溪洛渡水电站水工隧洞边顶拱混凝土浇筑施工技术探讨

溪洛渡水电站水工隧洞边顶拱混凝土浇筑施工技术探讨

祝侨

深圳市深水水务咨询有限公司广东深圳518000

【摘要】圆形水工隧洞边顶拱混凝土一般浇筑泵送混凝土，采用混凝土罐车运输、布料机浇筑高坍落度混凝土，混凝土胶材用量大，不利于混凝土温控。而在溪洛渡水电站水工隧洞边顶拱混凝土施工过程中，针对其大流量、高流速的特点，对抗冲耐磨、温控防裂要求高，平整度要求高，要求接缝好、裂缝少、气泡少、表层密实等高难度要求，进行了全面的设计和改进，提高了混凝土温控防裂性能及表观质量，取得了良好的经济效益和社会效益。

【关键词】溪洛渡水电站；水工隧洞；边顶拱施工；温控防裂；经济效益

1、工程概况

金沙江溪洛渡水电站位于四川省雷波县和云南省永善县境内，是一座以发电为主，兼有拦沙、防洪和改善下游航道条件等综合利用效益的巨型水利水电枢纽，由拦河大坝、泄洪建筑物、引水发电建筑物及导流建筑物等组成。其泄洪建筑物由3#、4#泄洪洞组成，两条泄洪隧洞均为有压接无压，洞内龙落尾型式。泄洪洞由进水塔、有压洞段、地下工作闸门室、无压洞段、龙落尾段和出口挑坎等组成。泄洪洞轴线平行布置，中心间距为50.00m，隧洞全长分别为1433.550m、1633.624m。泄洪洞工程设计为大断面、大流量、高流速，其混凝土表面平整度和抗冲耐磨要求高，温控防裂难度大。

有压段衬砌断面尺寸为R=7.5m的圆形断面，两端设渐变段，流速在25m/s左右，考虑到高速水流的影响，泄洪洞有压段设计为全断面钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度为100cm或105cm（渐变段150cm），采用C9040W8F150混凝土。

2、施工难点

2.1台车就位与搭接。钢模台车是以组合式钢结构门架支撑大型钢结构模板系统，电动机驱动自行，利用液压油缸和螺旋千斤调整模板到位及脱模。由两台4.5m长的台车组合而成，在平曲线部位加入楔形模板，保证混凝土衬砌精度。

2.2混凝土浇筑

有压段边顶拱混凝土浇筑的重点在于腰线以下气泡控制。为有效减少气泡，在腰线以下采用二次复振及振捣棒沿模板走向斜插法来保证钢筋保护层内混凝土振捣充分。

2.3封拱

边顶拱采用退管法封拱，浇筑C9040自密实混凝土或一级配大塌落度混凝土，方量不大于30m3，浇筑时应尽量缩小顶拱空腔。对于顶拱人工无法进入仓内振捣的部位，应随着收仓进展情况，适时逐排开启顶拱附着式振捣器，每一附着式振捣器开启时间不少于3～5min。

在收仓一端的端头模板中央最上方事先预留一孔洞（约20*20cm），用于检查顶拱混凝土浇筑是否饱满及排除顶拱空腔内的残留空气，待混凝土浇筑到此部位时，再及时将孔洞进行加固封堵。

对于边顶拱浇筑基本完成接近收仓时，如果发现边顶拱空腔较大，混凝土流动性不好时，可以直接在拌和楼打同标号砂浆，利用其流动性好的特点对顶拱结构混凝土外部空腔进行回填砂浆，尽量减少后期回填灌浆工作量。

3、工艺施工措施

3.1分层分块及施工顺序

按照设计分缝线要求，浇筑段长一般为6m～9m。严格按照设计分缝线要求由上游向下游施工。

3.2边顶拱施工方法

3.2.1仓面准备

混凝土仓面准备包含基岩面处理和施工缝面处理。

1）、基岩面处理

在基础开挖符合设计要求并经验收合格的条件下，清除基岩面上的松动岩块、泥土、杂物及油污等，并采取措施妥善引排渗水及地面水，最后将基岩面冲洗干净并排净积水。清洗后的基础面在混凝土浇筑前应保持洁净和湿润。

2）、施工缝面处理

对于各施工缝面、伸缩缝面，应进行缝面清理。对于施工纵缝，应用高压水枪进行缝面冲毛，对于施工横缝，由于受模板限制无法进行冲毛，应进行凿毛处理。

3.2.2钢筋制安

1）、钢筋制作，钢筋加工应在钢筋加工厂根据下料单进行加工，为了防止运输时造成混乱和便于安装，每一型号的钢筋捆绑牢固并挂牌明示。

2）、钢筋安装

钢筋安装注意事项：

（1）钢筋在现场按施工图纸和相关规范的有关规定人工进行安装。

（2）按照安装需要，先安好架立筋，架立筋的直径和间排距满足承重钢筋网的受力要求，一般选用Φ25mm的钢筋。把钢筋的位置在架立筋上进行标示，并严格按标示的位置进行安装。

（3）在钢筋架设完毕，未浇混凝土之前，按照设计图纸和规范标准进行详细检查，并作好检查记录。检查合格的钢筋，如长期暴露，则在混凝土浇筑之前，重新检查，合格后方能浇筑混凝土。钢筋的安装不得与混凝土浇筑同时进行。

（4）在混凝土浇筑过程中，应安排值班人员经常检查钢筋架立位置，如发现变动应及时矫正。严禁为方便混凝土浇筑擅自移动或割除钢筋。

（5）根据现有成熟的技术条件，钢筋接头主要采用手工电弧焊接和机械连接，钢筋焊接接头按《水工混凝土钢筋施工规范》（DL/T5169-2002）和《混凝土结构设计规范》中有关要求执行。

（6）钢筋接头位置做到分散布置，配置在“同一截面内”的下述受力钢筋，其接头的截面面积占受力钢筋总截面面积的百分率，在受弯构件的受拉区不超过50%（若为绑扎接头则不超过25%）。

3.2.3预埋件施工

有压段边顶拱预埋件主要有止水片、冷却水管、灌浆孔套管等。

1）、铜片止水

（1）结构缝设置铜片止水，位置在迎水面以下30cm处。

（2）应严格保证鼻子部位与伸缩缝位置一致，骑缝布置，鼻子中心线与接缝中心线的允许偏差为±5mm。

（3）在现场焊接的接头应逐个进行外观和渗透检查，如果煤油可以渗过铜止水片，则接头焊接质量不合格，需进行补焊或返工。

2）、橡胶止水

（1）橡胶止水片安装时应采用专用支托卡具支撑牢固，竖向止水片的支托卡具每50cm一道，水平止水片的每100cm一道；严禁在止水片上穿孔进行固定。

（2）塑料止水片的接头除进行外观质量检查外，还应用手指从接头两侧挤压来检查接头是否存在脱空等粘接不紧密现象；如有脱空，则揭开接头重新粘接。

（3）环向结构缝、施工缝及纵向施工缝均设置橡胶止水。环向结构缝橡胶止水布置在距迎水面60cm处，环向及纵向施工缝橡胶止水布置在距迎水面30cm处，其连接采用定型十字连接产品。

3）、冷却水管

严格按照仓面设计图进行布置，间排距1m×1m（蛇形布置），转弯段圆弧半径50cm。冷却水管采用u型卡固定，或直接与钢筋绑扎固定，并做好标记。在混凝土振捣过程中不得触碰冷却水管，避免损坏水管。通水检测管身和接头位置是否漏水，若漏水及时修复。

3.2.4混凝土入仓

1）、入仓布料边顶拱浇筑时，采用HBT60C拖泵泵送+溜筒的方式入仓，在每个仓号后方左右两侧设置两台拖泵。实际施工时，泵管沿着钢模台车布置上升至堵头模板最高处，横向延伸，然后接软管，后接溜筒至浇筑面（距离浇筑1.5m左右），单仓每侧布置三个下料点，双拖泵两侧同步均匀下料。待混凝土上升到人无法从堵头模板进入仓内后，自里向外边浇边撤出泵管，然后改以钢模台车顶拱封拱器位置入仓，预先通过顶拱封拱器接管到仓面高处，通过封拱器泵送混凝土入仓封拱，即退管法封拱施工，封拱时采用自密实混凝土组织施工（在顶拱45°范围开始采用自密实混凝土浇筑）。

施工时，两侧应同步上升，并控制好上升速度不大于1.0m/h。

混凝土浇筑前应在底拱铺设彩条布或采用其他相应措施，以避免皮带或泵管等作业时混凝土料直接洒落到底拱上。

导管安装注意事项：

①安装导管前应彻底清理管内污物及水泥砂浆，并用压力水进行冲洗。

②导管线路宜直并宜弯，转弯宜缓，减少压力损失。

③浇筑点宜先远后近，以便只拆不装，方便施工。

④导管应安装固定，不影响交通，且不得使已安装的模板和钢筋在泵送时产生振动。

⑤向上泵送时，垂直管道下端应设施断流阀，防止混凝土倒流。

⑥向下泵送时，应在适当的位置设置横向导管作为缓冲，并在导管下弯段起点处设置排气阀。

⑦安装完毕后应注意检查，整个管路系统应通畅不漏浆。

2）、平仓振捣

边顶拱浇筑时，人工进入仓内进行平仓，使用φ80、φ70、φ50的振捣棒人工平仓振捣，辅助附着式振捣器振捣。有压段边顶拱混凝土施工方法示意图见图1。

振捣时间应以混凝土不再显著下沉、不出现气泡、开始泛浆时为准。振捣器移动距离应不超过其有效半径的1.5倍，并插入下层混凝土5cm左右，顺序依次，方向一致，以保证上下层混凝土结合。要避免产生过振、漏振现象，在无法使用振捣器的部位，辅以人工捣固。

模板周围和埋件附近采用小型振捣器（软轴插入式振捣棒），以防模板走样和埋件位移。

振捣工作严格按操作程序及规范要求执行，封仓阶段使用附着式振捣器在模板外侧振捣，并由专人用锤敲击模板，检查是否有空洞存在，如有空洞须断续送入混凝土填满振实。

4、混凝土温控措施

有压段衬砌混凝土为C9040F150W8混凝土，根据设计给出的夏季（5月～9月）施工温控指标，从配合比、出机口、运输、浇筑、养护等阶段采取温控措施，即优化配合比、使用预冷混凝土、运输过程对运输车辆进行洒水降温和覆盖隔热、优化仓面设计和配置合理资源以强化浇筑覆盖速度并使用保温被遮盖防晒、通水冷却进行内部降温、恒温湿养护以防止表面产生裂缝、冬季覆盖保温和设置洞帘保温以防止表面产生裂缝等。

1）、优化混凝土配合比减少水泥用量、控制水化热温升

施工过程中，选用水化热低的中热硅酸盐水泥，采用低坍落度混凝土，选用效能高的外加剂，通过不断优化混凝土配合比，减少混凝土中的胶凝材料掺量，降低混凝土水化热和提高自身抗裂能力。

2）、出机口混凝土温度控制

控制出机口混凝土温度主要从控制混凝土骨料、水、水泥等原材料的温度入手，采取对骨料进行风冷、加冰、使用0～4℃的冷水拌制等方法降低原材料温度，从而达到降低出机口混凝土温度。

3）、混凝土运输过程温度控制

本项目在运输途中采取各种有效措施进行温升控制。具体措施如下：

（1）加强施工管理，尽量缩短运输时间，减少转运次数。

（2）混凝土拌和物运输采取遮阳布等遮盖隔热措施，避免长时间暴晒或防雨，当外界气温高于23℃时，还应在装料前并间断性的对车厢外侧进行必要的洒水降温，以降低车厢内的温度。

（3）合理调配车辆，尽量缩短混凝土的运输时间，避免出现车等卸料等导致混凝土升温。

4）、混凝土浇筑过程温度控制

在混凝土浇筑过程中，采取如下措施控制浇筑温度：

（1）合理的安排调节施工时段，尽量避免在正午高温时段运输混凝土。

（2）混凝土入仓后及时进行平仓振捣，加快混凝土的覆盖速度，缩短混凝土的暴露时间。

5）、预埋冷却水管通水冷却降温措施

按照仓面设计要求，预埋内径25mm，壁厚3mmPE冷却水管，待每个仓位混凝土浇筑完成后及时进行温度测量，当混凝土内部温度高于水温2～3℃时开始通水进行混凝土内部散热。

5、结语

边顶拱较好地解决了台车就位与搭接的问题，保证了混凝土浇筑的体形，同时采取有效措施进行封拱，减小浇筑完成后顶拱部位的空腔，减少后期回填灌浆工作量。溪洛渡水电站右岸泄洪洞有压段衬砌混凝土施工工艺经过两年多的应用，十分成熟，具有十分重要的推广意义和实用价值。