譚冬明

(大唐觀音巖水電開發(fā)有限公司,云南昆明 650000)

1 概 述

廣西紅水河龍灘水電站裝機(jī) 9×70萬千瓦。左岸地下引水發(fā)電系統(tǒng)由引水系統(tǒng)、廠房系統(tǒng)、尾水系統(tǒng)三大系統(tǒng)組成,大小洞室共 119條,工程規(guī)模巨大,設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)混凝土方量為 68.8萬 m3,鋼筋為 4.4萬 t。其中引水隧洞采用單機(jī)單管的引水方式,包含有上平段、上彎段、斜井段(⑦～⑨引水洞為豎井段)、下彎段及下平段。引水隧洞開挖直徑 11.40 m的圓形斷面,襯砌厚度為 60 c m,襯砌后凈斷面直徑為 10.0 m。尾水系統(tǒng)由 9條尾水支洞、3個(gè)長(zhǎng)廊阻抗式調(diào)壓井、2個(gè)“三合一”的“卜”行岔洞、三條圓型尾水隧洞和尾水出口等建筑物組成,其中三條圓型尾水隧洞典型開挖斷面尺寸為 φ 22.8 m,襯砌厚度為 80 c m,襯砌后凈空尺寸為 φ 21 m,尾水支洞為底圓城門洞型,襯砌厚度為 100 c m,凈空斷面尺寸 12 m×18 m(長(zhǎng) ×寬)。

針對(duì)龍灘水電站隧洞混凝土結(jié)構(gòu)及布置特點(diǎn),在混凝土施工中針對(duì)不同部位采用了不同的施工方案。對(duì)于形式單一,結(jié)構(gòu)規(guī)則的斜豎井混凝土采用了全斷面滑模技術(shù),對(duì)于形式多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的電纜豎井混凝土采用組合定型模板,人工平倉(cāng)分層澆筑;平洞混凝土根據(jù)不同部位采用相應(yīng)的施工方案,底拱 120°范圍內(nèi)為解決水汽泡問題,采用人工翻模施工技術(shù);邊頂拱混凝土襯砌采用定型拱架、定型模板,滿堂鋼管腳手架管支撐,人工分段澆筑;尾水隧洞和尾水支洞直段邊頂拱則采用移動(dòng)式鋼模臺(tái)車襯砌施工技術(shù)。

2 斜、豎井滑模施工方法

2.1 斜井滑模施工

龍灘地下廠房引水系統(tǒng)④～⑥引水隧洞斜井,與水平交角為 50°,襯砌后直徑為 10.0 m,是目前國(guó)內(nèi)斷面最大的地下引水隧洞斜井。其襯砌厚度僅為 60 c m,每條斜井長(zhǎng)度約 80～100 m,斜井進(jìn)口布置在進(jìn)水口邊坡上,猶如懸在半空。其主要特點(diǎn)是斷面大、襯砌厚度小、施工難度大、長(zhǎng)度適中,且引水隧洞斜井混凝土襯砌完后才能進(jìn)行進(jìn)口段壓力鋼管的安裝,從而直接影響進(jìn)水口壩段混凝土澆筑。如何實(shí)現(xiàn)引水隧洞斜井快速安全施工,提前或按期向相鄰標(biāo)段進(jìn)口交面是該部位混凝土襯砌需要解決的技術(shù)問題。經(jīng)分析論證,在④～⑥引水斜井混凝土襯砌中采用全斷面滑模施工技術(shù),有效地解決了大斷面斜井混凝土施工的技術(shù)難題,確保了斜井混凝土施工過程中的安全及進(jìn)度要求。

2.1.1 滑模結(jié)構(gòu)及工作原理

圖 1 斜井滑模布置圖

斜井全斷面滑模主要由以下幾部分組成:行走系統(tǒng)(包括軌道和行走輪組)、牽引系統(tǒng)、模板組、中梁、上平臺(tái)、主平臺(tái)、懸掛平臺(tái)、尾部平臺(tái)等,整個(gè)滑模系統(tǒng)總重量(包含中梁)為 36.7 t。滑模牽引系統(tǒng)主要由牽引支架梁、鋼絞線、液壓爬升千斤頂(型號(hào)為 T S D 40)和油泵組成。牽引支架梁采用 4根Ⅰ63a工字鋼(2根為一組)加工而成,工字鋼兩端固定在井壁的鋼筋混凝土基礎(chǔ)上(工字鋼兩端與鋼筋混凝土基礎(chǔ)上的預(yù)埋鋼板進(jìn)行焊接連接)。整個(gè)系統(tǒng)共布置 4組(每組 4根)直徑15.3 m m的 1 860級(jí)高強(qiáng)度低松弛無粘結(jié)鋼絞線,兩端分別與工字鋼和滑模中梁進(jìn)行聯(lián)接(鋼絞線與兩端的聯(lián)接均采用預(yù)應(yīng)力錨具進(jìn)行斜井滑模的滑升,主要是利用液壓滑升系統(tǒng)進(jìn)行。液壓滑升系統(tǒng)一端固定于布置在上彎段的牽引鋼支架上,鋼支架布置在鋼筋混凝土支墩上;另一端(含有液壓爬升千斤頂)固定在中梁上,中間通過鋼絞線連接,當(dāng)混凝土的強(qiáng)度具備滑升條件時(shí),啟動(dòng)液壓系統(tǒng),利用液壓千斤頂在鋼絞線上的爬行從而帶動(dòng)滑模一起向上運(yùn)動(dòng)來完成模板的滑升。

2.1.2 滑模混凝土施工

(1)模板滑升

當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到0.1～0.3 M P a時(shí),模板即可進(jìn)行滑升,滑升時(shí)靠布置在模板上的 4組T S D 40型液壓千斤頂進(jìn)行牽引滑升。每次滑升時(shí)間間隔控制在 45～60分鐘左右,每次滑升距離以10～20 c m為宜,以減少每次滑升距離過大造成的混凝土面不光滑、漏漿及時(shí)間過長(zhǎng)致使滑升阻力過大。在正?；?每天滑升距離控制在4～5 m,這樣有利于滑?；炷恋馁|(zhì)量控制。

(2)模板滑升控制和糾正

a、滑?；础岸鄤?dòng)多控”的原則進(jìn)行?；^程中經(jīng)常用水平儀檢查模板高度方向是否外在同一水平面上,用吊重錘法檢查模板中心是否偏離了底板軌道中心線,若發(fā)生偏離,應(yīng)及時(shí)用手拉葫蘆或液壓千斤頂進(jìn)行調(diào)整,并在混凝土澆筑過程中,滑模每滑升 5.0 m,由測(cè)量隊(duì)系統(tǒng)的檢查一次已成型混凝土的斷面體型和軸線偏差,確?；３尚统叽?。

b、在中梁不動(dòng)的狀態(tài)下始終用 2只 5 t手動(dòng)葫蘆將中梁與底板軌道及插筋相連,防止中梁前端向上翹起。

c、由于模板靠導(dǎo)向軌道進(jìn)行滑升,因此,軌道安裝時(shí)必須保證軌道的安裝精度,澆筑混凝土梁來固定軌道,保證軌道不發(fā)生偏移、跳軌。

d、混凝土澆筑過程中必須保證下料均勻,兩側(cè)高差最大不得大于 30 c m,并及時(shí)進(jìn)行分料,當(dāng)因下料出現(xiàn)模板偏移時(shí),應(yīng)改變?nèi)雮}(cāng)順序,并用手拉葫蘆、絲桿或千斤頂進(jìn)行調(diào)整校核。

(3)抹面與養(yǎng)護(hù)

a、模板滑升后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行抹面,滑后拉裂、坍塌部位,要仔細(xì)處理,多壓幾遍,保證接觸良好。

b、待初次滑升段混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后,采用灑水養(yǎng)護(hù)方式進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)。距滑模底部 2 m以外的混凝土應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù),每 2小時(shí)灑水 1次,該工作貫穿整個(gè)斜井滑模澆筑全過程,并在滑?；炷翝仓Y(jié)束后還應(yīng)持續(xù)一段時(shí)間,確?；炷帘砻娌怀霈F(xiàn)或少出現(xiàn)裂縫。

2.2 豎井滑模施工

龍灘水電站引水系統(tǒng)布置結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則的 3條豎井,即⑦～⑨引水豎井和排煙豎井,為直徑10 m圓形斷面,襯砌厚度為 60 c m,長(zhǎng)度為 36 m～51 m。由于豎井具有襯砌結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則、混凝土方量大,材料運(yùn)輸困難、安全、質(zhì)量問題突出,施工難度大等特點(diǎn),為從根本上避免豎井混凝土施工中存在的上述難題,結(jié)合以往類似經(jīng)驗(yàn),施工中采用了爬桿埋入式滑模施工技術(shù),設(shè)計(jì)并制作了特大型圓形豎井滑模。有效地解決了常規(guī)豎井混凝土施工中的存在的問題,確保了豎井混凝土的施工質(zhì)量和施工安全。

2.2.1 滑模結(jié)構(gòu)及工作原理

圖 2 豎井滑模布圖

2.2.2 豎井混凝土施工

豎井滑模混凝土的施工方法與斜井混凝土施工方法基本一致,混凝土入倉(cāng)采用溜管 +M y b o x緩降器入倉(cāng)方式,豎井滑模糾偏措施主要采用:每次滑升后用水平管量測(cè)滑模是否在同一水平面上,如不在同一平面則在下一次滑升中及時(shí)糾偏,每滑升 5 m利用井口設(shè)置的重吊錘進(jìn)行量側(cè),確?；２怀霈F(xiàn)整體偏離,控制模板在整個(gè)滑升過程中的襯砌體型滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求。

3 平洞混凝土施工技術(shù)

龍灘水電站左岸地下引水發(fā)電系統(tǒng)流道部分隧洞設(shè)計(jì)有體型規(guī)格不一、長(zhǎng)度不同的洞室結(jié)構(gòu),包括有引水上、下平段,尾水?dāng)U散段,尾支漸變段、尾水支(岔)洞等,其中引水上下平洞襯砌后為直徑 10 m的圓形隧洞,尾水?dāng)U散段襯砌后為方型漸變?yōu)閮蓷l小底圓 R=2.5 m的城門洞型,尾水隧洞襯砌后為直徑 21 m的圓形隧洞。根據(jù)流道隧洞部分平洞結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及相應(yīng)的工期進(jìn)度要求,平洞混凝土施工采用了多種技術(shù)綜合施工,有效地解決了大斷面平洞混凝土施工的技術(shù)難題,消除了平洞混凝土施工過程中的常見病。

3.1 底板混凝土施工

流道部位平洞底板混凝土全部采用方便快捷的定型組合式翻轉(zhuǎn)模板施工技術(shù),圓型、方型和城門洞型底板混凝土全部采用小翻模施工,圓型洞室底板混凝土翻模為底拱 120°范圍。方型、城門洞型底板混凝土翻模高度從 0.9～2.5 m范圍,由于大斷面平洞底板翻模施工技術(shù)在以往工程中實(shí)踐不多,這里主要對(duì)特大斷面圓型洞室(直徑 21 m)的底拱翻模技術(shù)進(jìn)行闡述。直徑 21 m圓型洞室底拱 120°范圍翻模分為三部份:左右各 32.74°為立模范圍、中間剩余 54.52°范圍為不立模。立模段模板為弧長(zhǎng) 1.5 m、寬度為 1.0 m,同一斷面左右兩邊各由 4塊模板組合安裝,底拱小翻模主要由模板、背肋、拉筋、樣架、刮軌及支架等組成。模板面板厚 3 m m,高 55 m m,每塊模板長(zhǎng) 1.2 m,模板相互間用∪形卡相連。背肋緊貼模板內(nèi)肋,以便通過拉筋把模板拉緊固定。背肋分為橫向和縱向,橫向?yàn)?1.5″鋼管,縱向?yàn)?5×10 c m方鋼,間距 60 c m。刮板導(dǎo)軌用 φ 25圓鋼通過可調(diào)螺桿與底板鋼筋固定,混凝土平整后把導(dǎo)軌取出,人工抹平。底拱翻?；炷潦┕こ绦?yàn)槭┕こ绦蛑饕?扎筋→立?！Ｕ鷿仓絺}(cāng)振搗→翻?！妗０逡蒲b。

圖 3 底拱翻模布置圖

3.1.1 直徑 21 m圓形洞室底板混凝土翻模主要控制措施

(1)塌落度控制混凝土澆筑采用泵送分層平鋪入倉(cāng),澆筑層厚控制在 50 c m以內(nèi),混凝土塌落度嚴(yán)格控制在 10～14 c m之間。

(2)澆筑順序先進(jìn)行底部不立模段混凝土的澆筑,然后澆筑立模段混凝土,為防止立模段混凝土澆筑時(shí)大量混凝土從不立模處溢出,可以在第一層立模段混凝土具備翻模強(qiáng)度后才進(jìn)行澆筑,兩層不立模段混凝土的澆筑可以均勻同步上升(也可不對(duì)稱上升)。

(3)平倉(cāng)振搗混凝土入倉(cāng)后,骨料有堆積的地方采用人工及時(shí)平倉(cāng)分料及振搗;振搗棒作業(yè)時(shí)要求“快插慢退”,振搗以混凝土不再冒氣泡且表面泛漿為宜。

(4)接縫部位處理收倉(cāng)后,邊墻混凝土的澆筑高度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)高程,且翻模后需拉線修直,確保底板與邊頂拱鋼模臺(tái)車之間的結(jié)合部位平整順直。

(5)翻模抹面當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到 0.2～0.3 M P a時(shí),按混凝土澆筑順序把模板逐塊翻起,然后用泥鏟把殘留于反弧段混凝土表面的水汽泡、麻面及錯(cuò)臺(tái)等進(jìn)行抹平、壓光,消除表面缺陷,且抹面時(shí)要求用原漿進(jìn)行抹面。

大斷面底拱翻模技術(shù)改變了以往底拱混凝土施工的常規(guī)方法,雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,機(jī)械化程度低,但由于適合地下洞室施工的特點(diǎn),特別是在隧洞長(zhǎng)度短、體形變化大、底拱與邊頂同步作業(yè)時(shí),具有較大的靈活性及優(yōu)越性。

3.2 平洞邊頂混凝土施工

平洞部分邊頂拱混凝土襯砌主要采用穿行式鋼模臺(tái)車技術(shù)一次襯砌成型技術(shù)、簡(jiǎn)易臺(tái)車配合移動(dòng)式腳手架施工技術(shù)以及 12×18 m車架式鋼模臺(tái)車一次襯砌成型施工技術(shù)。由于特大斷面(直徑 21 m)穿行式鋼模臺(tái)車邊頂拱一次襯砌成型混凝土施工技術(shù)在國(guó)內(nèi)尚屬空白,因此,這里主要針對(duì)尾水隧洞特大圓型洞室混凝土施工技術(shù)作重點(diǎn)闡述。

圖 4 鋼模臺(tái)車剖面圖

3.2.1 特大斷面穿行式鋼模臺(tái)車結(jié)構(gòu)及工作原理

直徑 21 m穿行式鋼模臺(tái)車主要由:行走機(jī)構(gòu)、臺(tái)車架、橫送裝置、托架、模板組、手動(dòng)撐桿、平臺(tái)、液壓系統(tǒng)等組成,臺(tái)車總重為 250.0 t。臺(tái)車結(jié)構(gòu)通過托架、液壓垂直千斤頂和橫向移動(dòng)裝置承受鋼模澆筑、脫模、拆除和運(yùn)輸荷載,鋼模臺(tái)車?yán)迷诘装逡岩r砌好的混凝土上安裝的箱梁軌道作為行走支架,當(dāng)鋼模臺(tái)車安裝結(jié)束運(yùn)行到位后,轉(zhuǎn)動(dòng)夾軌器絲桿,使夾軌器夾緊軌道;調(diào)節(jié)橫送液壓油缸,使模板的中心線與隧洞的斷面軸心線重合。調(diào)節(jié)頂模油缸,使頂模達(dá)到隧洞的設(shè)計(jì)高度。伸側(cè)模油缸,使模板達(dá)到洞子的設(shè)計(jì)寬度。頂緊上、下豎向撐桿及手動(dòng)撐桿,保證每根撐桿在頂緊時(shí)應(yīng)做到受力基本均勻一致。

3.2.2 混凝土施工

3.2.2 .1 分塊長(zhǎng)度

直徑 21 m尾水隧洞標(biāo)準(zhǔn)段邊頂拱混凝土每塊襯砌長(zhǎng)度為 10.0 m。

3.2.2 .2 混凝土施工控制措施

(1)鋼模臺(tái)車在混凝土澆筑之前應(yīng)進(jìn)行精煉油脫模劑的涂涮,以免拆模時(shí)混凝土表面發(fā)生掉皮。臺(tái)車周邊與已澆混凝土的柔性搭接處必須用鋼楔(或木楔)撐緊,以保證新老混凝土平順搭接,避免錯(cuò)臺(tái),先澆塊混凝土搭接處為“軟搭接”,即用臺(tái)車“裙邊”搭接在上一塊混凝土施工縫處。為防止搭接處漏漿,必要時(shí)臺(tái)車將高彈性塑料泡沫板頂緊先澆塊混凝土面。

(2)混凝土澆筑應(yīng)從低到高分層進(jìn)行,先從左、右兩側(cè)掛溜筒下料,要求下料高度不超過 2 m。頂拱下料處用彩條布鋪蓋,以免混凝土散落在模板上。臺(tái)車澆筑應(yīng)左右兩側(cè)同時(shí)下料。180°線以下澆筑,應(yīng)連續(xù)快速,頂拱部位應(yīng)適當(dāng)控制混凝土上升速度。

(3)根據(jù)尾水隧洞施工特點(diǎn)鋼模臺(tái)車頂拱部位混凝土采用“退管法”澆筑,導(dǎo)管從頂拱水平進(jìn)入倉(cāng)內(nèi),用 90°度彎管向兩邊分叉,倉(cāng)內(nèi)導(dǎo)管應(yīng)采用 1m短管,以便拆接,最后利用預(yù)留排氣管進(jìn)行逐步退管澆筑封拱。兩側(cè) 180°以下模板要求加強(qiáng)振搗,直到模板底部翻出的混凝土幾乎不含氣泡為止。封拱時(shí),根據(jù)施工實(shí)際情況在頂拱一側(cè)預(yù)埋自制混凝土泵管,待下一倉(cāng)澆筑時(shí)一并回填澆筑飽滿。

3.2.2 .3 臺(tái)車混凝土澆筑主要控制難點(diǎn)及改善措施

(1)為防止錯(cuò)臺(tái)在臺(tái)車就位時(shí)應(yīng)保證與先澆塊混凝土搭接處為“軟搭接”,即用臺(tái)車“裙邊”搭接在上一塊混凝土施工縫處,為防止搭接處漏漿必要時(shí)臺(tái)車將高彈性塑料泡沫板頂緊先澆塊混凝土面。

圖 5 排氣管布置圖

(2)為了保證臺(tái)車 180°線以下混凝土澆筑飽滿、密實(shí),防止水氣泡、水波紋現(xiàn)象的發(fā)生,可采用的方案有:①、可在臺(tái)車模板內(nèi)側(cè)面每隔 1.5～2.0 m安裝一臺(tái)附著式振搗器,并加強(qiáng)對(duì)該部位的插入式振動(dòng)器振搗,為了避免附著式振搗器產(chǎn)生共振,應(yīng)將附著式振搗器間隔設(shè)置同組啟動(dòng)開關(guān);②、控制混凝土上升速度,盡可能降低混凝土塌落度,保證良好的和易性,避免泌水現(xiàn)象;③、180°腰線以下混凝土振搗時(shí)間不宜過長(zhǎng),出現(xiàn)過振而形成泛砂現(xiàn)象。

(3)為防止頂拱超挖部位“退管法”回填澆筑形成封閉氣室,隨著混凝土泵不斷的輸送混凝土而造成氣室內(nèi)壓力過高發(fā)生臺(tái)車破壞性的變形,應(yīng)按附圖原則在頂拱超挖最大的部位提前埋設(shè)排氣管。

4 結(jié) 語(yǔ)

龍灘水電站洞室型式有世界級(jí)地下廠房、超深豎井、國(guó)內(nèi)斷面最大的斜井和尾水隧洞,也有直徑約 12 m的一般隧洞和斷面較小的廓道,幾乎概括了地下引水發(fā)電系統(tǒng)洞室群的全部類型,具有較強(qiáng)的代表性。要確保隧洞混凝土施工質(zhì)量和進(jìn)度,部分經(jīng)驗(yàn)可以供其它類似工程借鑒。其中隧洞斜豎井襯砌混凝土運(yùn)用滑模施工技術(shù)具有速度快、成型好、安全性和總體效益高等特點(diǎn),建議類似工程斜豎井混凝土施工優(yōu)先考慮采用滑模技術(shù)。穿行式鋼模臺(tái)車技術(shù)適用于大斷面、長(zhǎng)洞室施工,移動(dòng)式簡(jiǎn)易臺(tái)車可廣泛運(yùn)用于大斷面、短洞室的頂拱混凝土施工、鋼筋綁扎,通過臺(tái)車帶動(dòng)承重排架(平臺(tái))在軌道上的移動(dòng),可以避免混凝土承重排架重復(fù)搭拆,具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)等特點(diǎn)。平洞翻模施工技術(shù)普遍運(yùn)用于底拱混凝土施工,具有靈活性強(qiáng)、技術(shù)難度低、操作工藝簡(jiǎn)單有效、施工進(jìn)度快、混凝土平整度高且能徹底解決了底板澆筑脫空現(xiàn)象和解決了底拱水氣泡問題,既能降低施工成本又能提高底拱混凝土質(zhì)量。在隧洞混凝土施工中要嚴(yán)格控制混凝土澆筑溫度,采取必要措施控制混凝土最高溫升,合理選擇澆筑爬升速度、澆筑分塊長(zhǎng)度和澆筑層厚度,盡量避免混凝土裂縫產(chǎn)生?；炷潦┕な且粋€(gè)系統(tǒng)工程,要嚴(yán)格控制每一道施工工序、工藝,做到精細(xì)化管理施工,這樣混凝土才能達(dá)到內(nèi)實(shí)外光,保證混凝土施工質(zhì)量。