何超

(陽光凱迪新能源集團有限公司,湖北武漢 430223)

庫尼卡里水電站小斷面隧洞砼襯砌施工技術(shù)

何超

(陽光凱迪新能源集團有限公司,湖北武漢 430223)

尼泊爾庫尼卡里水電站是一個梯級開發(fā)的小水電站項目,引水隧洞為小斷面混凝土襯砌形式,且洞身較長。在引水隧洞進水口段砼襯砌中使用的組合鋼模板這一施工技術(shù),既節(jié)省投資,又大大節(jié)省時間,加快工程進度,同時,取得了良好的質(zhì)量。

隧洞 砼 襯砌 鋼模 施工

1 工程概況

庫尼卡里(Kulekhani)電站項目是一個3級計劃的梯級電站項目，裝機1.4萬千瓦并利用109米的水頭而實現(xiàn)發(fā)電。電站最大流量為16m3/秒，其中從Khani河來水流量估計為2.5m3/秒。Kulekhani－III水電站為引水式電站，從Khani Khole和Kali Khala兩條河道的交匯口，修建一座引水構(gòu)筑物，主要構(gòu)筑物為：沉砂池、直徑120cm的重型混凝土管子、引水隧道前池、輸水隧道(包括施工支洞、水平段壓力管道和斜坡段壓力管道)、半地下式發(fā)電廠房、箱涵式尾水管、敞口式尾水渠、出口河道護坦，場內(nèi)道路排水、高邊坡防護和排水、門衛(wèi)房、倉庫、河道防護、開關(guān)站及開關(guān)站沿河側(cè)漿砌石防護等附屬構(gòu)筑物。引水隧洞穿過巖體質(zhì)量由好到差。巖體由粗晶質(zhì)大理巖(與次生片巖夾層很好組合)、片巖(富含石榴石云母片巖、一些灰質(zhì)石英巖、白云巖以及內(nèi)部夾雜有Dhunga石英巖和閃巖的綠泥巖)、含有細(xì)晶質(zhì)石灰?guī)r和白云巖的硅質(zhì)白云巖和板巖綠泥巖(主要含有黑碳質(zhì)板巖和暗灰色板巖和綠泥巖)構(gòu)成。巖石的接觸面被剪切，可以推斷，Mahabharat沖斷層(20多米厚)可能是剪切巖石帶，通過Ch.1+430m。巖體的整體走向幾乎為東－西向，并向北傾斜。本工程隧洞開挖主要為一條約4700m長的引水隧洞和總長約1361.6m的5個施工支洞，開挖為馬蹄形狀及城門形洞，襯砌厚度有20cm、30cm等，現(xiàn)以馬蹄形狀為例進行說明，襯砌成形后洞徑均為3.6m，設(shè)橡膠止水，伸縮縫填料采用三油兩氈。隧洞內(nèi)鋼筋均不過倉縫；鋼筋接頭為焊接，單面焊10d，雙面焊5d。

2 施工工作面和主要施工資源布置

隧洞開挖已完工成一大半，在此情況下，如采用鋼模臺車，需從國內(nèi)采購，成本高，且到貨時間長，時間進度不易保證。經(jīng)過多方論證討論，決定此段采用組合鋼模板，每段12長，每個工作面視長度配備兩套或三套組合鋼模板，可以跳倉澆筑，并有利于結(jié)構(gòu)混凝土散熱，避免溫度裂縫。每個工作面布設(shè)一臺HBT60型拖式混凝土輸送泵。該泵水平輸送距離為1500m，垂直輸送距離為350m，理論輸送量為60m3/h。

圖1

3 測量放樣與基礎(chǔ)面處理

測量人員根據(jù)施工詳圖經(jīng)測量放出結(jié)構(gòu)物邊線，測量重點把握襯砌底板高程，腰線位置，作為立設(shè)模板的依據(jù)；放樣架立鋼筋控制位置，便于準(zhǔn)確地綁扎鋼筋；所有放樣點均采用不易被擦掉并且鮮艷顯眼的記號標(biāo)識。在基礎(chǔ)面處理之前，用全站儀檢查洞壁是否存在欠挖的部位，如存在大面積欠挖，如有用噴漆作標(biāo)記，所有用手風(fēng)鉆鉆孔，進行爆破處理。如存在個別點欠挖，用風(fēng)鎬進行處理，以保證滿足設(shè)計襯砌厚度，此項工序做到位，方可進入基礎(chǔ)面處理工序。將倉號內(nèi)巖石表面的積水、泥漿、巖屑、油污等用高壓水沖洗，其他有害的附著物和松散物、半松散的或風(fēng)化的巖塊等雜物人工清理干凈。如地下水比較豐富，采取妥善引排。

4 鋼筋制安

鋼筋由鋼筋加工廠統(tǒng)一加工，鋼筋加工廠根據(jù)技術(shù)部門開出的鋼筋下料單進行加工。成品鋼筋用汽車運至洞口，洞內(nèi)采用自制簡易平板車運輸?，F(xiàn)場技術(shù)員按照施工圖紙指導(dǎo)工人進行鋼筋綁扎；運送到現(xiàn)場的成品鋼筋表面應(yīng)潔凈無損傷，油漆污染和鐵銹等應(yīng)在使用前清除干凈。帶有顆粒狀或片狀老銹的鋼筋不得使用。鋼筋保護層厚度控制采用預(yù)制的砂漿墊塊，加墊在鋼筋和模板之間。邊墻和頂拱鋼筋綁扎的整個工序，利用鋼筋臺車人工綁扎。

灌漿所需的各種預(yù)埋(預(yù)留)管件，按照圖紙所示根據(jù)測量放樣位置，將預(yù)埋件固定在襯砌鋼筋上，并加固牢靠。澆筑砼以及拆模時不得對預(yù)埋件有所損傷、碰歪等不良情況。

5 組合鋼模板的施工

尼泊爾庫尼卡里引水隧洞進水口段采用組合鋼模，每12m為一倉(視模板長度而定)。

5.1 布設(shè)支撐架立筋(以P3015模板為例,見圖1)

為了防止支撐架立筋施工完后露筋，可在架立筋與模板接觸位置布設(shè)混凝土墊塊。

5.2 鋼拱架試拼

鋼拱架共分為四片，其中三片為等同大小，弧長L=3.56m，另一片L=0.316m，作為楔子，方便拆模而設(shè)置的，放在頂部位置。在使用鋼拱架之前，可在洞外采用架子管進行拼裝，必須保證拼成的圓形拱架周長為10.996m(直徑d＝3.5m)，并用噴漆編號，以備配套使用。(鋼拱架見圖2)。

5.3 安裝模板

以P3015和P2015圓弧模板為例。拼成11.3m圓弧(直徑3.6m)需37塊P3015圓弧模板和1塊P2015圓弧模板。安裝模板前，要將模板面清理干凈，并涂刷脫模劑。在安裝模板時，先安裝底部模板，要注意模板定位，以隧洞中心底板架立筋為分界點，中心位置為一塊P3015圓弧模板，然后再安裝其兩側(cè)模板，每側(cè)安裝6塊P3015模板，然后將整個倉號的底模安裝好后，再安裝鋼拱架。在安裝鋼拱架時，必要時可通過使用手拉葫蘆，使鋼拱架與模板緊貼，然后，用鉛絲將拱架和模板連為整體。倉號內(nèi)模板安裝完畢后，要使用架子管將鋼拱架連為整體。

圖2

圖3

5.4 設(shè)置抗偏移和抗浮裝置

為了保證成形混凝土滿足設(shè)計要求?？蛊棋^桿裝置要和底板架立模板鋼筋在同一位置，抗浮設(shè)置要在模板安裝完后設(shè)置，其位置要在鋼拱架上面，受力面積要大，要做到每一榀鋼拱架上都要設(shè)置抗浮裝置。如果有千斤頂，最好使用千斤頂，它可以重復(fù)利用，操作簡單，減少了材料投入。另外為了防止底部和腰部抗浮筋在結(jié)構(gòu)面出現(xiàn)露筋問題，可在抗浮筋和模板接觸處采用混凝土墊塊形式。

5.5 設(shè)置進料口

在模板上留進料口，供混凝土泵管進入以便輸送混凝土，其布置位置首先要滿足澆筑混凝土自由跌落高度不超過1.5m，滿足振搗要求，保證振搗密實；其次為振搗人員提供便于平倉振搗的作業(yè)空間，可采用間隔預(yù)留一塊P3015模板為后裝模板。進料口設(shè)置如圖3所示。

5.6 安裝堵頭模板

由于開挖輪廓不規(guī)則，所以堵頭采用木模，現(xiàn)場量取距開挖邊線的距離，然后截取相應(yīng)的木板安裝，加固采用設(shè)圓弧箍筋，在洞壁打插筋固定的施工工藝。

5.7 組合鋼模板安裝安全要求

(1)安裝組合鋼模板，一般應(yīng)按自下而上的順序進行。模板就位后，要及時安裝好U型卡和L型插銷，連桿安裝好后，應(yīng)將螺栓緊固。同時，架設(shè)支撐以保證模板整體穩(wěn)定。(2)需要拼裝的模板，在拼裝前應(yīng)作好操作平臺，操作平臺必須穩(wěn)固、平整。(3)墻模板現(xiàn)場散拼支模時，鋼模板排列、內(nèi)外楞位置、間距及各種配件的設(shè)置均應(yīng)按鋼模板設(shè)計進行；當(dāng)采取分層分段支模時，應(yīng)自下而上進行，并在下一層鋼模板的內(nèi)外鋼楞、各種支承件等全部安裝緊固穩(wěn)定后，方可進行上一層鋼模板的安裝，當(dāng)下層鋼模板不能獨立地安設(shè)支承件時，必須采取臨時固定措施，否則不得進行上一層鋼模板的安裝。(4)墻模板的內(nèi)外支撐必須堅固可靠，確保組合鋼模板的整體穩(wěn)定；高大的墻模板宜搭設(shè)排架式支承。(5)模板現(xiàn)場散拼支模應(yīng)逐塊逐段上夠U型卡、緊固螺栓、柱箍或緊固鋼楞并同時安設(shè)支撐固定。(6)安裝預(yù)拼裝整體模板時，應(yīng)邊就位，邊校正，邊安設(shè)支撐固定。整體柱模就位安裝時，要有套人柱子鋼筋骨架的安全措施，以防止人身安全事故的發(fā)生。

6 止水帶安裝

由于洞挖邊線超挖，止水帶安裝困難，采用止水帶以內(nèi)作成固定模板，止水帶以外現(xiàn)場拼裝，做到既方便施工，又不至于漏漿。止水帶安裝要求比較高，如果止水帶固定不好，在澆筑過程中 發(fā)生卷曲或移位，可能出現(xiàn)安裝止水帶處漏水的質(zhì)量事故。為此，在安裝止水帶的同時，要用鋼筋卡子將止水帶固定好。

7 混凝土澆筑

根據(jù)引水隧洞砼襯砌采用組合鋼模施工的特點，為了加快施工進度，防止人員窩工，采用跳倉澆筑法。即：先1、3、5 ….倉后2、4、6…倉。同時為了防止在澆筑2、4、6…倉時，在最后封倉時澆筑不滿，需在2和3、4和5倉交接處設(shè)置排氣管。如果單工作面采用三套模板，則先1、4、7倉后2、5、8倉，依此類推。

施工工藝要求：

(1)基巖面和新老混凝土施工縫面在澆筑第一層砼前，可鋪水泥砂漿，厚度不大于2～3cm，均勻平整，無漏鋪，以保證新砼與基巖或新老混凝土施工縫面結(jié)合良好。(2)為保證混凝土質(zhì)量，砼采用泵送入倉，自由跌落(垂直或傾斜地)距離不應(yīng)大于1.2m，嚴(yán)禁采用導(dǎo)致骨料分離的方式澆筑混凝土，入倉后人工平倉。倉號內(nèi)若有粗骨料堆疊時，應(yīng)均勻地分布至砂漿較多處，但不得用水泥砂漿覆蓋，以免造成蜂窩。(3)砼澆筑應(yīng)先平倉后振搗，嚴(yán)禁以振搗代替平倉。振搗時間以砼粗骨料不再顯著下沉，并開始泛漿為準(zhǔn)，應(yīng)避免欠振或過振。振搗時，應(yīng)將振搗器插入下層砼5cm左右，嚴(yán)禁振搗器直接碰撞模板、鋼筋及預(yù)埋件。(4)在砼澆筑過程中，嚴(yán)禁在砼泵車或倉內(nèi)加水；砼和易性較差時，必須采取加強振搗等措施；倉內(nèi)的泌水必須及時排除；應(yīng)避免外來水進入倉內(nèi)，嚴(yán)禁在模板上開孔趕水，帶走灰漿。(5)混凝土澆筑應(yīng)保持連續(xù)性，如因故超過允許間歇時間，但混凝土能重塑者，可繼續(xù)澆筑，如局部初凝，但未超過允許面積，則在初凝部位鋪水泥砂漿后可繼續(xù)澆筑。當(dāng)混凝土已出現(xiàn)較嚴(yán)重初凝時應(yīng)視為施工縫處理。(6)砼振搗：底板和邊墻及頂拱空腔較大部分均采用φ50軟軸振搗棒振搗，頂部主要采用附著式振搗設(shè)備進行振搗。邊墻和頂拱砼澆筑時應(yīng)兩側(cè)對稱下料，混凝土鋪料厚度每層50cm，保持砼面均勻上升，頂拱砼采用退管法或垂直法封拱。施工中要做好溫控措施。(7)拆模、養(yǎng)護：模板的拆移時限應(yīng)征得監(jiān)理人批準(zhǔn)，根據(jù)類似工程施工經(jīng)驗，初擬澆筑12～18h后拆模；襯砌混凝土拆模后，及時噴水養(yǎng)護，使表面保持濕潤狀態(tài)。一般連續(xù)養(yǎng)護7～14天。

8 結(jié)語

庫尼卡里水電站引水洞進口段混凝土襯砌采用組合鋼模板，進度達到了業(yè)主方的要求。在小斷面的隧洞混凝土襯砌施工中，特別是工期要求很緊的情況下，使用組合鋼模板是較理想的，不但成本低，易于操作，而且有利于加快施工進度，減少結(jié)構(gòu)混凝土溫度裂縫。