水电站有压隧洞及调压井混凝土衬砌施工技术探析

杜晓虎

(新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局，新疆 乌鲁木齐 830000)

1 工程概况

水电站引水系统有压隧洞包括1#有压隧洞、2#有压隧洞、调压井及3#有压隧洞，为混凝土全断面衬砌。导流洞采用的是全断面钢筋混凝土衬砌，在考虑支护断面的形式时应考虑的因素包括围岩类别、运行工况和运行条件等，典型的支护断面主要有5种。其中A型支护断面衬砌厚度1．5m，边墙顶拱喷C25聚丙烯混凝土15cm，锚杆Φ25，L=6m，@100×100cm，顶拱100°范围内回填灌浆，洞周固结灌浆L=8m，@200×200。适用范围为0+000．000～0+100．000，堵头前Ⅴ类围岩，堵头前断层及其影响带。高速水流的冲刷会对混凝土的底板和边墙底部造成冲蚀，因此应在底板和边墙底板2m处均采用C40混凝土，边墙2m以上的地方和顶拱采用的混凝土强度等级为C25即可，同时在底板中需要布置插筋直径为25mm，长度为3m，双向布置，间距均为200mm。

2 隧洞混凝土衬砌施工技术

混凝土衬砌在隧洞开挖贯通后进行，1#隧洞从洞中间分别往两头作业，每个方向分别用针梁钢模进行衬砌。针梁钢模示意图如图1所示。2#隧洞从调压井连接处往两头作业。调压井从底部往顶部进行衬砌作业，为钢筋混凝土衬砌。3#隧洞分斜井和平洞两部分进行衬砌。隧洞衬砌混凝土全部采用全断面一次衬砌，其中平洞和斜井采用针梁钢模，调压井采用滑模进行混凝土衬砌。

2.1 1#平洞针梁钢模衬砌混凝土施工

在进行正式施工前首先应当铺设好运输轨道，但轨道位置应当充分结合其开挖出渣运输需要;而且应当确保轨道定位的准确性，校核其定位无误后则可以对其采取固定处理，待其用于运输衬砌材料。本工程采取组合钢模拼装方式，结合衬砌混凝土长度。

图1 针梁钢模示意图(针梁下置式)(单位:mm)

在钢筋安装之前，需要对岩面进行清理工作，确保岩面上不存在杂物和泥土等，接着用水将岩面清洗干净，经过检查符合要求之后，才可进行下一步的施工工序。岩棉的清理工作采用分段进行的方式，这样不会对交通造成阻碍。在进行破碎带的清理时，应严格遵照监理工程师的安排进行。钢筋的加工应在钢筋厂中进行，之后将成型钢筋成品用汽车运输到施工洞口处，然后将钢筋转至钢筋台车上，最后将钢筋运输到洞内的施工现场进行钢筋的安装。在进行钢筋的安装时，应预先在基岩上钻出合适数量的插进孔，并插入钢筋，插筋是起到钢筋网的加固和定位的作用，钢筋网在安装时直接与插筋进行绑扎固定即可。为了确保钢筋保护层的厚度符合要求，应在钢筋下垫入大小适中的水泥沙垫，整个结构段钢筋一次安装成型。钢筋在使用前应将上面的油渍、铁锈等清洗干净，同时确保钢筋表面没有损坏。钢筋网在绑扎完成之后，应先由班组进行自检，之后再由质检工程师进行复检，确保钢筋的安装工作一切顺利后申请监理工程师验收。

按照指定的位置进行针梁钢模的就位工作，之后根据洞中心线的位置对针梁钢模进行调整定位，精确定位即可固定钢模台车。在进行钢模的混凝土浇筑之前，应先对模板面进行清理工作，接着刷涂一层脱模剂。钢筋在安装检查合格之后，即可进行止水铜片的安装，最后将针梁钢模的挡头模板封闭。针梁钢模施工示意图如图2。

图2 斜井针梁钢模施工示意图

混合料采用强制式搅拌机在搅拌站拌制，自卸汽车从混凝土拌和站运料至洞口，转电瓶车牵引的轨行式混凝土输送车进行洞内运输，再转布置在洞内的混凝土泵泵送入仓。混凝土的入仓采用泵送的方式，同时分层进行浇筑，这样可以避免出现模板变形倾斜的问题，通常应将分层的厚度控制在49cm以下，两侧上升的速度应控制在0．5m/h以下，顶拱的速度应控制在0．4m/h以下。浇筑混凝土后采用附着在针梁钢模外侧的附着式振捣器振捣。总结以往的工程实践经验，结合工程的脱模情况，混凝土浇筑段如果没有受到地应力，只需在浇筑完成24h之后即可进行拆模;而对于挡头模板，在混凝土终凝完成之后才可进行拆模。在拆模完成之后，应对混凝土进行按时洒水养护。

2.2 调压井滑模衬砌混凝土施工

调压井的混凝土衬砌采用滑模的工艺进行施工，在井口安装卷扬机吊运井内的各种施工材料。在进行混凝土衬砌施工之前，先在井口施工一圈“锁口”混凝土，防止地面水和渣掉落井内。“锁口”混凝土的浇筑在开挖阶段完成。

(1)滑模结构制作。本工程采用的模板为特制异形钢模板。用于连接作用的支撑杆采用钢筋材料进行制作，先将直径为32mm的钢筋进行冷拉伸长3%，第 一 节 分 600mm、1000mm、1400mm、1800mm、2200mm、3000mm等类型，其余各节为3000mm长，各节之间的连接时采用在接头处设置螺丝扣的方法，长度为30mm，当千斤顶超过接头之后，即可对接头进行焊接，焊接之后的接头可以承受一定的荷载，可作为受力钢筋。

(2)滑模段混凝土施工。钢筋在钢筋加工厂制作，用自卸汽车运至现场，人工在钢筋平台上现场安装焊接，钢筋焊接采用电弧焊。钢筋按设计图纸准确安装并固定好，使其在混凝土浇筑过程中不位移，混凝土顶面始终预留一道绑扎好的横向钢筋，竖向钢筋绑扎时，在应提升架上部设置钢筋定位架。拌和站拌料→5t自卸汽车运料→卷扬机提升料斗垂直送料至设在滑模架上的回转分料斗入仓。混凝土浇筑采取分层均匀交圈浇筑，每一浇筑层的混凝土表面在同一水平面上，并有计划匀称地变换浇筑方向。开始时向模板内浇筑的混凝土，浇筑时间控制在3h左右，分2～3层将混凝土浇筑至600～700mm，然后进行模板的试滑升工作。正常滑升阶段的混凝土浇筑，每次滑升前，将混凝土浇筑至模板上口以下50～100mm处。

(3)混凝土的振捣。混凝土的振捣采用的机械为掺入式振捣器，在进行振捣时，应防止振捣器接触到支撑杆、钢筋以及模板等，避免对它们造成损害。振捣器插入前一层混凝土的深度不得大于50mm。在模板滑动过程中，不得进行混凝土的振捣操作。

(4)模板的滑升。模板的滑升分为试滑升、正常滑升和完成滑升三个阶段。在试滑升之前，应对混凝土和各种滑升装置进行细致的检查，符合要求之后才可进行试滑升。当滑升超过模板200～300mm的高度之后，应对各种滑升装置和模板进行全面的检查，同时对于有问题的地方进行修整，之后即可进入正常滑升阶段。在进行正常滑升时，每次滑升的高度应与混凝土浇筑分层的厚度相协调，同时应控制两次滑升之间的间隔时间，通常不得超过2h。当施工作业温度较高时，应适当增加中间提升的次数1～2次，同时中间提升的高度控制在30～60mm即可。如果浇筑时间超过提升时间的话，应暂停提升一至二次。最后一个阶段为完成滑升阶段。当模板滑升接近顶部高程约1m的地方时，应逐渐减小滑升的速度，同时做好滑升装置的找平工作，这样可以确保最后一层混凝土能够均匀交圈。如果因为施工中遇到各种原因不得暂停模板滑升施工时，应严格遵守相关的要求进行停滑措施。

(5)面层混凝土缺陷修整。在脱模完成之后，应对混凝土的缺陷进行修整。对于小面积的表面缺陷，应及时对其进行修整，完成时间不应超过脱模30min。对于表面需要进行磨削修整，处理完成时间不得超过24h。对于较严重的表面缺陷，需要将适量的混凝土和水泥砂浆抹到缺陷处进行修补。当采用环氧树脂砂浆进行混凝土缺陷的修补时，应根据周边的纹理轻轻的进行磨削修整，确保颜色和纹理与周边混凝土相同。

3 结语

针对本工程有压隧洞情况，隧洞衬砌混凝土全部采用全断面一次衬砌，其中平洞和斜井采用针梁钢模，调压井采用滑模进行混凝土衬砌。通过合理布设混凝土输送泵位置等措施有效地确保了混凝土的运输和入仓，同时对混凝土施工采取严格控制，加强了质量和安全控制，取得了较好的效果。

［1］孔祥春．有压隧洞预应力混凝土衬砌工艺的研究与应用［J］．中国科技信息，2013(04)．

［2］孙中宏;崔风营．胶东调水有压圆形隧洞混凝土衬砌施工［J］．山东水利，2010(07)．

［3］晏军．压力隧洞双圈无粘结预应力混凝土衬砌施工技术［J］．内江科技，2011(03)．