋固定。

2.4.5 預(yù)埋件安裝。隧洞頂拱灌漿范圍采取預(yù)埋灌漿管，避免在灌漿孔鉆孔時(shí)傷及鋼筋。在鋼模臺(tái)車上按照灌漿孔布置預(yù)留φ60mm的孔洞。鋼模臺(tái)車就位后，在孔洞內(nèi)插入φ50mm的PVC管，插入深度應(yīng)超出邊墻鋼筋范圍，且固定牢固，封堵密實(shí)。

2.4.6 邊頂拱混凝土分倉(cāng)。邊頂拱混凝土分倉(cāng)長(zhǎng)度分為兩種，分別為6m與12m。6m倉(cāng)號(hào)主要分布在轉(zhuǎn)彎段，12m倉(cāng)號(hào)分布在直線段。

2.4.7 混凝土運(yùn)輸。采用6m3混凝土攪拌運(yùn)輸車運(yùn)送混凝土，HBT60混凝土輸送泵送入倉(cāng)內(nèi)。

2.4.8 混凝土振搗。用φ50mm軟軸振搗器振搗、鋼模臺(tái)車附著式振搗器振搗，振動(dòng)棒各插點(diǎn)的間距應(yīng)均勻，中間不超過(guò)振動(dòng)棒有效作用半徑的1.5倍，以防漏振，同時(shí)振搗時(shí)不過(guò)振。

3 清基與混凝土襯砌的干擾應(yīng)對(duì)措施

3.1 為避免底板清基出渣時(shí)破壞已澆筑混凝土的底板，明確清基與混凝土的澆筑方向，即清基與混凝土澆筑均從各支洞控制段的分界樁號(hào)開始，往支洞口進(jìn)行，每清理3～5段底板，便開始澆筑底板混凝土。澆筑底板混凝土?xí)r，混凝土輸送泵安裝在3～5段底板外處，中間通過(guò)泵管到達(dá)倉(cāng)面。這樣，在這3～5段范圍內(nèi)，可同步進(jìn)行一倉(cāng)混凝土澆筑，一倉(cāng)鋼筋綁扎，一倉(cāng)局部欠挖處理及倉(cāng)面清理，工期及效率均得到了提高。這種分倉(cāng)方式，只針對(duì)巖石情況相對(duì)稍好的洞段。

3.2 對(duì)于地質(zhì)條件較差洞段，則采取清理一倉(cāng)，綁扎一倉(cāng)的鋼筋，澆筑完該倉(cāng)混凝土后再開始下一倉(cāng)的工作，清基與混凝土澆筑的方向，仍是從洞中往支洞口方向。

3.3 對(duì)于個(gè)別地質(zhì)條件很差，底板須留至后期澆筑的洞段，根據(jù)工序銜接情況安排，在考慮底板清基出渣與混凝土邊頂拱澆筑的影響時(shí)，采取兩種方式解決:(1)集中在鋼模臺(tái)車拆模后下一倉(cāng)混凝土臺(tái)車就位前的一段時(shí)間出渣;(2)對(duì)于工期較為緊張的C1標(biāo)，考慮到該種情況的存在，在定制鋼模臺(tái)車時(shí)，要求制作成穿行式鋼模臺(tái)車，這樣，后面澆筑邊頂拱混凝土，前面可進(jìn)行底板清基出渣工作。

4 結(jié)語(yǔ)

由于甲米河一級(jí)水電站引水隧洞地質(zhì)條件復(fù)雜，工期緊，且投入的設(shè)備多(鋼模臺(tái)車共9臺(tái))，要求在隧洞襯砌階段的施工安排做到精細(xì)化，合理調(diào)配資源。每臺(tái)鋼模臺(tái)車所負(fù)責(zé)的倉(cāng)面數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)性編排，每一個(gè)倉(cāng)號(hào)的澆筑時(shí)段安排均需具體細(xì)化。同時(shí)要求施工方采取有力的保障措施，確保施工設(shè)備的完好運(yùn)行，參建各方積極協(xié)調(diào)解決施工過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，整個(gè)形成一個(gè)良好的施工氛圍，這樣，安全、質(zhì)量、工期才能有力的得到保障。

根據(jù)目前各工作面所完成的情況統(tǒng)計(jì)，2#洞上連續(xù)兩個(gè)月單工作面底板混凝土澆筑強(qiáng)度超過(guò)500m/月;5#洞上連續(xù)兩個(gè)月單工作面底板混凝土澆筑強(qiáng)度超過(guò)400m/月;底板澆筑最快的一個(gè)月完成576m，月施工強(qiáng)度為24倉(cāng)/月;邊頂拱混凝土澆筑大約2天一倉(cāng)(12m)，每月可澆筑150m～180m;為甲米河一級(jí)水電站順利實(shí)現(xiàn)發(fā)電目標(biāo)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。