雷 建 中, 夏 海 龍

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610081)

1 概 述

巴萊水電站位于馬來(lái)西亞沙撈越州拉讓江上游支流巴萊河上，距離拉讓江匯流處約95 km。該工程的施工導(dǎo)流采用全年擋水圍堰、隧洞導(dǎo)流方式，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為500 a一遇洪水重現(xiàn)期，相應(yīng)導(dǎo)流流量為4 837 m3/s。2條長(zhǎng)約1.2 km、凈直徑為12 m的馬蹄形斷面導(dǎo)流隧洞均布置在巴萊河左岸。導(dǎo)流洞工程標(biāo)段于2017年8月20日開(kāi)工，于2020年10月1日順利完成施工和移交。

導(dǎo)流洞進(jìn)水口結(jié)構(gòu)采用塔式取水設(shè)計(jì)，1號(hào)隧洞與2號(hào)隧洞塔式取水口為獨(dú)立結(jié)構(gòu)，沿水流方向依次布置攔污柵段、通倉(cāng)段及閘門(mén)段。塔體中間設(shè)一道閘墩，閘墩與邊墻通過(guò)胸墻連接成整體。單個(gè)塔體寬度為17 m，順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)38 m，進(jìn)水塔基高程為34 m，塔頂高程為70 m。

每條導(dǎo)流洞進(jìn)水塔與洞身襯砌段之間均設(shè)置了12 m長(zhǎng)的漸變段結(jié)構(gòu)。漸變段由凈寬12.7 m、凈高12 m的矩形斷面漸變至凈直徑12 m的馬蹄形斷面。漸變段基礎(chǔ)高程為34 m，漸變段混凝土底板高程為36 m，漸變段內(nèi)表面拱頂高程為48 m，漸變段頂部高程為50.5 m。漸變段底板混凝土厚度為2 m，邊墻混凝土厚度為2.5 m左右(沿軸線方向內(nèi)輪廓漸變、混凝土在不同位置厚度有變化)，頂部混凝土厚度為2.5 m。漸變段結(jié)構(gòu)混凝土等級(jí)為C30[1]，設(shè)置兩層鋼筋，主筋主要為Φ32 mm螺紋鋼、間距100 mm，縱向鋼筋主要為Φ20 mm和Φ25 mm螺紋鋼、間距200 mm，兩層鋼筋網(wǎng)之間設(shè)置Φ16 mm的抗剪掛鉤配筋。進(jìn)水塔及漸變段剖面結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 進(jìn)水塔及漸變段剖面圖

鑒于導(dǎo)流洞進(jìn)口漸變段混凝土結(jié)構(gòu)體型復(fù)雜，施工工期緊張，施工難度較大，施工具體面臨以下問(wèn)題：

(1)漸變段結(jié)構(gòu)體型復(fù)雜。漸變段結(jié)構(gòu)為凈寬12.7 m、凈高12 m的矩形斷面漸變至凈直徑12 m的馬蹄形斷面的異形結(jié)構(gòu)。尤其是漸變段內(nèi)輪廓結(jié)構(gòu)體型尤為復(fù)雜，內(nèi)表面模板設(shè)計(jì)和加工難度大。漸變段結(jié)構(gòu)內(nèi)、外輪廓見(jiàn)圖2。

圖2 漸變段結(jié)構(gòu)內(nèi)、外輪廓示意圖

(2)面對(duì)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)流洞移交等合同里程碑的工期壓力，留給漸變段混凝土施工的工期僅為2個(gè)月左右。鑒于漸變段施工工期非常緊張，進(jìn)而對(duì)模板加工和現(xiàn)場(chǎng)鋼筋、模板安裝、滿(mǎn)堂架支撐搭設(shè)和混凝土澆筑等各個(gè)環(huán)節(jié)和工序的施工速度要求較高。

(3)漸變段頂部混凝土的設(shè)計(jì)厚度為2.5 m，對(duì)模板支撐體系要求很高。經(jīng)過(guò)綜合分析計(jì)算最終確定漸變段頂部混凝土分兩層澆筑，頂部第一層混凝土主要依靠滿(mǎn)堂架管體系承重，而頂部第二層混凝土澆筑主要依靠已澆筑的第一層混凝土承重。

(4)巴萊水電站項(xiàng)目所處位置無(wú)對(duì)外公共道路交通，物資運(yùn)輸主要依靠河運(yùn)。對(duì)此，漸變段混凝土施工需統(tǒng)籌考慮現(xiàn)場(chǎng)材料情況和經(jīng)濟(jì)性等因素，需要盡量利用現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)有材料，減少外購(gòu)材料，避免因需等待外購(gòu)材料運(yùn)輸而影響到現(xiàn)場(chǎng)施工。闡述了面對(duì)所遇到的具體問(wèn)題，對(duì)導(dǎo)流洞進(jìn)口漸變段混凝土施工關(guān)鍵技術(shù)的選定過(guò)程。

2 導(dǎo)流洞進(jìn)口漸變段混凝土施工關(guān)鍵技術(shù)的選定

根據(jù)導(dǎo)流洞漸變段混凝土施工特點(diǎn)和面臨的問(wèn)題，技術(shù)人員從鋼筋、止水及埋件安裝、模板加工安裝、混凝土運(yùn)輸及澆筑等關(guān)鍵工序著手分析得出導(dǎo)流洞進(jìn)口漸變段混凝土關(guān)鍵施工技術(shù)主要包括漸變段內(nèi)表面模板及支撐體系的選型、設(shè)計(jì)、加工和安裝。而對(duì)于外表面模板及支撐體系選用常規(guī)技術(shù)方案即可。另外，漸變段拱頂以上的頂部混凝土澆筑分層的第1層澆筑高度需要注意和滿(mǎn)堂架支撐計(jì)算采用的邊界條件相匹配，不得超過(guò)滿(mǎn)堂架支撐計(jì)算采用的頂部混凝土澆筑厚度，以確保頂部混凝土澆筑期間支撐體系的穩(wěn)定，確保施工安全。

(1)項(xiàng)目部結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)材料情況和工期要求分析比較了若干個(gè)漸變段的內(nèi)表面模板及支撐體系方案。

漸變段常用的定型鋼模板+方木排架支撐的漸變段模板及支撐體系存在耗費(fèi)大量的方木、方木排架加工速度慢、排架重量大、移動(dòng)安裝困難和定型鋼模板外部訂購(gòu)耗時(shí)長(zhǎng)等問(wèn)題。采用這種類(lèi)型的支撐體系，一方面難以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)流洞漸變段2個(gè)月完成施工的工期目標(biāo)，另一方面需要耗費(fèi)大量的木材。

項(xiàng)目部根據(jù)漸變段內(nèi)表面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(由7個(gè)面組成：4個(gè)曲面和3個(gè)三角形平面)和現(xiàn)場(chǎng)施工條件，最終確定了采用木模板加工制作4個(gè)曲面模板、現(xiàn)場(chǎng)安裝三角形平面部分的模板和滿(mǎn)堂支撐架管的方案作為漸變段內(nèi)表面模板及支撐體系施工方案。

(2)鑒于漸變段外表面結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，采用常規(guī)普通木模板和架管腳手架支撐施工方案即可。

(3)由于漸變段結(jié)構(gòu)鋼筋設(shè)計(jì)量較大，主要采用常規(guī)安裝方法，鋼筋的連接以搭接綁扎方法為主(按合同BS英標(biāo)規(guī)范，不允許焊接)，局部采用套筒機(jī)械連接方式。

(4)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件，混凝土入倉(cāng)主要采用HBT60混凝土拖泵接泵管泵送入倉(cāng)。

3 導(dǎo)流洞進(jìn)口漸變段混凝土施工關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用

3.1 漸變段內(nèi)表面模板及滿(mǎn)堂架支撐體系的設(shè)計(jì)、加工及安裝

在最終確定選用木模板加工制作4個(gè)曲面模板、現(xiàn)場(chǎng)安裝三角形平面部分的木模板方案后，首先開(kāi)始設(shè)計(jì)和制作曲面模板。4個(gè)曲面模板的順利設(shè)計(jì)加工是確保所選定的模板支撐體系應(yīng)用的重中之重。

經(jīng)過(guò)計(jì)算和調(diào)整，最終確定曲面模板的模板面由5 mm厚層板加25 mm厚、100 mm寬木板條兩層組成。單根次圍檁選用4層、18 mm厚、150 mm寬的木板組合而成，單根主圍檁選用兩根直徑48 mm、壁厚3.6 mm的架管組成[2]。沿水流方向每間隔0.75 m設(shè)置一道次圍檁固定和加固曲面模板，每道次圍檁的長(zhǎng)度和弧度按照對(duì)應(yīng)樁號(hào)的漸變斷面確定。

曲面模板在綜合廠內(nèi)進(jìn)行加工制作。先加工次圍檁，然后用5 mm厚的層板和25 mm厚、100 mm寬的木板條加工制作曲面，最終進(jìn)行曲面模板和次圍檁的拼裝。

曲面模板及圍檁在綜合廠加工完成并在漸變段底板混凝土澆筑完成后，即可將曲面模板運(yùn)輸至漸變段場(chǎng)地進(jìn)行安裝。首先安裝漸變段底部?jī)蓚€(gè)左右曲面模板。完成底部左右曲面模板安裝后，現(xiàn)場(chǎng)采用普通木模板進(jìn)行左右兩側(cè)兩塊三角形平面部分模板的安裝。模板安裝的同時(shí)開(kāi)展鋼筋安裝和滿(mǎn)堂架管支撐系統(tǒng)的搭設(shè)。然后進(jìn)行高程42 m以下邊墻的澆筑；之后繼續(xù)安裝鋼筋、安裝固定頂部?jī)蓚€(gè)曲面模板以及在現(xiàn)場(chǎng)利用普通木模板進(jìn)行頂部三角形平面部分模板的安裝。

滿(mǎn)堂支撐架體系搭設(shè)的高度為12 m，主要采用直徑48 mm、壁厚3.6 mm的鍍鋅鋼管搭設(shè)。基于漸變段拱頂以上頂部結(jié)構(gòu)混凝土第一層澆筑厚度1 m的條件和架管自身參數(shù)開(kāi)展立桿穩(wěn)定性計(jì)算、搭設(shè)高度驗(yàn)算和地基承載力驗(yàn)算等，最終確定滿(mǎn)堂架的立桿橫距為0.7 5 m、立桿縱距為0.75 m，步距為0.9 m[3]。在架體外側(cè)周邊及內(nèi)部縱、橫向每隔6 m左右設(shè)置豎向剪刀撐，剪刀撐的角度為45°～60°。

現(xiàn)場(chǎng)滿(mǎn)堂支撐架體系搭設(shè)前，應(yīng)根據(jù)滿(mǎn)堂架設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算立桿、橫桿以及其他構(gòu)造件等所需鋼管的數(shù)量和長(zhǎng)度，做好架管材料和扣件等材料的準(zhǔn)備工作。對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度鋼管，需要提前在綜合廠內(nèi)完成切割備用。

滿(mǎn)堂支撐架的搭設(shè)必須由經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)的架子工嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)間排距和構(gòu)造要求進(jìn)行搭設(shè)，相鄰立桿架管接頭應(yīng)交錯(cuò)布置。搭設(shè)完成后、經(jīng)技術(shù)、安全部門(mén)驗(yàn)收合格后方可投入使用。

3.2 漸變段混凝土施工順序及澆筑方法

漸變段結(jié)構(gòu)混凝土的澆筑按照先澆筑底板、再分2個(gè)升層澆筑邊墻、最后分2兩個(gè)升層澆筑頂部結(jié)構(gòu)的施工順序自下而上共分為5個(gè)升層。漸變段順?biāo)鞣较虻拈L(zhǎng)度為12 m，不再分塊/分段，順?biāo)鞣较蛞淮瓮▊}(cāng)澆筑。

漸變段開(kāi)挖和基礎(chǔ)處理完成后進(jìn)行漸變段底板鋼筋的綁扎、止水及埋件等安裝。由于漸變段底板混凝土澆筑時(shí)上游的進(jìn)水塔已澆筑至一定高度，下游隧洞襯砌段已澆筑完成，因此，底板混凝土澆筑無(wú)需模板。在底板鋼筋、止水及埋件安裝完成后即可進(jìn)行底板混凝土的澆筑，底板2 m厚的混凝土一次澆筑完成。

底板混凝土澆筑完成后，進(jìn)行高程42 m以下邊墻鋼筋、埋件及止水的安裝和邊墻自制曲面模板的安裝、三角形平面模板的現(xiàn)場(chǎng)安裝。模板安裝的同時(shí)開(kāi)展架管支撐系統(tǒng)的搭設(shè)。然后率先進(jìn)行高程42 m以下邊墻的混凝土澆筑。之后繼續(xù)安裝完成高程42 m以上邊墻的鋼筋及埋件安裝、曲面模板的固定安裝、頂部三角形平面模板的現(xiàn)場(chǎng)安裝。接著澆筑高程42 m到高程48 m即頂拱以下部分邊墻混凝土的澆筑。

在頂拱高程48 m以下邊墻混凝土澆筑完成后，緊接著完成漸變段頂部的鋼筋安裝和外部木模板的現(xiàn)場(chǎng)安裝。漸變段頂部結(jié)構(gòu)混凝土需分兩個(gè)升層澆筑：將第一升層的澆筑層厚控制在1 m以?xún)?nèi)，第二升層直接澆筑到頂。頂部結(jié)構(gòu)第一升層澆筑以滿(mǎn)堂架作為支撐結(jié)構(gòu)并需嚴(yán)格控制層厚。頂部結(jié)構(gòu)第二升層的澆筑則以第一升層已澆混凝土作為支撐結(jié)構(gòu)，經(jīng)驗(yàn)算需在第一升層混凝土強(qiáng)度達(dá)到50%強(qiáng)度以上方可開(kāi)展第二升層的混凝土澆筑。

混凝土采用8 m3混凝土罐車(chē)自拌合樓運(yùn)輸至工作面附近，然后經(jīng)HBT60拖泵接泵管泵送入倉(cāng)。漸變段底板和高程48 m以下邊墻澆筑時(shí)，混凝土由混凝土罐車(chē)運(yùn)輸至漸變段底板經(jīng)2臺(tái)HBT60拖泵泵送入倉(cāng)，邊墻左右兩側(cè)應(yīng)對(duì)稱(chēng)上升澆筑[4，5]。高程48 m以上的邊墻混凝土和頂板混凝土澆筑所需的混凝土由罐車(chē)運(yùn)輸至進(jìn)水口邊坡高程52 m馬道兩側(cè)平臺(tái)附近經(jīng)拖泵接泵管泵送入倉(cāng)。

3.3 漸變段混凝土施工方案實(shí)施取得的效果

巴萊水電站導(dǎo)流洞進(jìn)口漸變段混凝土結(jié)構(gòu)采用的關(guān)鍵施工技術(shù)取得的現(xiàn)場(chǎng)效果良好，以較快的速度完成了曲面定型模板的加工、現(xiàn)場(chǎng)鋼筋、模板和支撐體系的安裝與混凝土澆筑，在2個(gè)月左右的時(shí)間內(nèi)順利完成了漸變段混凝土施工，實(shí)現(xiàn)了預(yù)定工期目標(biāo)。

漸變段混凝土內(nèi)外表觀質(zhì)量合格，順利通過(guò)了業(yè)主驗(yàn)收，漸變段結(jié)構(gòu)混凝土質(zhì)量良好。在漸變段混凝土施工期間，現(xiàn)場(chǎng)施工安全受控，未發(fā)生安全事故。對(duì)于滿(mǎn)堂支撐架等在其安裝前進(jìn)行了專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)交底，現(xiàn)場(chǎng)安全嚴(yán)格按施工方案確定的間排距和構(gòu)造要求實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)目標(biāo)。

實(shí)踐證明巴萊水電站導(dǎo)流洞進(jìn)口漸變段混凝土結(jié)構(gòu)關(guān)鍵施工技術(shù)的合理性、經(jīng)濟(jì)性和安全可靠性，為確保導(dǎo)流洞工程整體順利實(shí)施和工期目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)起到了重要作用。

4 結(jié) 語(yǔ)

巴萊水電站導(dǎo)流洞進(jìn)口漸變段混凝土施工于2020年6月底啟動(dòng)、2020年8月底完成，歷時(shí)2個(gè)月左右順利完成了導(dǎo)流洞進(jìn)口漸變段異形結(jié)構(gòu)混凝土施工。巴萊水電站導(dǎo)流洞工程于2020年10月1號(hào)順利移交給業(yè)主并實(shí)現(xiàn)導(dǎo)流目標(biāo)。

導(dǎo)流洞工程采用的木模板自制曲面模板+現(xiàn)場(chǎng)安裝平面模板+滿(mǎn)堂架管支撐的模板及支撐方案和合理的混凝土分層和入倉(cāng)等關(guān)鍵技術(shù)是保證兩條導(dǎo)流隧洞漸變段快速安全施工的關(guān)鍵措施，節(jié)省了木材投入，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，所取得的經(jīng)驗(yàn)對(duì)類(lèi)似漸變段等異形結(jié)構(gòu)混凝土施工具有一定的借鑒意義。