甲米河一级水电站隧洞混凝土衬砌施工方案

赵立军

(湖南水利水电工程监理承包总公司，长沙，410007)

甲米河一级水电站位于四川盐源县境内，距西昌约220km，是一座引水式电站，设计水头为90m，主要由5孔泄洪闸、进水口、引水隧洞、调压井、压力管道(为埋藏式钢管)、主副厂房、安装间、户外式开关站等建筑物组成。

引水隧洞为有压隧洞，设计引用流量45.45m3/s，总长11.058km，边顶拱衬砌的洞段长6973.74m。其 中，C1 标 5940.99m，C2 标1032.75m。混凝土衬砌断面为马蹄形，衬砌后底宽3.9m，高5.55m，衬砌厚度为40cm。本文主要介绍该引水隧洞混凝土衬砌施工的方案。

1 衬砌工作的难点

1.1 地质条件复杂

甲米河一级水电站地质条件复杂，开挖阶段出现过涌水量超过200m3/h的涌水洞段;1#支洞控制段下游侧更是出现两次较大的涌水涌渣塌方事件，洞线进行了两次大的调整;1#支洞控制段上游侧出现较长的泥质灰岩，开挖时采用半洞开挖;3#支洞控制段上游侧出现煤系地层;4#支洞控制段上游出现180多m的大断层(含影响带)。

1.2 衬砌工期紧

由于隧洞地质条件复杂，开挖阶段的施工难度非常大，整个隧洞开挖至2011年2月8日才全线贯通。根据合同要求，第一台机组需要投产发电，考虑到衬砌后的灌浆及封堵、隧洞清理等工作，留给隧洞衬砌的时间非常紧迫。

1.3 底板清理工作量大

C1标范围内的4条施工支洞均为倒坡，洞内渗水需全部抽排至洞外。在开挖阶段，由于地质条件复杂，部分洞段为确保开挖的顺利进行，洞内道路采取砂卵石与石渣换填，换填厚度达到1.5m～1.8m，从而造成衬砌阶段底板清基工程量非常大。

2 衬砌施工方案

衬砌施工总的工序安排如下:底板清基→底板混凝土施工→边顶拱混凝土施工→隧洞回填及固结灌浆。

2.1 风水电管路布置

2.1.1 施工供风。使用前期开挖支护施工供风系统，个别洞段适当增设4m3电动移动空压机。

2.1.2 施工用水。各支洞均采用隧洞开挖阶段设置的水池及供水管路。

2.1.3 施工用电。各支洞施工用电均采用隧洞开挖阶段配置的630kVA变压器，由于隧洞衬砌阶段洞内施工用电增加，需更换原供电线路，将0#、1#、2#支洞控制段变压器线路更换为4×240mm2铝芯线，同时将变压器输出档位上调，在洞内每个工作面增加升压装置，以满足隧洞供电需求。

2.2 底板清基

底板清基分两种情况，一是洞内道路换填洞段的清基，二是未垫渣洞段的清基。

2.2.1 换填洞段的清基。由于洞内填渣比较厚，清基时分两步，先采用1m3反铲初步清理，ZL50C侧翻装载机装渣，10t自卸汽车运至渣场。初步清理完成后，测量检测底板和边顶拱超欠挖情况，对欠挖较少部位采用风镐清除，或者采用振冲锤凿除，底板欠挖30cm以上部位采用手风钻钻孔爆破清除。欠挖处理完成后，人工用铁锹、十字镐清理松动岩块及浮渣、泥浆，手推车运输至装载机，再运至渣场。清理工作完成后，用高压水冲洗，并设置集水坑采用水泵抽排至洞外。

2.2.2 未垫渣洞段。直接采用人工清理，局部欠挖采用手风钻或者风镐处理，小推车集渣后再用挖机装渣清运至渣场。

2.3 底板混凝土浇筑

底板混凝土施工程序:洞身底板基础面清理→基础面验收→底板钢筋安装→模板安装、止水及分缝材料安装→仓面验收→底板混凝土浇筑→收面→养护。

混凝土运输采用6m3混凝土搅拌运输车，入仓采用HBT60混凝土泵，底板混凝土浇筑采用φ100mm振捣器、φ50mm软轴振捣器振捣。

底板混凝土与边顶拱混凝土的分缝实施两种方式:(1)在底板上30cm处分缝，该缝面处正是钢模台车的侧模底部位置，浇筑地板时用小钢模与底板一起浇筑;(2)在钢模台车侧模底部焊接一块小钢模，使之与底板面齐平，分缝在底板顶部高程。

底板混凝土分块长度分为两种:Ⅲ类围岩洞段，分段长32m;Ⅳ、Ⅴ类围岩洞段，分段长24m。特殊地质洞段，底板可适当缩短，如煤系地层带、泥质灰岩带，分段长为6m或12m。

2.4 边顶拱混凝土施工

边顶拱混凝土施工工序:基础面清理、基础面验收→钢筋安装、验收→模板安装、止水及分缝材料安装及验收→钢模台车就位→混凝土浇筑→养护。

2.4.1 边顶拱局部欠挖处理及二次加固拱架段的处理。对于边顶拱局部欠挖洞段，采取手风钻、风镐及振冲锤处理，其中振冲锤处理效果及效率比较理想;对二次拱架加固洞段处理前，先进行边顶拱的灌浆及拱架的锁脚加强施工，采取加固一榀、拆除一榀、再换一榀的程序进行。

2.4.2 边顶拱钢筋安装。承包人先期制作钢筋安装台车，钢筋台车的轮廓线即为钢模台车的边线，在安装钢筋时，对钢筋的保护层、钢筋的焊接长度(单面焊10d、双面焊5d)、钢筋的规格、间距进行严格控制;钢筋制安一般先于混凝土仓面5～6仓，即120m以上，这样钢筋安装对混凝土的浇筑在工期上将不再产生直接影响。

2.4.3 止水带安装。隧洞底板和边墙结构缝设置橡胶止水，施工缝设置膨胀止水条。橡胶止水安装时严格按照设计位置布置，搭接长度不小于10cm，止水接头用胶水粘接并用夹板加固;仓号模板校正后安装，安装时采用钢筋固定。浇筑混凝土时，止水旁粒径稍大的骨料人工清除，用软轴振捣棒振捣，确保止水水平且上下混凝土饱满。

2.4.4 沥青杉板安装。底板与边墙的结构缝分缝材料为沥青杉木板，沥青板在混凝土浇筑前架设在预定位置上，并用钢筋固定。

2.4.5 预埋件安装。隧洞顶拱灌浆范围采取预埋灌浆管，避免在灌浆孔钻孔时伤及钢筋。在钢模台车上按照灌浆孔布置预留φ60mm的孔洞。钢模台车就位后，在孔洞内插入φ50mm的PVC管，插入深度应超出边墙钢筋范围，且固定牢固，封堵密实。

2.4.6 边顶拱混凝土分仓。边顶拱混凝土分仓长度分为两种，分别为6m与12m。6m仓号主要分布在转弯段，12m仓号分布在直线段。

2.4.7 混凝土运输。采用6m3混凝土搅拌运输车运送混凝土，HBT60混凝土输送泵送入仓内。

2.4.8 混凝土振捣。用φ50mm软轴振捣器振捣、钢模台车附着式振捣器振捣，振动棒各插点的间距应均匀，中间不超过振动棒有效作用半径的1.5倍，以防漏振，同时振捣时不过振。

3 清基与混凝土衬砌的干扰应对措施

3.1 为避免底板清基出渣时破坏已浇筑混凝土的底板，明确清基与混凝土的浇筑方向，即清基与混凝土浇筑均从各支洞控制段的分界桩号开始，往支洞口进行，每清理3～5段底板，便开始浇筑底板混凝土。浇筑底板混凝土时，混凝土输送泵安装在3～5段底板外处，中间通过泵管到达仓面。这样，在这3～5段范围内，可同步进行一仓混凝土浇筑，一仓钢筋绑扎，一仓局部欠挖处理及仓面清理，工期及效率均得到了提高。这种分仓方式，只针对岩石情况相对稍好的洞段。

3.2 对于地质条件较差洞段，则采取清理一仓，绑扎一仓的钢筋，浇筑完该仓混凝土后再开始下一仓的工作，清基与混凝土浇筑的方向，仍是从洞中往支洞口方向。

3.3 对于个别地质条件很差，底板须留至后期浇筑的洞段，根据工序衔接情况安排，在考虑底板清基出渣与混凝土边顶拱浇筑的影响时，采取两种方式解决:(1)集中在钢模台车拆模后下一仓混凝土台车就位前的一段时间出渣;(2)对于工期较为紧张的C1标，考虑到该种情况的存在，在定制钢模台车时，要求制作成穿行式钢模台车，这样，后面浇筑边顶拱混凝土，前面可进行底板清基出渣工作。

4 结语

由于甲米河一级水电站引水隧洞地质条件复杂，工期紧，且投入的设备多(钢模台车共9台)，要求在隧洞衬砌阶段的施工安排做到精细化，合理调配资源。每台钢模台车所负责的仓面数进行系统性编排，每一个仓号的浇筑时段安排均需具体细化。同时要求施工方采取有力的保障措施，确保施工设备的完好运行，参建各方积极协调解决施工过程中出现的各种问题，整个形成一个良好的施工氛围，这样，安全、质量、工期才能有力的得到保障。

根据目前各工作面所完成的情况统计，2#洞上连续两个月单工作面底板混凝土浇筑强度超过500m/月;5#洞上连续两个月单工作面底板混凝土浇筑强度超过400m/月;底板浇筑最快的一个月完成576m，月施工强度为24仓/月;边顶拱混凝土浇筑大约2天一仓(12m)，每月可浇筑150m～180m;为甲米河一级水电站顺利实现发电目标奠定了坚实基础。