李 功 強(qiáng)

(國電四川發(fā)電有限公司，四川 成都 610041)

1 工程概況

松林河洪一水電站樞紐位于四川省雅安市石棉縣蟹螺鄉(xiāng)的木拉灣和甘孜州九龍縣洪壩鄉(xiāng)的濱東境內(nèi)的松林河次源洪壩河上，是洪壩河規(guī)劃梯級開發(fā)中的第三級水電站，電站廠址距石棉縣城約30 km，距成都市公路里程約351 km。洪一水電站為單一的引水發(fā)電開發(fā)的水電工程項目。電站具有日調(diào)節(jié)功能，電站裝機(jī)容量80 MW，設(shè)計水頭312 m，最大水頭328.4 m。主要建筑物由取水樞紐、引水隧洞、壓力前池、壓力管道(含斜井段和豎井段)和發(fā)電廠房等組成。

洪一水電站壓力管道布置在壓力前池進(jìn)水室末端，直徑為2.8 m。平面布置上設(shè)有1個彎道，轉(zhuǎn)彎半徑10 m，進(jìn)口設(shè)漏斗式進(jìn)水口，管道為埋管布置。壓力管道分為豎井段與斜井段，其中豎井段高度225.8 m，壓力管道(圓形斷面)開挖直徑4 m，鋼管直徑2.8 m，鋼管與混凝土之間回填60 cm厚C20混凝土。豎井底部以圓弧形式接斜井，斜井為4 m×4 m的城門洞型開挖斷面,坡度15%,距離4#施工支洞長438 m(如圖1、圖2所示)。本工程豎井在同類工程中具有斷面小、垂直高差大、地下水豐富等典型特點。

圖1 壓力管道平面布置圖

圖2 壓力管道剖面圖

2 施工特點

(1)該豎井施工斷面小，開挖直徑4 m，壓力鋼管直徑2.8 m，壓力鋼管與井壁間回填混凝土厚度僅60 cm，施工場面狹窄。

(2)垂直高差大，采用溜管方式進(jìn)行混凝土入倉澆筑容易造成骨料分離。

(3)豎井內(nèi)滲水量大，施工條件惡劣。

(4)由于豎井底部斜管長約440 m，坡度達(dá)15%，而斷面又小，加之本工程施工工期緊張，斜管和豎井必須同時施工，豎井混凝土澆筑不具備從井底自下而上施工條件。

3 主要施工技術(shù)方案

針對本工程施工特點，在施工技術(shù)方案制定上，主要對混凝土垂直入倉措施和施工人員在井內(nèi)施工安全等進(jìn)行了分析和論證。為避免在井內(nèi)進(jìn)行混凝土振搗作業(yè)與井口入倉作業(yè)立體交叉引發(fā)安全事故，采用了不需要入倉振搗的自密實混凝土。針對混凝土垂直入倉，主要從如何減少骨料分離確保質(zhì)量方面進(jìn)行了仔細(xì)的分析和研究。

3.1 自密實混凝土

考慮到本工程施工場面狹窄，為避免施工人員在井內(nèi)進(jìn)行混凝土振搗作業(yè)與井口入倉作業(yè)立體交叉引發(fā)安全事故，通過綜合分析和調(diào)查研究，豎井混凝土澆筑采用了C20二級配自密實混凝土。在澆筑過程中，施工人員無須進(jìn)入倉內(nèi)進(jìn)行振搗作業(yè)，混凝土可達(dá)到密實，滿足質(zhì)量要求。自密實混凝土配合比見表1。

表1 自密實混凝土配合比表

說明：水泥采用P.O32.5，骨料為天然骨料，外加劑采用KDNOF-2高效減水劑。

3.2 混凝土入倉措施

針對這一影響混凝土澆筑施工質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，雖然國內(nèi)外已有較為成熟的經(jīng)驗，如“My-box”緩降器、真空溜管等，但基于施工空間狹小的限制，以及施工成本的考慮，最終未采納。為此，為尋求一套更為簡單、經(jīng)濟(jì)、安全的混凝土垂直運(yùn)輸方式進(jìn)行了反復(fù)的討論和論證，最后提出了三種不同的緩降方案：

一是沿輸送溜管每隔10～5 m左右設(shè)置一套雙層小料斗，下層料斗底部開進(jìn)料孔順接鋼溜管，混凝土料首先在上層料斗內(nèi)通過混凝土之間的相互碰撞減緩下降速度，然后通過上層料斗頂部溢到下層料斗，再經(jīng)過溜管將混凝土向下輸送，依次接力完成砼垂直運(yùn)輸，完成混凝土入倉。

二是沿輸送溜管每隔10～15 m左右設(shè)置緩降彎管，該緩降彎管采用鋼結(jié)構(gòu)制作而成。

三是沿輸送溜管每隔10～15 m左右設(shè)置緩降器，該緩降器采用鋼板制作而成，與輸送鋼管采用法蘭連接。緩降器在倉內(nèi)部分(壓力鋼管安裝高程以下部分)為半封閉結(jié)構(gòu),在倉外部分(壓力鋼管安裝高程到豎井頂部段)為全封閉結(jié)構(gòu),緩降器內(nèi)通過擋板等措施使下降速度減緩，完成混凝土的垂直入倉，以避免混凝土骨料分離影響澆筑質(zhì)量。

在施工過程中，首先采用第一種措施，但在施工過程中發(fā)生了堵管，經(jīng)分析主要是由于混凝土在緩降料斗相互碰撞，速度驟然下降，而井口下降速度未得到有效控制，入倉時混凝土性能未嚴(yán)格控制，加之料斗容量有限等原因造成。由于該豎井施工場面狹窄，無法將料斗增大，同時控制井口混凝土入倉速度將會大大影響本工程施工效率并影響施工質(zhì)量，導(dǎo)致該措施失敗。

最后采用了第三種措施，在溜管沿線，從上到下每隔15 m高差設(shè)置一個緩降器?；炷寥雮}采用在井口設(shè)置集料斗，集料斗上部設(shè)置6 cm×6 cm的鋼筋方格柵，下部接輸送管進(jìn)行混凝土澆筑，該輸送管采用φ150 mm×6 mm鋼管，鋼管之間采用法蘭連接?；炷敛捎?m3混凝土罐車直接卸入集料斗進(jìn)行澆筑。

3.3 入倉及緩降設(shè)施安裝

本工程混凝土入倉鋼管和緩沖器的安裝主要利用井口已安裝的10 T門機(jī)(壓力鋼管安裝用)，在井口搭設(shè)施工平臺進(jìn)行安裝。安裝主要分兩部分：即擬澆筑部分段 (已安裝完成鋼管頂部高程以下部分)和擬澆筑段以上部分(豎井井口到已安裝鋼管位置高程)鋼溜管安裝。

3.3.1 擬澆筑段以上部位入倉設(shè)施安裝

該段安裝采用自上而下進(jìn)行，安裝人員在井口平臺上利用門機(jī)進(jìn)行組裝，并依次分段下降安裝，每段長度為4.5 m，在組裝過程時，利用設(shè)置在井口的鋼梁臨時固定。另外為確保混凝土澆筑過程中施工安全，在輸送鋼管制作時，在鋼管(單長4.5 m)上焊接好利用鋼板制作而成的吊環(huán)，隨鋼管向下安裝過程中，由2根鋼絲繩通過吊環(huán)與鋼管連接，鋼絲繩采用卷揚(yáng)機(jī)向下降落安裝，最后固定在井口牢靠部位。具體安裝布置見豎井混凝土入倉溜管、緩降器布置圖(圖3)。

3.3.2 擬澆筑段入倉設(shè)施安裝

該段入倉設(shè)施安裝同壓力鋼管安裝一并考慮,分段長度與壓力鋼管安裝單節(jié)(或2節(jié))長度相同,在吊裝時,將混凝土輸送溜管等固定在壓力鋼管內(nèi)側(cè),壓力鋼管吊裝、就位后,再將溜管吊裝到倉內(nèi)安裝,該段安裝自下而上進(jìn)行，吊裝采用安裝在井口的10 t移動門機(jī)進(jìn)行。

圖3 豎井混凝土入倉溜管、緩降器布置圖

安裝完成后全部進(jìn)行安全檢查，主要檢查鋼管法蘭盤螺栓是否齊全并擰緊，各固定措施是否牢靠等。

3.4 排水措施

本工程巖石破碎，地下水豐富，導(dǎo)致施工工作面滲水量大，且由于豎井本身施工特點造成滲水集中到底部施工工作面，對混凝土施工質(zhì)量的影響較大，必須對倉內(nèi)施工滲水及時引排。針對此情況，經(jīng)過綜合分析和研究，最后在井內(nèi)沿井壁安裝排水鋼管，沿排水鋼管每隔50 cm左右高程設(shè)置排水花孔，在孔口部位采用鋼絲網(wǎng)包裹，在混凝土澆筑過程中，隨著混凝土和井內(nèi)滲水的升高而引排到倉外。該排水管隨壓力鋼管進(jìn)行安裝，布置在混凝土輸送鋼管的另一側(cè)(如圖3所示)。

4 施工過程分析及主要存在問題

(1)本工程施工布置時，首先是采用第一種入倉措施，但由于過程中施工工藝控制不嚴(yán)格，以及雙層緩降小料斗容量有限造成堵管嚴(yán)重。最后改用第三種方案實施，效果較為理想。

(2)在按方案三實施過程中，也出現(xiàn)了因緩降設(shè)施磨穿而不得不進(jìn)行修補(bǔ)完善的現(xiàn)象，主要是在緩降器制作材料采購時未嚴(yán)格按設(shè)計要求采購，用普通鋼板代替高強(qiáng)耐磨性材料，加工制作前也未對材料質(zhì)量嚴(yán)格按程序驗收。在同類工程施工時應(yīng)引起足夠的重視。

(3)針對井內(nèi)滲水對混凝土施工的影響，采取了相應(yīng)的臨時排水措施，雖取得了良好的效果，但若能夠在開挖階段對滲水引排提前統(tǒng)一考慮的話，無論是對工期、質(zhì)量，還是經(jīng)濟(jì)方面，將會有更好的效果。

5 結(jié)論與體會

本工程豎井混凝土澆筑在施工過程中雖然經(jīng)歷了諸多問題，但通過對措施、方案的不斷完善，最終取得了成功，通過后續(xù)對入倉混凝土工程量、灌漿等綜合檢查和分析，混凝土澆筑是密實的，滿足設(shè)計要求。該壓力管道豎井已于2009年6月通過充水試驗投入運(yùn)行，目前運(yùn)行良好。

(1)本工程雖在類似工程施工中有一定參考價值，但在具體使用時，應(yīng)進(jìn)行必要的試驗特別是混凝土配合比和緩降器材料的耐磨性能，對其進(jìn)一步完善，提高其可行性。

(2)該混凝土澆筑措施雖然在本工程中得到了成功應(yīng)用，但在施工過程中，忽視了一些監(jiān)測、試驗數(shù)據(jù)的采集。因此若在以后同類工程中進(jìn)行應(yīng)用，施工過程中重視試驗數(shù)據(jù)的采集，對施工措施進(jìn)一步完善，以取得較好效果。

(3)本工程為垂直立體作業(yè)，混凝土入倉設(shè)施在安裝時，應(yīng)制定詳細(xì)的安全專向措施并實施，并在每次入倉澆筑前對固定裝置等進(jìn)行必要的安全檢查。

(4)在混凝土拌合、運(yùn)輸、入倉等過程中，嚴(yán)格按照設(shè)計要求加強(qiáng)混凝土性能的監(jiān)測和控制，是確保工程順利進(jìn)行和工程質(zhì)量的關(guān)鍵因素。方案一失敗其中主要的一個原因是未嚴(yán)格控制混凝土性能和入倉速度造成的。

(5)本措施僅在小斷面、深豎井中具有相應(yīng)的應(yīng)用價值，特別是自密實混凝土的應(yīng)用，避免了施工人員垂直立體交叉作業(yè)所帶來的安全隱患，具有較好的推廣價值。

作者簡介:

李功強(qiáng)(1977-)，男，甘肅靜寧人，監(jiān)理工程師，咨詢工程師，從事水利水電工程管理工作.