譚 虓 隆

(中國水利水電第七工程局有限公司， 四川 成都 610081)

1 工程概述

俄公堡水電站位于四川省木里縣境內(nèi)的木里河上，為低閘引水式電站，其上一級為沙灣水電站，下一級為固增水電站。取水樞紐位于沙灣水電站廠房下游約2.5 km處，于左岸取水后經(jīng)長度約為14.8 km的引水隧洞引水至小溝河附近的廠址區(qū)建廠發(fā)電。引水隧洞在引14+382.42～14+422.21區(qū)間為45.59°的圓弧段，圓弧半徑為50 m，圓弧段長39.79 m(圖1)。該圓弧段巖體為Ⅴ類圍巖，設(shè)計開挖斷面半徑R=4.6 m，混凝土襯砌厚度為60 cm，襯砌成型后為直徑8 m的圓形過水?dāng)嗝妗?/p>

圖1 引水隧洞圓弧段平面圖

2 引水隧洞混凝土襯砌施工方案

2.1 混凝土襯砌設(shè)計型式

引水隧洞共分四種圍巖混凝土襯砌方式，Ⅱ類圍巖段隧洞采用鋼筋掛網(wǎng)、噴15 cm厚的C20混凝土進(jìn)行永久支護(hù)，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類圍巖洞段采用C20鋼筋混凝土襯砌，其中Ⅲ類圍巖襯砌厚度為30 cm，Ⅳ類圍巖襯砌厚度為50 cm，Ⅴ類圍巖襯砌厚度為60 cm。對Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類圍巖洞段頂拱120°范圍內(nèi)進(jìn)行回填灌漿，Ⅳ、Ⅴ類圍巖洞段全斷面采用固結(jié)灌漿，全斷面布置12個孔，排距3 m，孔深深入基巖5 m，固結(jié)灌漿孔兼回填灌漿孔。不同圍巖類別間設(shè)置永久縫，相同圍巖類別永久縫分段長度為48 m，縫寬2 cm，采用GB651型橡膠止水帶止水，填縫材料采用聚苯乙烯泡沫板，橡膠止水帶距離迎水面20 cm?；炷撩扛?2 m設(shè)置一道施工縫，鋼筋不穿過施工縫，縫面涂刷生石灰水，設(shè)置GB653橡膠止水帶。

2.2 隧洞平段混凝土襯砌施工方案

根據(jù)業(yè)主在招標(biāo)階段的要求，引水隧洞混凝土襯砌必須采用12 m長的針梁式鋼模臺車，以保證混凝土襯砌的質(zhì)量。

鋼模臺車設(shè)計為圓型，襯砌一個循環(huán)的工作長度為12 m。

臺車由模板總成、托架總成、平移機(jī)構(gòu)、門架總成、主從行走機(jī)構(gòu)、側(cè)向液壓油缸、側(cè)向支承千斤、托架支承千斤、門架支承千斤、針梁等組成(圖2)。

(1)模板總成：模板由一塊頂模及每邊兩塊邊模構(gòu)成橫斷面，邊模與頂模通過鉸耳軸聯(lián)接。邊模分成一塊直模、一塊弧模，兩塊模板之間通過鉸耳軸聯(lián)接。每節(jié)模板的寬度為1.5 m，由多節(jié)組合而成，縱向由8節(jié)組合成12 m襯砌長度，模板之間皆由螺栓聯(lián)接。模板上開有呈品字型排列的工作窗，頂部安裝有與輸送泵接口的注漿裝置。模板厚度為6～8 mm，各加強(qiáng)筋采用75 mm×6mm的角鋼，間距250 mm。

圖2 針梁式鋼模臺車組成示意圖

(2)托架總成：托架主要承受澆筑時上部混凝土及模板的自重，其上承模板，下部通過液壓油缸和支承千斤傳力于門架。托架由四根縱梁、兩根邊橫梁、多根中橫梁及立柱組成。縱梁由鋼板焊接成工字形截面(500 mm×300 mm)；邊橫梁及多根中橫梁由25b工字鋼制做；立柱由18#工字鋼制做。

(3)平移機(jī)構(gòu)：鋼模臺車的平移機(jī)構(gòu)前后各一套，支承在門架邊橫梁上。平移小車上的液壓油缸(GE200/80-300，8個)與托架縱梁相連，通過油缸的收縮來調(diào)整模板的豎向定位及脫模，其調(diào)整行程為300 mm，工作油壓為160 kg/cm2；水平方向上的油缸(GE100/63-400，4個)用來調(diào)整模板的襯砌中心與隧洞中心是否對中，左右可調(diào)行程為200 mm，工作油壓為160 kg/cm2。

(4)門架總成：門架是整個臺車的主要承重構(gòu)件，由橫梁、立柱及縱梁通過螺栓聯(lián)接而成，各橫梁及立柱間通過聯(lián)接梁及斜拉桿聯(lián)接。液壓臺車的主要結(jié)構(gòu)件由鋼板(厚14 mm)焊接。門架橫梁由鋼板焊接成工字形截面(450 mm×300 mm)；立柱同樣由鋼板焊接成工字形截面(500 mm×300 mm)；縱梁采用箱形截面(800 mm×500 mm)焊接而成。由于門架高度較高，為保證整個門架的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，在門架的主橫梁下增加了兩根輔助橫梁，主橫梁與輔助橫梁間由20b工字鋼聯(lián)接成空間框架，既保證了立柱的壓桿穩(wěn)定性，又能在側(cè)向壓力的作用下有足夠的剛度；門架及立柱間的各聯(lián)接梁采用18#工字鋼。

(5)主動行走機(jī)構(gòu)：由于臺車自重較大，因此其行走機(jī)構(gòu)采用四輪驅(qū)動。驅(qū)動輪鉸接在門架縱梁上。行走機(jī)構(gòu)由Y型電機(jī)(電機(jī)總功率為4×15 kW)驅(qū)動一級齒輪減速后，再通過兩級鏈條減速，其行走速度為8 m/min，行走輪直徑為300 mm。

(6)側(cè)向液壓油缸：側(cè)向液壓油缸的主要作用是為模板脫模，同時起支承模板的作用，側(cè)向脫模油缸在左右兩側(cè)對稱布置，每側(cè)上、下兩層各布置了3組油缸(GE80/70-400)，油缸工作油壓為160 kg/cm2，共選用12個側(cè)向脫模油缸，其調(diào)整行程為400 mm。

(7)側(cè)向螺旋千斤：安裝在門架上的螺旋千斤的作用是支承、調(diào)節(jié)模板位置，承受灌筑混凝土?xí)r產(chǎn)生的壓力。螺桿直徑為60 mm，其調(diào)整行程為400 mm。

(8)托架支承千斤：其主要作用為改善澆筑混凝土?xí)r托架縱梁的受力條件，保證托架的可靠和穩(wěn)定。螺桿直徑為100 mm，其調(diào)整行程為400 mm。

(9)門架支承千斤：其聯(lián)接在門架縱梁下面，臺車工作時，它頂在軌道面上，承受臺車和混凝土的重量，改善門架縱梁的受力條件，保證臺車工作時門架的穩(wěn)定。螺桿直徑為100 mm，其調(diào)整行程為200 mm。

2.3 隧洞圓弧段混凝土襯砌施工方案

引水隧洞圓弧段全長39.79 m，針梁式鋼模臺車針梁全長為29 m，臺車無法自行通過圓弧段，在襯砌完隧洞直段后，將鋼模臺車拆除至圓弧段下游，隧洞圓弧段則采用普通鋼模板進(jìn)行襯砌。

先采用3015和1015模板拼裝，澆筑隧洞底部120°范圍內(nèi)的仰拱。當(dāng)仰拱混凝土達(dá)到7 d強(qiáng)度后，搭設(shè)80 cm×100 cm×100 cm的滿堂腳手架，腳手架采用φ48鋼管，鋼管采用扣件進(jìn)行連接。剩余240°范圍隧洞的襯砌采用φ28鋼筋加工成圓弧形狀，利用3015、1015模板以及3 cm厚木模板組合拼裝成隧洞設(shè)計斷面。在仰拱和頂拱混凝土接合面施工縫上安裝GB653橡膠止水帶(圖3)。

圖3 隧洞圓弧段混凝土襯砌方案

3 引水隧洞圓弧段混凝土襯砌施工方案的調(diào)整

3.1 方案調(diào)整的原因

(1)引水隧洞進(jìn)口底板高程為2 297.6 m，出口底板高程為2 273.1 m，全長14.8 km，為圓形有壓隧洞，比降約為1.65‰，引用流量為191.1 m3/s。因隧洞內(nèi)水流流量與流速偏大，在引水隧洞混凝土襯砌施工前，設(shè)計發(fā)出技術(shù)要求文件，要求施工中嚴(yán)格控制，不允許出現(xiàn)順?biāo)鞣较虻氖┕たp。

(2)鑒于俄公堡水電站為木里河流域較早立項的水電站，是木里河流域一庫六級電站的排頭兵，業(yè)主對其給予了極大的關(guān)注，在混凝土外觀質(zhì)量上提出了很高的要求，以四川省“天府杯”質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為俄公堡水電站施工的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。因此，減少引水隧洞混凝土蜂窩、麻面、錯臺、掛簾以及施工中可以避免的施工縫是不得不考慮的因素。

3.2 方案論證

引水隧洞圓弧段全長39.79 m，設(shè)計定義為Ⅴ類圍巖，開挖成形洞徑為9.5 m，一次噴錨支護(hù)后成洞洞徑為9.2 m，29 m長針梁式鋼模臺車若直接行走針梁將伸入隧洞外弧巖石內(nèi)方能通過，鋼模臺車直接通過圓弧段不可行。

最終決定對圓弧段進(jìn)行擴(kuò)挖，將圓弧段擴(kuò)挖成橢圓，即外弧向外擴(kuò)挖3 m，內(nèi)弧向圓心方向擴(kuò)挖3 m，隧洞頂部與底部直徑保持不變，擴(kuò)挖后鋼模臺車可直接通過圓弧段，圓弧段也可澆筑成12 m長的分倉單元。但對圓弧段實施擴(kuò)挖有以下問題不能解決：

(1)該引水隧洞圓弧段有一滲水點，前期開挖階段隧洞頂部曾發(fā)生過塌方，后經(jīng)混凝土回填并增加型鋼支撐才完成塌方段封閉。若對圓弧段內(nèi)外弧進(jìn)行擴(kuò)挖，必須拆除現(xiàn)有型鋼支撐，同時增加隧洞頂板跨度，存在頂板巖石失穩(wěn)而發(fā)生再次塌方的危險。

(2)圓弧段設(shè)計外弧半徑為54 m，內(nèi)弧半徑為46 m。擴(kuò)挖后鋼模臺車雖能直接行走，但混凝土分倉長度為12 m，將圓弧段變成為連續(xù)12 m長的折線，弦高達(dá)32 cm，即外弧弦中心脫離外弧32 cm，內(nèi)弧侵占設(shè)計結(jié)構(gòu)線32 cm，從而形成了很大的視覺差異，不能滿足外觀質(zhì)量要求。

綜合考慮以上因素，最終認(rèn)為只有對現(xiàn)有鋼模臺車進(jìn)行改裝為切實可行的辦法。

3.3 方案的實施

鋼模臺車改裝場地：引水隧洞圓弧段起始樁號為引14+382.42，在進(jìn)入圓弧段前23.94 m平段停止混凝土襯砌，將該平段作為鋼模臺車的改裝場地。在改裝洞段，為了給模板拆卸吊裝提供施工空間，對S=12 m長的洞段底部進(jìn)行了擴(kuò)挖，擴(kuò)挖深度為1 m。

鋼模臺車的改裝：鋼模臺車模板全長為12 m，由8節(jié)1.5 m長的面板組合而成，模板之間皆由螺栓聯(lián)接。為滿足圓弧段施工需要，拆除了4節(jié)面板，使模板全長變?yōu)? m。臺車針梁原長度為29 m，在拆除了可伸縮部分后，改裝后的針梁長度減少為15 m。經(jīng)過改裝，鋼模臺車全長為15 m，面板長度為6 m，可完全自行通過隧洞圓弧段。

方案的實施：將鋼模臺車改裝的平段一同納入隧洞圓弧段進(jìn)行混凝土襯砌施工，調(diào)整后的隧洞圓弧段共分為12個澆筑單元。該引水隧洞為雙層結(jié)構(gòu)鋼筋，為盡可能的為鋼模臺車提供活動空間，將結(jié)構(gòu)的內(nèi)層鋼筋半徑擴(kuò)大了20 cm。臺車行走按照隧洞中心軸線行走，然后以臺車針梁為軸向圓心方向旋轉(zhuǎn)6°，使鋼模臺車模板面板能夠充分就位。澆筑單元的分倉線為發(fā)散型，從圓心指向外弧。由于鋼模臺車面板長度為6 m，每次移動就位時在外弧搭接15 cm，以保證每次外弧襯砌長度為5.85 m。臺車面板在內(nèi)弧面搭接57.3 cm，內(nèi)弧襯砌長度在4.98～5.85 m之間。由于采用鋼模臺車襯砌引水隧洞圓弧段，混凝土外觀質(zhì)量達(dá)到了與平段相同的效果。因鋼模臺車面板從12m長改裝為6m長，增加了混凝土襯砌分倉單元，但施工完成后圓弧成形效果較好，外弧中心僅脫離設(shè)計結(jié)構(gòu)線8cm，內(nèi)弧也僅侵占設(shè)計結(jié)構(gòu)線8cm，圓弧段整體折線從視覺上不明顯。如此實施，減少了采用組合鋼模板二次澆筑成型形成的順?biāo)鞣较虻膬蓷l水平施工縫，滿足了設(shè)計要求。

4 方案調(diào)整后的混凝土襯砌效果

5 結(jié) 語

俄公堡水電站引水隧洞采用改裝后的鋼模臺車運用于圓弧段的實例，解決了施工中的技術(shù)難題，節(jié)約了費用，滿足了設(shè)計要求，達(dá)到了業(yè)主對工程的質(zhì)量要求，取得了較好的效果！

作者簡介:

譚虓隆(1981-)，男，重慶開縣人，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作.