小湾电站导流隧洞砼快速施工技术

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摘要：小湾水电站两条导流隧洞衬砌断面大，全衬段及顶拱不衬段衬砌断面分别为16m×19m及16m×19.5m（宽×高），因截流工期提前一年，砼施工具有工期紧、断面大、技术要求高等特点，施工时，采用了先底板、后边顶的施工顺序。在总结以往工程经验基础上同时投入了两台各重360t的钢模台车和两台各重60t的钢筋台车，在钢模台车设计时，兼顾了顶拱不衬段的施工；经多方论证，运用柔性搭接原理有效解决了常规钢模台车浇筑混凝土的错台问题，优质高效进行隧洞砼施工，其速度全衬段每4天浇筑一块，顶拱不衬段每2.5天浇筑一块，确保了截流工期的实现。

关键词：小湾 导流隧洞 钢筋台车 钢模台车 混凝土 快速 施工技术

Diversion Tunnel Concrete Construction Technique of Xiaowan Hydroelectric Station

Abstract: Diversion tunnel big concrete lining section of Xiaowan Hydroelectric Station,full lining section and none-lining section of top arch are 16m×19m and 16m×19.5m（width×height）,because period of dam a river one year ahead, concrete construction have short period,big section and rigorous technique request,we construct fioor earlier,border and top area late in construction. Summarizing previous works experience ,we employ two steel shuttering trolley（each 360t）and two steel trolley（each 60t）,we consider top arch’s none-lining in designing steel shuttering trolley; After multi-aspect demonstration ,we exert yielding joint ,solving the general steel shuttering trolley concrete-placing stagger problems in effect, diversion tunnel concrete construction proceed in high quality and fast speed , full lining section place a piece every 4 days and none-lining section of top section place a piece every 2.5 days,insure the realization of period of dam a river.

Key words: XiaoWan diversion tunnel steel trolley steel -shuttering trolley concrete fast construction technique

1 工程概况及设计参数

小湾水电站初期导流采用土石围堰挡水、隧洞泄流的全年导流方式，初期导流标准按30年一遇洪水重现期设计，相应流量10300m3/s，导流时段为2004年11月~2009年5月。两条导流洞均平行布置于左岸，中轴线间距48m，进口底板高程988m，出口底板高程984.984m，导流洞建筑物级别为Ⅲ级。两条导流洞均由30米进口渐变段，60米的堵头段和标准断面组成，长度分别为861.592m与980.922m，底坡分别为0.3627%、0.3172%，在偏上游的部位有转弯半径为300m的转弯段。

导流隧洞为城门洞型：两端为全断面衬砌段，中部为顶拱不衬砌段。综合分析全衬段及半衬段各占约隧洞总长度的一半。

全断面衬砌段过水断面为16m×19m（宽×高），顶拱不衬砌段过水断面为16 m×19.5m（宽×高），视不同围岩类别衬砌厚度不同，主要有0.55m，1.5m，1m，2.0m四种。

导流隧洞具有运行条件复杂、使用期长、施工期上游河床大量积渣的特点。导流洞底板采用抗冲耐磨性能好、技术经济指标较优的C30微纤维砼（外掺聚丙烯纤维0.9Kg/m3）衬砌，其余边顶拱部位采用普通C30（粉煤灰掺量15％）混凝土衬砌。导流隧洞衬砌主要工程量情况：钢筋制安6437t，现浇砼10.86万m3。

图 1

2 钢模台车及钢筋台车方案

1#、2#导流洞洞身采用先底板后边顶（边墙）的顺序进行施工。为满足施工进度安排及导流洞本身的特点，各配置一部钢筋台车和一部边顶拱钢模台车进行两条导流洞砼衬砌施工。

两台钢筋台车及钢模台车均在进口渐变段处进行组装，先进行进口全衬段施工，再进行出口全衬段的施工，最后进行中间顶拱不衬段边墙的施工；钢筋台车后期用于灌浆施工；洞身混凝土衬砌结束后，钢模台车在预留堵头段进行拆除。

渐变段边顶拱及堵头段边墙采用组合钢模与标准段同步施工，不占用直线工期。

2.1 钢模台车方案

导流隧洞边顶拱及边墙砼衬砌每块标准段长15m，模板型式采用车架式钢模台车，标准结构尺寸16×19×14.9m（宽×高×长）。钢模台车主要由模板组、行走机构、台车架、承重梁、液压系统、撑杆系统、电器系统及一些辅助平台构成；钢模台车轨距7.5m，面板厚度8mm。

导流隧洞直段施工时在标准钢模台车段端部拼装长0.35m，厚8mm的柔性搭接段，直线段一次浇筑长15m。

弯段施工时拆除端部柔性搭接段，加装上弯段模板（西瓜皮模板），弯段模板小端长29.2cm，大端长113cm；弯段标准段每块浇筑长度为15.706m（中心线长度），整个转弯段由若干折线段平顺过渡代替弧形转弯。钢模台车上装有电动行走装置及配置液压升降支撑系统。钢模台车每套重量计360t。钢模台车分别在钢模顶拱和边墙上进行开孔。腰线孔主要作为边墙浇筑进人振捣用，顶拱孔主要用于边墙及顶拱的进料。

在底板砼施工完成并达到混凝土设计强度的75％后，铺设边顶拱钢模台车行走轨道。边顶拱钢模台车是通过铺设于底板砼上的轨道行走实现钢摸台车的移动，台车移至待浇筑段后，调节液压操纵系统使模板就位，并且用撑杆支撑牢固。

钢模台车方案见图2-1：

浇筑顶拱不衬段时仍采用上述钢模台车，但钢模台车边墙部位需进行加高改造。

2.2 钢筋台车方案

钢筋台车结构尺寸16×19×7.5 m（宽×高×长），重量计60t；钢筋台车上装有电动行走装置、钢筋提升装置及千斤顶升降支撑系统。钢模台车与钢筋台车共用同一对重型轨道，轨道直接铺设在底板砼面上，采用膨胀螺栓固定；钢筋台车超前钢模台车至少15m。

钢筋台车方案见下图2-2：

图 2-2

3 施工程序及分块

3.1 浇筑顺序

1）两条导流隧洞自进口往出口不同衬砌特征断面的组成顺序均为:

进口渐变段全衬直线段全衬转弯段半衬转弯段半衬直线段E’段半衬直线段全衬直线段

2）两条导流隧洞的浇筑顺序均为

底板砼分半浇筑\与边顶砼平行施工钢筋台车在进口渐变段组装进口直线段边顶砼浇筑加装弯段模板进口转弯段边顶砼浇筑卸除弯段模板钢模台车移至下游出口段边顶砼浇筑钢模台车移至E’段加高并进行E’段边顶砼浇筑E’往下游段边墙砼浇筑(直线段)弯段末端至E’段边墙砼浇筑(直线段)加装转弯段模板转弯段段边墙砼自上游向下游浇筑钢模台车移至堵头段拆除

3.2 砼施工分层、分块

1）分层

导流隧洞洞身横断面分垫层、底板、边顶拱(边墙)施工，其中垫层砼采用与底板同标好砼浇至设计建基面高程。考虑施工交通需要，底板实际施工时均采用半幅浇筑；边顶(边墙)砼一次浇筑成型。砼浇筑分层见图3-1：

图 3-1

2）分块原则

导流隧洞洞身变化处设置结构沉陷缝，砼分块结合结构沉陷缝进行。边顶（边墙）在直线段浇筑时，根据钢模台车的设计尺寸按15m为一标准单元进行浇筑，转弯段按15.706m（转弯段中心线）为一标准单元进行浇筑；在施工支洞等位置为了减少堵头模板封堵困难以及衬砌断面变化部位，分块长度可做适当调整。施工缝按设计钢筋不过缝、缝面不凿毛。导流洞衬砌施工分块长度一般按设计要求12~18m进行，特殊部位分块长度以最小不小于5m为原则。

3）边顶实际纵向分块情况：

1#导流洞：渐变段2块，全衬段29块，半衬段26，堵头段3块，E’段2块。

2#导流洞：渐变段2块，全衬段36块，半衬段27，堵头段3块，E’段2块。

4 边顶拱(边墙)砼快速施工关键技术

4.1 施工工艺流程

1）全衬段单块砼施工工艺流程

钢筋绑扎钢模台车行走至浇筑位置涂刷脱模挤（或脱模油）缝面处理及测量放线顶模就位边模就位封边墙堵头模及底脚模安装灌浆管清仓仓面验收浇筑边墙及立顶拱堵头模浇筑顶拱等强24小时脱模顶拱喷养护剂边墙洒水养护28天

2）顶拱不衬段（半衬段）单块砼施工工艺流程

钢筋绑扎钢模台车行走至浇筑位置涂刷脱模挤（或脱模油）缝面处理及测量放线顶模就位边模就位封边墙堵头模及底脚模清仓仓面验收浇筑边墙砼等强20小时脱模洒水养护28天

•图 4-1

b）下料及平仓

砼浇筑时必须先铺一层2～3cm的同标号水泥砂浆或不小于10cm厚的同标号一级配砼，浇筑速度控制在1m/h以下，两边墙砼上升应均衡，浇筑高差小于80cm。

边墙砼衬砌下料采用橡胶软管接泵管，每节橡胶软管长度为1.5m，为避免下料点集中，人工用绳子拴住橡胶软管，拖动橡胶软管向左右方向调整，随着浇筑高度，将橡胶软管逐段拆除，为便于排水，每层砼亦可由中部向两边分坡或一边向另一边放坡，仓内砼高差以不大于1m为原则。

全衬段顶拱砼衬砌下料分两种形式：a、厚度在0.55m的利用台车顶模上设置的6个相互错列布置的下料口，由已浇段向待浇段方向依次下料、封孔，砼振捣采用固定在台车顶模上的附着式振捣器。b、顶拱衬砌厚度在1m及以上的混凝土下料是砼泵管从顶拱水平进入仓内用90°弯管向两边分叉，砼泵管布置于外层钢筋上。泵管用1.5寸钢管搭设三角架支撑泵管体，仓内的泵管应采用1米左右的短管，以便于拆、接。采用退管法下料浇筑施工，封拱时砼应尽量填满顶拱空间。振捣设备为手提式振捣棒，辅以附着式振捣器进行振捣。在开仓前每边墙放置3台振捣棒，并准备好2台备用，配电盘在钢模台车上设置。

衬砌厚度在0.55m（含0.55m）以内的顶拱混凝土采用冲天管法入仓，待砼初凝后，拔出泵管用同标号砼填塞。

c）振捣

混凝土振捣一定要由经过培训的砼工操作。根据砼浇筑振捣试验结果，砼振捣时间选用50s为宜，砼浇筑层厚40cm~60cm，砼浇筑时两边墙和上下游之间上升速度要均匀，边墙砼上升高差不超过一层浇筑厚度，每小时上升速度不超过1m/h；人工拖动软管均匀下料，砼层布料应均匀，避免用振捣器平仓，防止过振。仓内砼应安排专人边浇边平仓，不得堆积。仓内若有骨料堆积时，应均匀散布于砂浆较多处，但不得用砂浆覆盖，以免造成内部蜂窝，人工平仓距离不应大于1.5m，采用三角耙或钉耙进行。下料口距离砼面高差不大于1.5 m，在下料口5m范围的钢模表面挂一块5m长、1.5宽彩条布，防止下料时水泥浆溅到模板上，引起拉毛现象。浇筑过程中如有骨料堆积用人工均匀散料。

3）单块砼循环时间分析

a）一块边顶拱砼施工工艺流程时间共计约为96小时，具体分配如下：

脱模、清理、刷油18h 钢模台车就位、校模10h 立堵头模、补缝12h 验收4h 浇筑28h 钢模台车等强24h 下一循环

b）一块顶拱不衬段砼施工工艺流程时间共计约为60小时，具体分配如下：

脱模、清理、刷油10h 钢模台车就位、校模8h 立堵头模、补缝6h 验收2h 浇筑14h 钢模台车等强20h 下一循环

5 结束语

1）钢模台车是水工隧洞衬砌常用的浇筑工具，具有一次投入大，运行简单，混凝土成型好，快速、高效等特点；小湾电站导流隧洞中投入的钢模台车由中国水利水电第十四工程局制造，重达360吨，浇筑断面16m×19m（宽×高），最大浇筑长度15m；其规模居全国前列；其中钢模台车前端25cm的柔性搭接环彻底解决了常规钢模台车容易错台的问题。

2）导流隧洞第一块底板砼衬砌于2003年7月26日开始，预计2004年9月15日全部结束，历时一年零两个月，两台钢筋台车及两台钢模台车的投入有效保障了 “提前一年截流目标的实现。