錦屏二級(jí)水電站4#引水隧洞邊頂拱先行混凝土施工管理

高紅松

(四川二灘國(guó)際工程咨詢有限責(zé)任公司，四川成都 611130)

1 工程概述

錦屏二級(jí)水電站四條引水隧洞平行布置，橫穿跨越錦屏山，隧洞中心距60m。其中4#引水隧洞主要采用鉆爆法開(kāi)挖施工，開(kāi)挖斷面為馬蹄形斷 面，尺 寸 寬 為 (13～13．8m)，高 為(12．8～14．3)m，邊頂拱襯砌厚度為60～100cm，底板厚60～150cm，襯砌后除集渣坑洞段為城門洞型外，其余襯砌斷面均為近似馬蹄形，襯砌后斷面尺寸高度為11．2 ～11．6m，寬度為11．2 ～11．8m。襯砌施工主要采用先底板(底拱)、后邊頂拱施工順序，其中有長(zhǎng)約4km為先澆筑邊頂拱、后澆筑底板洞段。

2 采用邊頂拱先行澆筑的緣由

錦屏二級(jí)水電站四條引水隧洞平行施工，工程量巨大，施工強(qiáng)度極高，工種交叉，交通通行壓力和干擾較大。為滿足工期、質(zhì)量、安全、文明施工等方面的規(guī)定和要求，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)施動(dòng)態(tài)管理，合理安排各工序的施工，其中重要的一條措施就是將4#引水隧洞部分洞段作為其他三條引水隧洞公用交通通道使用，導(dǎo)致該洞段的底板混凝土不能及時(shí)展開(kāi)澆筑。如果繼續(xù)按常規(guī)混凝土襯砌施工工藝(先底拱、后邊頂拱襯砌施工工藝)，則4#引水隧洞公共交通洞段無(wú)法按期實(shí)現(xiàn)充水目標(biāo)。經(jīng)研究，對(duì)選定的公共交通洞段在保持交通通行的情況下，采用邊頂拱鋼模臺(tái)車提前開(kāi)始邊頂拱澆筑，后期不再承擔(dān)公共交通任務(wù)后底板采用快速連續(xù)澆筑，以保證4#引水隧洞充水目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

3 邊頂拱先行澆筑的混凝土工作特性

邊頂拱先行段施工順序?yàn)?邊頂拱→底板→小邊墻。相對(duì)正常襯砌施工工藝，增加了邊頂拱底模及小邊墻的施工。邊頂拱底模設(shè)置在離底板高度98．8cm的位置，與水平成45°，采用廠家定制的邊頂拱襯砌臺(tái)車進(jìn)行邊頂拱混凝土襯砌作業(yè)。同時(shí)，由于邊頂拱先行施工對(duì)于本工程而言屬于反序施工，縱向施工縫因重力作用及干縮等因素存在質(zhì)量不確定性，這些施工縫成了全斷面襯砌的最薄弱環(huán)節(jié)——反縫，處理不好將會(huì)影響隧洞的可靠運(yùn)行。

引(4)13+485．1～16+300段邊頂拱先行于2008年12月至2011年7月施工，2012年8月開(kāi)始施工底板及小邊墻。邊頂拱先行段襯砌混凝土施工與底板間隔時(shí)間長(zhǎng)，未能及時(shí)形成完整拱圈，加之前期使用早強(qiáng)水泥，早期強(qiáng)度高，部分洞段為富水洞段，汛期存在較高的外水壓力，4#引水隧洞尾端風(fēng)速較大，富水洞段存在反復(fù)干、濕，易產(chǎn)生混凝土干縮，造成此段邊頂拱裂縫明顯多于正常襯砌施工洞段及后期引(4)9+969．8～11+016．1邊頂拱先行洞段。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，前期先邊頂拱后底板段修補(bǔ)完成2041．4m，裂縫12315．97m，每延米裂縫6．03m;而先底板后邊頂拱(含后期先邊頂拱后底板段)修補(bǔ)完成9490．1m，裂縫長(zhǎng)度為11982．84m，每延米裂縫長(zhǎng)度為1．27m。

4 監(jiān)理工程師采取的管控措施

4．1 組織措施

針對(duì)邊頂拱先行施工不同于正常襯砌施工的特殊性，監(jiān)理部設(shè)立了東段1、2二個(gè)組負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)督管理工作，同時(shí)設(shè)立了試驗(yàn)與技術(shù)專業(yè)組，負(fù)責(zé)與監(jiān)理工程師的試驗(yàn)、技術(shù)咨詢服務(wù)和管理有關(guān)的工作，特別是針對(duì)混凝土性能及技術(shù)難點(diǎn)給予支持。

總監(jiān)理工程師組織專業(yè)監(jiān)理工程師針對(duì)邊頂拱先行的施工特點(diǎn)，編制了邊頂拱先行的混凝土監(jiān)理實(shí)施細(xì)則、邊頂拱先行段施工安全生產(chǎn)監(jiān)理實(shí)施細(xì)則等專業(yè)監(jiān)理實(shí)施細(xì)則，并在監(jiān)理部?jī)?nèi)部組織學(xué)習(xí)，進(jìn)行相關(guān)培訓(xùn)交底工作，以便于各級(jí)監(jiān)理人員更準(zhǔn)確、清晰、深入的認(rèn)識(shí)，掌握邊頂拱先行施工的工作流程，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)督管理工作。

4．2 技術(shù)管控措施

要求承包商上報(bào)邊頂拱先行的專項(xiàng)技術(shù)方案、底板及小邊墻施工方案、質(zhì)量保證措施、進(jìn)度計(jì)劃保證措施、安全文明施工保證措施等，并進(jìn)行審核批復(fù)后施工。

4．3 合同管控措施

邊頂拱先行施工屬于超常規(guī)的施工方法，在施工過(guò)程中，監(jiān)理工程師應(yīng)將現(xiàn)場(chǎng)施工情況進(jìn)行詳細(xì)記錄，保留影像資料，針對(duì)不同于正常邊頂拱施工所增加的施工項(xiàng)目，要求承包商以正式文函提交確認(rèn)報(bào)告，監(jiān)理工程師進(jìn)行批復(fù)確認(rèn)后報(bào)送發(fā)包人，以便后續(xù)合同處理。

4．4 重點(diǎn)部位、工序控制

4．4．1 模 板

因錦屏二級(jí)水電站引水隧洞開(kāi)挖斷面尺寸跨度較大，邊頂拱襯砌臺(tái)車需廠家定制，監(jiān)理工程師需進(jìn)行跟蹤驗(yàn)收;邊頂拱襯砌臺(tái)車就位后，因其底部處于懸空，需現(xiàn)場(chǎng)增加底模承受邊頂拱混凝土的壓力，所以必須支撐牢固，保持線型平順。澆筑時(shí)，避免邊頂拱襯砌臺(tái)車偏移、底模下沉，要求承包商混凝土入倉(cāng)必須兩側(cè)均勻分層、控制下料速度，測(cè)量人員必須全程跟蹤監(jiān)測(cè)，同時(shí)，監(jiān)理工程師進(jìn)行全程旁站監(jiān)督。

4．4．2 預(yù)留鋼筋的處理

邊頂拱澆筑完成后，要求承包商做好底板預(yù)留鋼筋的保護(hù)工作，避免后續(xù)底板及小邊墻基礎(chǔ)清理造成破壞及污染。小邊墻澆筑前對(duì)已變形的鋼筋嚴(yán)禁采用氧氣、乙炔等熱烤的方式進(jìn)行調(diào)校，必須采用冷彎進(jìn)行調(diào)直，局部洞段必要時(shí)采取現(xiàn)場(chǎng)幫條加強(qiáng)。

4．4．3 小邊墻

小邊墻澆筑模板采用廠家定制的定型鋼模，每塊模板頂部居中預(yù)留20cm×100cm喇叭口用于進(jìn)料和插入振搗。在混凝土澆筑時(shí)，澆筑順序必須從下游向上游進(jìn)行施工并加強(qiáng)振搗，確保反縫位置混凝土回填密實(shí)?；炷翝仓瓿?、待強(qiáng)后盡快拆除模板，采用人工手持小型鋼釬鑿除喇叭口部位凸出的混凝土，最后采用手持式砂輪機(jī)進(jìn)行表面磨光處理;對(duì)于局部表面破損無(wú)法打磨平整的部位，采用預(yù)縮砂漿或環(huán)氧膠泥修補(bǔ)平整。

4．4．4 反 縫

小邊墻澆筑時(shí)，在反縫處增設(shè)了一條止水，但止水易有死角而造成混凝土澆筑不滿，形成漏水通道，故在混凝土澆筑完成后，針對(duì)反縫必須采用化學(xué)灌漿的施工工藝進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)及加固。反縫化灌開(kāi)工前必須編制詳細(xì)的施工措施計(jì)劃報(bào)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)。措施中包括施工布置、設(shè)備和材料、工藝和程序、質(zhì)量保證措施、作業(yè)人員配置、施工進(jìn)度計(jì)劃等內(nèi)容;按照批準(zhǔn)的措施計(jì)劃組織實(shí)施，明確質(zhì)量控制點(diǎn)和控制辦法、標(biāo)準(zhǔn)。施工程序:混凝土表面清理→清理反縫、描述→鑿槽;布孔、開(kāi)孔→注漿嘴安裝→孔口封閉→通風(fēng)檢查→灌漿→表面修飾(刻槽封閉修飾)→質(zhì)量檢查。施工過(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行準(zhǔn)灌證制度，在每一單元施工前，施工準(zhǔn)備完畢，具備施工條件時(shí)，必須經(jīng)“三檢”檢查合格，向監(jiān)理工程師申請(qǐng)開(kāi)工。在施工中，對(duì)灌漿壓力及漿液比重應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行量測(cè)并做好記錄，進(jìn)行全程跟蹤旁站。灌漿完成后28d進(jìn)行鉆芯取樣，芯樣劈拉試驗(yàn)平均抗拉強(qiáng)度不小于1．5MPa。對(duì)反縫進(jìn)行壓水試驗(yàn)檢查，壓水試驗(yàn)壓力在0．5 MPa下透水率小于0．1Lu。

5 邊頂拱先行洞段裂縫發(fā)展情況

前期引(4)13+485．1～16+300洞段在開(kāi)挖一年即開(kāi)始邊頂拱澆筑，然后在3～4a后才完成底板澆筑。這部分邊頂拱先行襯砌混凝土裂縫產(chǎn)生較多，超過(guò)普通先底板后邊頂拱襯砌洞段兩倍以上，且80%以上為環(huán)向貫穿裂縫。初步分析，相比較于一般洞段，邊頂拱洞段主要存以下特點(diǎn):包括(1)引(4)13+485．1～16+300洞段最早開(kāi)始澆筑，前期澆筑混凝土配合比還不夠成熟，水泥采用了早強(qiáng)水泥，粗骨料裹粉較嚴(yán)重。(2)在進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，周邊洞段還在進(jìn)行開(kāi)挖施工，不可避免地會(huì)產(chǎn)生一些爆破震動(dòng);同時(shí)，作為公共交通通道，重型機(jī)械通行頻繁，引起震動(dòng)，這些均可能會(huì)誘發(fā)裂縫的產(chǎn)生與發(fā)展。(3)開(kāi)挖完成12個(gè)月后才開(kāi)始澆筑混凝土，圍巖的變形收斂還沒(méi)有完成，也可能會(huì)造成裂縫的發(fā)展。(4)邊頂拱先行沒(méi)有形成完整的混凝土襯砌拱圈，邊頂拱混凝土自身重力荷載加速裂縫的發(fā)展。

在后期引(4)9+969．8 ～11+016．1 段邊頂拱先行襯砌混凝土施工時(shí)，要求承包商將底板及小邊墻混凝土施工及時(shí)跟上，形成完整的拱圈。同時(shí)，開(kāi)挖完成時(shí)間長(zhǎng)，周邊其他施工基本完成，相應(yīng)的裂縫發(fā)展水平同普通洞段相近并略小。

6 結(jié)語(yǔ)

在錦屏二級(jí)水電站4#引水隧洞襯砌施工中，對(duì)于先邊頂拱后底板施工這一澆筑順序，采取合理的管控措施，針對(duì)重點(diǎn)部位、工序進(jìn)行加強(qiáng)控制后，可以確保工程質(zhì)量。同時(shí)，在邊頂拱混凝土施工過(guò)程中，也能解決交通通行問(wèn)題，對(duì)工程施工組織管理提供了解決交通的新方案，既保證了整個(gè)引水隧洞群施工組織的正常進(jìn)行，同時(shí)也保證了4#引水隧洞按期實(shí)現(xiàn)充水目標(biāo)。