楊衛(wèi)森

(中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

1 工程概況

李家?guī)r水庫導(dǎo)流洞工程導(dǎo)流洞為城門洞形，設(shè)計(jì)里程為泄0+000m～泄0+474.5m，全長474.5m，隧洞進(jìn)出口底板設(shè)計(jì)標(biāo)高分別為674.9m和666.47m，全隧洞位于直線段，縱坡坡度i=1/67.5。全隧洞主要分為漸變段和標(biāo)準(zhǔn)段，其中進(jìn)口泄0+000m～泄0+100.0m段為漸變段，混凝土襯砌厚度3.5m，設(shè)計(jì)分段長度為9m～12m，襯砌后隧洞凈空斷面尺寸寬5.4m×高12.12m～寬7m×高9.02m，其凈空寬度及高度均呈線性漸變結(jié)構(gòu)；泄0+100.0m～泄0+175.0m段為標(biāo)準(zhǔn)段，混凝土襯砌厚度1.5m，設(shè)計(jì)分段長度為7.5m～12m，襯砌后隧洞凈空斷面尺寸寬7m×高9.02m；泄0+175.0m～泄0+474.5m段為標(biāo)準(zhǔn)段，混凝土襯砌厚度0.7m，設(shè)計(jì)分段長度為12m，襯砌后隧洞凈空斷面尺寸寬7m×高9.02m。襯砌混凝土采用C30二級(jí)配，工程量2.65萬m3。

李家?guī)r水庫導(dǎo)流洞工程在實(shí)施過程中，由于外界因素影響，原設(shè)計(jì)的施工支洞一直不具備施工條件，最終未能實(shí)施，不能形成有效的施工通道；另一方面原計(jì)劃從進(jìn)口閘室流道進(jìn)洞進(jìn)行進(jìn)口段前30m漸變段的混凝土施工，因閘室段前期開挖支護(hù)進(jìn)度滯后，其閘室段底部閘墩及流道頂部混凝土與隧洞襯砌混凝土正處于同一施工時(shí)段，存在交叉干擾影響；用于導(dǎo)流洞襯砌施工的進(jìn)口通道亦不具備通行條件，導(dǎo)致由原有的從導(dǎo)流洞進(jìn)口、出口及施工支洞三個(gè)施工通道進(jìn)洞施工變?yōu)閮H有導(dǎo)流洞出口單一施工通道可利用。實(shí)施階段設(shè)計(jì)根據(jù)水力學(xué)模型試驗(yàn)成果調(diào)整了導(dǎo)流洞進(jìn)口漸變段結(jié)構(gòu)，漸變段由原來的30m長變?yōu)?00m長，因漸變段不能采用定型的鋼模臺(tái)車施工，只能采用傳統(tǒng)的散裝組合鋼模板施工，同時(shí)漸變段襯砌厚度高達(dá)3.5m，其頂拱施工需要專項(xiàng)承重支撐系統(tǒng)以保證施工安全，相比原設(shè)計(jì)大大增加了施工難度，給施工進(jìn)度也帶來較大壓力。

為保證導(dǎo)流洞襯砌混凝土施工進(jìn)度按原計(jì)劃實(shí)施，確保導(dǎo)流洞按期具備通水條件，針對該導(dǎo)流洞施工通道單一、漸變段加長、襯砌斷面大等施工難點(diǎn)，通過技術(shù)方案優(yōu)化，利用從導(dǎo)流洞出口進(jìn)洞施工唯一通道，漸變段采用帶通道的滿樘腳手架支撐系統(tǒng)，施工材料及設(shè)備通過鋼筋臺(tái)車、鋼模臺(tái)車及漸變段支撐系統(tǒng)下部預(yù)留通道能夠到達(dá)漸變段各作業(yè)面，實(shí)現(xiàn)了漸變段與標(biāo)準(zhǔn)段多作業(yè)面同時(shí)施工，加快了施工進(jìn)度。

2 總體施工程序

導(dǎo)流洞開挖支護(hù)完成后，首先進(jìn)行底板清理及基礎(chǔ)放樣，從進(jìn)口泄0+000m開始向出口方向泄0+474.5m進(jìn)行底板混凝土澆筑，底板混凝土澆筑完成后鋼模臺(tái)車進(jìn)洞進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)段泄0+100.0m～泄0+474.5m邊頂拱混凝土施工，同時(shí)進(jìn)行漸變段泄0+000m～泄0+100.0m邊墻混凝土施工；漸變段邊墻施工完成后開始進(jìn)行頂拱施工，漸變段頂拱分兩個(gè)作業(yè)面泄0+000m～泄0+42.0m和泄0+42.0m～泄0+84.0m同時(shí)施工；待標(biāo)準(zhǔn)段邊頂拱施工完成后將鋼模臺(tái)車移至漸變段進(jìn)行泄0+100.0m～泄0+84.0m頂拱施工，施工程序如圖1所示。

圖1 導(dǎo)流洞襯砌混凝土施工程序

3 主要施工技術(shù)

3.1 標(biāo)準(zhǔn)段(泄0+100.0m～泄0+474.5m)邊頂拱混凝土施工

整個(gè)隧洞底板混凝土施工完成后，開始進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)段邊頂拱混凝土施工，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙按每12m為一澆筑倉由泄0+100.0m向出口方向進(jìn)行。在襯砌臺(tái)車澆筑邊墻、頂拱混凝土之前需澆筑矮邊墻，首先對底板與邊墻混凝土結(jié)合處進(jìn)行鑿毛處理，立模后先澆筑50cm高的矮邊墻，矮邊墻澆筑便于襯砌臺(tái)車脫模定位。

標(biāo)準(zhǔn)段襯砌邊頂拱混凝土采用12.0m長整體式液壓自動(dòng)行走鋼模臺(tái)車施工，施工材料及混凝土從導(dǎo)流洞出口進(jìn)洞至各作業(yè)面，混凝土入倉由混凝土罐車從混凝土攪拌站直接取料，運(yùn)至澆筑部位，通過HBT80型混凝土泵泵送入倉，插入式振搗器和附著式振搗器振搗，鋼筋制安采用鋼筋臺(tái)車。液壓襯砌鋼模臺(tái)車、鋼筋臺(tái)車均由專業(yè)生產(chǎn)廠家訂制，制作好后運(yùn)至施工現(xiàn)場組裝。

標(biāo)準(zhǔn)段鋼筋制安、矮邊墻澆筑、鋼模臺(tái)車就位固定、混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)等施工工序依次分段從泄0+100.0m向出口方向進(jìn)行，形成流水循環(huán)作業(yè)，混凝土澆筑完成等強(qiáng)24h后可繼續(xù)進(jìn)行下一倉的澆筑，不受前置鋼筋安裝工序影響，在標(biāo)準(zhǔn)段等強(qiáng)過程中，鋼模臺(tái)車下部通道可提供漸變段混凝土澆筑設(shè)備通行，同時(shí)進(jìn)行漸變段已備好的邊墻及頂拱倉位澆筑，施工效率明顯提高。

3.2 漸邊段邊墻混凝土施工

導(dǎo)流洞進(jìn)口100m為高度和寬度漸變結(jié)構(gòu)，襯砌厚度3.5m，施工材料及設(shè)備從出口經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)段鋼模臺(tái)車下部通道至作業(yè)面，邊墻混凝土施工與標(biāo)準(zhǔn)段同步獨(dú)立進(jìn)行，互不干擾，邊墻混凝土按3m～3.5m分層共3層。邊墻模板采用組合鋼模板施工，安裝固定采用內(nèi)拉內(nèi)撐，邊角部位采用組合小模板及木模板補(bǔ)縫，模板拉條采用φ12圓鋼，拉條豎向間距0.6m～0.8m，不少于4排，水平間距0.75m，圍檁采用φ48鋼管?；炷寥雮}同標(biāo)準(zhǔn)段，分層平鋪法澆筑，坯層厚度40cm～50cm，人工振搗。

為加快施工進(jìn)度，漸變段分兩個(gè)作業(yè)面間隔跳倉施工，各工序形成流水循環(huán)作業(yè)，為混凝土澆筑創(chuàng)造富余時(shí)間，利用標(biāo)準(zhǔn)段混凝土等強(qiáng)間歇時(shí)間進(jìn)行混凝土澆筑，從而提高施工效率。

3.3 漸變段(泄0+0.0m～泄0+84.0m)頂拱混凝土施工

3.3.1 漸變段頂拱混凝土施工特點(diǎn)

(1)襯砌厚度大、斷面尺寸大

導(dǎo)流洞進(jìn)口前100m混凝土襯砌厚度為3.5m，頂拱模板承受荷載大，襯砌斷面大(寬14.3m×高20.2m)，襯后斷面(寬6.28m×高13.03m)，漸變段襯砌斷面技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 漸變段襯砌斷面技術(shù)參數(shù)

(2)單倉澆筑方量大、模板所受荷載大

每倉混凝土澆筑方量大，水利工程中常見襯砌厚度50cm～100cm，3.5m厚的襯砌結(jié)構(gòu)在同類工程中少見，可參考的類似施工經(jīng)驗(yàn)少，施工難度大，頂拱模板所受荷載平均70kN/m2，屬于超過一定規(guī)模的危大工程。

(3)模板安裝工作量大、施工難度大

因漸變段結(jié)構(gòu)尺寸漸變不能采用定型的鋼模臺(tái)車施工，只能采用組合鋼模板加下部支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工，模板支撐系統(tǒng)搭設(shè)及模板安裝加固工作量大，且屬于高空作業(yè)，致使施工難度加大。

3.3.2 漸變段頂拱混凝土施工方法

導(dǎo)流洞進(jìn)口段襯砌混凝土分段長度為5m～12m，模板施工采用組合鋼模板及鋼拱架支撐，鋼拱架下部采用腳手架鋼管搭設(shè)滿堂支撐架進(jìn)行施工。由于頂拱襯砌斷面大，頂拱混凝土每段澆筑方量高達(dá)587m3，下部支撐結(jié)構(gòu)承受荷載過大，普通滿堂支撐架達(dá)不到受力要求，經(jīng)過分析，將頂拱混凝土分為兩次進(jìn)行澆筑，第1倉澆筑高度3.02m(拱頂以上澆筑1m厚的混凝土)，第2倉澆筑厚度2.5m，以減小模板支撐結(jié)構(gòu)所受荷載，同時(shí)減少支撐架的搭設(shè)工程量，模板及其支撐系統(tǒng)所需材料按3套配備，以滿足多工作面周轉(zhuǎn)。

為加快施工進(jìn)度，將進(jìn)口漸變段頂拱分兩個(gè)作業(yè)面泄0+000m～泄0+42.0m和泄0+42.0m～泄0+84.0m同時(shí)施工，滿樘架下部預(yù)留臨時(shí)施工通道，滿足多作業(yè)面施工材料及設(shè)備通行，利用標(biāo)準(zhǔn)段混凝土等強(qiáng)間歇時(shí)間進(jìn)行施工材料運(yùn)輸及混凝土澆筑。在澆筑混凝土前封閉其下部通道，將滿樘架搭設(shè)成整體承重支撐系統(tǒng)，確保支撐系統(tǒng)整體受力，保證混凝土澆筑過程安全。

3.3.3 漸變段頂拱模板支撐系統(tǒng)專項(xiàng)設(shè)計(jì)

(1)漸變段頂拱混凝土模板支撐系統(tǒng)

模板采用P3015鋼模板(模板厚度為2.75mm)，模板支撐架采用型鋼加工成定型拱架，拱梁采用Ⅰ10工字鋼，立柱采用[10槽鋼，斜撐采用φ48.3×3.6mm鋼管，拱架下部水平橫梁采用I10工字鋼，鋼拱架間距0.5m。為增加鋼拱架的整體穩(wěn)定性，通過縱向水平鋼管將鋼拱架連為整體，同時(shí)對兩端端部前5榀鋼拱架之間(沿水流方向)增加縱向剪刀撐，對頂拱支撐鋼拱架兩側(cè)加強(qiáng)固定，鋼拱架通過U型頂托將上部荷載傳遞至下部滿堂支撐架。

滿堂支撐架采用φ48.3×3.6mm鋼管搭設(shè)，立桿橫向間距0.5m、縱向間距(順?biāo)鞣较?0.5m，步距1.2m，剪刀撐按加強(qiáng)型要求搭設(shè)。漸變段頂拱模板支撐結(jié)構(gòu)詳見圖2。

圖2 漸變段頂拱模板支撐結(jié)構(gòu)(單位：m)

(2)支撐系統(tǒng)受力分析

根據(jù)導(dǎo)流洞工程混凝土澆筑分倉情況，頂拱混凝土第1倉為3.02m高，頂拱上部混凝土厚1m。頂拱混凝土起拱位置的模板受混凝土水平側(cè)壓力最大，而頂拱頂部中心點(diǎn)位置的模板受豎直壓力最大，支撐系統(tǒng)受力分析時(shí)取頂拱部位起拱點(diǎn)和頂拱中心點(diǎn)作為最不利位置進(jìn)行受力分析，支撐系統(tǒng)各構(gòu)件強(qiáng)度、撓度及整體穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果均滿足規(guī)范要求。

(3)支撐系統(tǒng)加工及安裝要點(diǎn)

頂拱模板必須事先制作好拱架，在立模時(shí)便于進(jìn)行組合安裝，拱架之間縱向采取鎖固連接。為了使組合鋼模板在混凝土澆筑時(shí)具有很好的整體性和穩(wěn)定性，重量大小又便于人工搬運(yùn)和操作。因此在拱部斷面上將拱架設(shè)計(jì)成多榀獨(dú)立和相同的拱架。拱架在加工場制作，拱架結(jié)點(diǎn)處采用連接板和螺栓加固，工字鋼與連接板焊接處必須結(jié)實(shí)牢靠。拱架制作好后，要進(jìn)行試組裝，保證拱架的制作質(zhì)量，有問題要及時(shí)處理或返工。

3.3.4 漸變段頂拱混凝土澆筑

頂拱支撐系統(tǒng)及模板驗(yàn)收合格后，方能開始進(jìn)行混凝土澆筑施工。

(1)混凝土入倉方式

混凝土入倉采用混凝土地泵(HBT80)泵送入倉，根據(jù)導(dǎo)流洞頂拱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，頂拱順?biāo)鞣较驗(yàn)橄蛳缕露?/13.38的斜線，混凝土入倉時(shí)從底處向高處(即從大樁號(hào)向小樁號(hào)分層入倉)。澆筑DG-1時(shí)，混凝土入倉要保證左右兩側(cè)均衡分層上升，保證模板受力平衡。

(2)混凝土澆筑分層及澆筑速度

混凝土澆筑分層進(jìn)行，每層按50cm厚控制，DG-1澆筑厚度3.02m分6層，DG-2澆筑2.5m分5層。澆筑前在模板及洞身圍巖上做好分層標(biāo)記，以便于控制澆筑層厚，澆筑過程中嚴(yán)格控制澆筑上升速度，為避免澆筑過程中混凝土側(cè)壓力過大造成側(cè)面模板變形，澆筑上升速度不得大于0.4m/h。

(3)混凝土平倉振搗

混凝土應(yīng)對稱入倉澆筑，混凝土從端頭模板處入倉，及時(shí)平倉振搗，采用φ70軟軸振搗器，平倉時(shí)以振搗器平倉為主、人工平倉為輔，混凝土平倉振搗在簡易排架上進(jìn)行。

根據(jù)泵送混凝土流態(tài)性能要求，參照倉位施工高度，需在施工倉位內(nèi)搭設(shè)施工排架，以方便施工人員倉內(nèi)作業(yè)和保證混凝土澆筑時(shí)施工人員的安全，此排架同時(shí)作為回填灌漿管、固結(jié)灌漿管加固用。施工排架上主要為施工人員及小型振搗設(shè)備，荷載較小，結(jié)合洞室斷面結(jié)構(gòu)尺寸，排架搭設(shè)按橫距2.0m，縱距2.0m，步距1.0m。立桿采用φ28鋼筋(三級(jí)鋼筋)，水平桿采用φ25鋼筋(三級(jí)鋼筋)。排架沿隧洞中心線布置，搭設(shè)后不再拆除，埋設(shè)于混凝土中，排架上鋪設(shè)竹跳板，混凝土澆至相應(yīng)高程時(shí)，將竹跳板拆除運(yùn)出倉外。

3.4 漸變段泄(0+84.0m～泄0+100.0m)頂拱模板支撐

根據(jù)漸變段泄0+84.0m～泄0+92.0m頂拱結(jié)構(gòu)尺寸，其頂拱斷面與標(biāo)準(zhǔn)段頂拱完全相同，其主要是在邊墻高度方向上發(fā)生漸變，在施工過程中通過對鋼模臺(tái)車底部進(jìn)行墊高處理、對鋼模臺(tái)車支撐系統(tǒng)進(jìn)行加固以滿足該段頂拱混凝土施工，通過利用鋼模臺(tái)車減少模板支撐架的搭設(shè)及上部拱架安裝工作量，不僅節(jié)約了成本投入，同時(shí)加快了施工進(jìn)度，主要措施如下：

(1)鋼模臺(tái)車下部墊高

在鋼模臺(tái)車就位前，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及現(xiàn)場放樣首先計(jì)算出相應(yīng)部位首尾兩端需要墊高的具體高度；然后采用二級(jí)配碎石進(jìn)行鋪墊，在相應(yīng)頂拱部位的底板上對應(yīng)的臺(tái)車軌道部位進(jìn)行鋪設(shè)；鋪設(shè)完畢后放置枕木，臺(tái)車就位前再次測量復(fù)核已鋪墊的基礎(chǔ)高程。

(2)鋼模臺(tái)車支撐系統(tǒng)加固處理

臺(tái)車就位后，對臺(tái)車橫向及豎向支撐系統(tǒng)采用普通鋼腳手架鋼管增設(shè)剪刀撐連接加固。

4 結(jié)語

針對導(dǎo)流洞襯砌過程中的特殊施工條件，通過多開作業(yè)面，搭設(shè)預(yù)留臨時(shí)通道的滿樘支撐系統(tǒng)，對鋼模臺(tái)車進(jìn)行墊高及加固處理等施工技術(shù)，解決了單一通道問題。標(biāo)準(zhǔn)段及漸變段各作業(yè)面形成流水循環(huán)作業(yè)，各作業(yè)面混凝土澆筑交替連續(xù)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了單一通道條件下導(dǎo)流洞襯砌混凝土多作業(yè)面快速施工，超前完成建設(shè)方下達(dá)的節(jié)點(diǎn)目標(biāo)，為導(dǎo)流洞后續(xù)按期實(shí)現(xiàn)導(dǎo)截流驗(yàn)收提供了重要技術(shù)保障。