吳 利 國(guó)， 王 軍 紅

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610213)

1 概 述

固增水電站為引水式發(fā)電，引水隧洞沿木里河左岸布置，總長(zhǎng)度為11.06 km，襯砌后的斷面為馬蹄形(6.1 m×7.8 m)，Ⅲ類(lèi)、Ⅳ類(lèi)和Ⅴ類(lèi)圍巖的襯砌厚度分別為0.3 m(單層鋼筋網(wǎng))、0.4 m和0.6 m(雙層鋼筋網(wǎng))，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25W6F50。共設(shè)6條施工支洞作為交通道路?；炷翝仓捎孟鹊装搴筮呿敼胺謧}(cāng)施工的方式，邊頂拱采用定型鋼模臺(tái)車(chē)。施工中存在的主要問(wèn)題：①開(kāi)挖工期滯后，導(dǎo)致襯砌時(shí)間不足：如關(guān)鍵線路總長(zhǎng)度為2 050 m，其開(kāi)挖受富水影響完成滯后；襯砌邊頂拱及底板共設(shè)342倉(cāng)，而距完成節(jié)點(diǎn)目標(biāo)的時(shí)間僅剩6個(gè)月(按正常施工須10發(fā)明專(zhuān)利：《一種用于深埋有壓過(guò)水隧洞的泄水系統(tǒng)》CN202210055567.3個(gè)月)，導(dǎo)致工期緊張；②交通布置單一，合理規(guī)劃是其重點(diǎn)：如關(guān)鍵線路總長(zhǎng)度為2 050 m，僅有兩條施工支洞，高峰期有8個(gè)工作面，機(jī)械設(shè)備較多，交通易堵塞，對(duì)施工進(jìn)度影響較大；③薄層結(jié)構(gòu)，施工質(zhì)量難以保證：如邊頂拱混凝土的襯砌厚度為30～60 cm，鋼筋密度大，施工人員無(wú)法進(jìn)入，存在振搗困難、預(yù)埋灌漿管易移位及頂拱澆筑不易飽滿等問(wèn)題；④有壓富水洞段長(zhǎng)，施工影響大：如富水洞段有壓滲水點(diǎn)多，充水后洞內(nèi)水壓較大、易外滲，放空檢查時(shí)洞內(nèi)無(wú)水壓，外部滲水對(duì)薄層混凝土結(jié)構(gòu)擠壓造成的破壞性較大。本文針對(duì)固增水電站特長(zhǎng)引水隧洞薄壁混凝土襯砌施工采取的有效措施進(jìn)行了闡述。

2 采取切實(shí)有效的施工措施，保證施工進(jìn)度

2.1 墊層分段澆筑

針對(duì)關(guān)鍵線路1～2號(hào)施工支洞控制段總長(zhǎng)度為2 050 m的實(shí)際情況，選擇靠下游1/3處為分界點(diǎn)向兩端實(shí)施，有助于下游段墊層優(yōu)先澆筑完成，進(jìn)而提前啟動(dòng)底板施工。從分界樁號(hào)起以100 m為一段先清理，待其驗(yàn)收合格后拉通澆筑。在后續(xù)清理澆筑墊層時(shí)優(yōu)先確保底板混凝土澆筑。按該方式進(jìn)行墊層清理每倉(cāng)澆筑實(shí)際用時(shí)為6 d，關(guān)鍵線路墊層混凝土澆筑共用時(shí)2.7個(gè)月，從而為底板澆筑爭(zhēng)取了時(shí)間。

2.2 底板連倉(cāng)澆筑

針對(duì)關(guān)鍵線路的襯砌方案，考慮了先底板、后邊墻的混凝土澆筑方式(因墊層和底板制約著邊頂拱的啟動(dòng)施工，即優(yōu)化墊層和底板施工方法能夠促進(jìn)施工進(jìn)度)。優(yōu)先進(jìn)行墊層的清理與澆筑，待澆筑200 m后啟動(dòng)底板施工。根據(jù)底板設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)厚度為30～60 cm較薄的特性，選用2～8倉(cāng)連澆進(jìn)行了生產(chǎn)性試驗(yàn)。將施工縫與結(jié)構(gòu)縫處的鋼筋斷開(kāi)，對(duì)襯砌厚度1/2處水平安裝橡膠止水，對(duì)止水以外的縫間安裝聚乙烯閉孔泡沫板分隔澆筑以保證結(jié)構(gòu)縫處的混凝土斷開(kāi)。聚乙烯泡沫板兩側(cè)用Φ16 mm鋼筋加固，混凝土初凝前拆除加固鋼筋，二次復(fù)振以確保振搗密實(shí)。試驗(yàn)結(jié)果證明該措施效果較好。據(jù)此，最終確定8倉(cāng)底板一起備倉(cāng)連續(xù)澆筑[1]，且現(xiàn)有資源利用效果最佳。從關(guān)鍵線路中間向兩端開(kāi)始澆筑，每周單個(gè)工作面澆筑兩次，共16倉(cāng)，約193 m。最終結(jié)果為：關(guān)鍵線路底板實(shí)際澆筑用時(shí)3個(gè)月完成，為邊頂拱提前啟動(dòng)創(chuàng)造了條件。

2.3 邊頂拱跳倉(cāng)澆筑

由于2號(hào)洞上游底板較1號(hào)洞下游底板提前1個(gè)月完成，從而促進(jìn)了2號(hào)洞上游邊頂拱可提前1個(gè)月啟動(dòng)澆筑；關(guān)鍵線路的施工總共計(jì)劃了5臺(tái)襯砌臺(tái)車(chē)，5臺(tái)簡(jiǎn)易鋼筋安裝臺(tái)車(chē)，底板澆筑完成前1個(gè)月在距2號(hào)支洞三岔口1/3處安裝了2臺(tái)鋼筋臺(tái)車(chē)，向上游啟動(dòng)邊頂拱鋼筋制安，每天保證完成2倉(cāng)，以保證邊頂拱混凝土澆筑不受鋼筋安裝制約；利用2號(hào)洞控制段下游已澆筑完成的底板就近安裝了4臺(tái)襯砌臺(tái)車(chē)和2臺(tái)鋼筋臺(tái)車(chē)待命，剩余的1臺(tái)鋼筋臺(tái)車(chē)和1臺(tái)襯砌臺(tái)車(chē)待1號(hào)洞控制段下游底板澆筑完成后，從1號(hào)洞上游行走進(jìn)入關(guān)鍵線路，從而減少了直線工期安裝時(shí)間；2號(hào)洞上底板澆筑完成后，將所安裝的4臺(tái)襯砌臺(tái)車(chē)和2臺(tái)鋼筋臺(tái)車(chē)行走至已安裝鋼筋的部位，靠下游的2臺(tái)鋼筋臺(tái)車(chē)向下游啟動(dòng)安裝鋼筋，相鄰2臺(tái)襯砌臺(tái)車(chē)待命至1號(hào)洞的下底板澆筑完成后向下游澆筑，靠上游的2臺(tái)襯砌臺(tái)車(chē)向上游跳倉(cāng)澆筑[2]，澆筑完成4 h后拆除所附加的橫向撐桿提供交通，采用液壓千斤頂支撐模板，保證3 d澆筑2倉(cāng)邊頂拱，該施工措施促進(jìn)了邊頂拱提前1個(gè)月啟動(dòng)澆筑，從而均衡了兩條支洞運(yùn)輸?shù)膲毫Γ?號(hào)洞下底板澆筑完成后具備雙向交通的條件，2號(hào)洞待命的2臺(tái)襯砌臺(tái)車(chē)向下游啟動(dòng)襯砌，1號(hào)洞的2臺(tái)襯砌臺(tái)車(chē)?yán)^續(xù)向上游澆筑，待1號(hào)洞的鋼筋臺(tái)車(chē)和襯砌臺(tái)車(chē)行走至三岔口下游時(shí)，開(kāi)始向下游啟動(dòng)襯砌。至此，關(guān)鍵線路上的5臺(tái)襯砌臺(tái)車(chē)和5臺(tái)鋼筋臺(tái)車(chē)共3個(gè)工作面全部投入使用，臺(tái)車(chē)從1號(hào)洞向2號(hào)洞依次編號(hào)，1號(hào)和2號(hào)臺(tái)車(chē)為一組，交通為1號(hào)施工支洞。4號(hào)和5號(hào)臺(tái)車(chē)為一組，交通以2號(hào)施工支洞為主，3號(hào)臺(tái)車(chē)作為調(diào)劑工作面使用，其交通為兩個(gè)支洞穿插。1號(hào)臺(tái)車(chē)需保證2 d 1倉(cāng)，2號(hào)～5號(hào)臺(tái)車(chē)為2 d完成5倉(cāng)。該措施的實(shí)施比計(jì)劃提前1個(gè)星期的時(shí)間完成任務(wù)，從而保證了節(jié)點(diǎn)工期的實(shí)現(xiàn)。引水隧洞襯砌后的效果見(jiàn)圖1。

圖1 引水隧洞襯砌后的效果圖

3 提高施工質(zhì)量的技術(shù)措施

3.1 臺(tái)車(chē)設(shè)計(jì)

臺(tái)車(chē)設(shè)計(jì)的主要目的是為了解決轉(zhuǎn)彎重組、預(yù)埋灌漿管固定、混凝土入倉(cāng)振搗等問(wèn)題。臺(tái)車(chē)的設(shè)計(jì)方案為兩跨合并由螺栓連接，轉(zhuǎn)彎時(shí)打開(kāi)連接，跨間外弧加入楔形模板，將直段臺(tái)車(chē)改為彎段使用；灌漿孔的固定裝置在臺(tái)車(chē)面板上按設(shè)計(jì)的間排距設(shè)置，由螺栓、擋板、楔子和卡口組成，預(yù)埋PVC灌漿管穿過(guò)預(yù)留孔口，端頭緊貼噴混凝土面，采用臺(tái)車(chē)面板固定裝置段的四周螺栓固定，不埋管部位將關(guān)閉擋板以封堵預(yù)留孔口，背部采用螺栓固定以防止松動(dòng)漏漿，該裝置已獲得國(guó)家《一種用于巖壁灌漿的鋼模臺(tái)車(chē)灌漿裝置》的實(shí)用新型專(zhuān)利(授權(quán)公告號(hào)：CN210195773U)。為便于混凝土均勻合理地入倉(cāng)，減少澆筑過(guò)程中的周轉(zhuǎn)次數(shù)，在臺(tái)車(chē)頂拱設(shè)一排進(jìn)料窗口，兩側(cè)各2層，每層4個(gè)。在臺(tái)車(chē)?yán)甙寰啻翱谳^遠(yuǎn)處安裝輔著式振搗器，梅花形布置，48個(gè)/臺(tái)，復(fù)振器安裝獨(dú)立開(kāi)關(guān)，用于不同區(qū)域的輔助振搗。合理設(shè)計(jì)的臺(tái)車(chē)解決了轉(zhuǎn)彎時(shí)快速的重組，預(yù)埋灌漿管安裝了加固防移裝置，分層分段下料入倉(cāng)，合理有序啟動(dòng)復(fù)振器，提高了混凝土澆筑速度和外觀質(zhì)量。

3.2 優(yōu)化配合比

28 d混凝土終凝過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的水化熱，當(dāng)其內(nèi)外溫差超過(guò)15℃時(shí)產(chǎn)生的拉應(yīng)力會(huì)形成裂縫而造成結(jié)構(gòu)破壞。用于砂石骨料生產(chǎn)的母巖檢測(cè)結(jié)果表明其存在堿活性潛在危害[3]，按照《水工混凝土砂石骨料試驗(yàn)規(guī)程》DL/T5151-2001，其7 d砂漿棒快速法測(cè)試膨脹率為0.324%，28 d膨脹率為0.632%，不滿足規(guī)范要求小于0.1%的要求。

按照以往經(jīng)驗(yàn)，摻加適量的粉煤灰可以抑制堿活性骨料潛在的危害性。在該理論基礎(chǔ)上，通過(guò)采用不同粉煤灰的摻量進(jìn)行了抑制堿活性骨料試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：采用粉煤灰摻量為30%時(shí)抑制效果最佳。同時(shí)，30%的粉煤灰摻量混凝土90 d的抗壓強(qiáng)度較28 d提高了1.2倍以上，該水膠比抗壓強(qiáng)度亦增長(zhǎng)了10 MPa，從而解決了堿活性問(wèn)題，也提高了混凝土后期強(qiáng)度。

90 d齡期的混凝土流動(dòng)性較差，振搗不到位，易出現(xiàn)缺陷。項(xiàng)目部根據(jù)洞室呈馬蹄形結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：對(duì)一倉(cāng)混凝土澆筑在高程方向劃分為三個(gè)區(qū)，一區(qū)范圍為拱腰以下易振搗部位，每側(cè)設(shè)置兩排振搗窗口，每排有4個(gè)窗口供下料，易振搗，澆筑C9025W6F50二級(jí)配混凝土，通過(guò)振搗滿足質(zhì)量要求；二區(qū)為拱腰至拱肩部位，該部位無(wú)法采用人工振搗，遂利用頂拱窗口進(jìn)料，澆筑C9025W6F50一級(jí)配混凝土，通過(guò)復(fù)振器振搗滿足質(zhì)量要求；對(duì)于拱肩以上頂拱部位及存在的空腔，采用C25W6F50高流態(tài)一級(jí)配混凝土充填飽滿[4]。

3.3 混凝土入倉(cāng)方式

混凝土澆筑入倉(cāng)采用泵送為主、溜槽為輔的方式。泵管接入臺(tái)車(chē)中間，采用動(dòng)滑輪控制并固定，泵管端頭安裝彎管，端頭套接6 m長(zhǎng)的軟管，搭設(shè)簡(jiǎn)易溜槽，用動(dòng)滑輪升降泵管分層送料，彎管旋轉(zhuǎn)軟管左右送料至溜槽，移動(dòng)溜槽給各窗口均勻分料。為控制下料的高度并防止骨料分離堆積在模板面而造成架空形成混凝土缺陷，采用下料從低到高的窗口逐層上升，從中間至兩端、兩側(cè)均勻上升的進(jìn)料方式，將進(jìn)料窗口處的鋼筋斷開(kāi)，溜槽深入鋼筋內(nèi)側(cè)，在端頭設(shè)計(jì)擋板以阻擋粗骨料分離。對(duì)于同層的各窗口均勻澆筑升層至窗口下方50 cm處時(shí)恢復(fù)鋼筋，關(guān)閉窗口，改為上層下料的方式。對(duì)于最后一排窗口頂拱的澆筑，采用臺(tái)車(chē)正頂拱預(yù)留接頭、利用泵機(jī)沖力從先澆塊段向后澆塊段逐層澆筑，在端頭封堵模板頂部預(yù)留窗口或通過(guò)木模板間的滲透水印痕跡觀察澆筑高度。對(duì)于頂拱開(kāi)挖支護(hù)遺留的空腔部位采用泵管至頂部的方式，通過(guò)預(yù)埋排氣孔泄壓以保證邊頂拱澆筑飽滿。提前量測(cè)斷面、計(jì)算方量供澆筑時(shí)參考，頂拱澆筑的飽滿程度通過(guò)泵送聲音和端頭模板預(yù)留口溢漿進(jìn)行判斷。

3.4 密封模板縫

對(duì)于矮邊墻的收倉(cāng)線部位安裝∠3 cm的角鋼平行底板以保證澆筑施工縫面平順；在臺(tái)車(chē)靠攏前，對(duì)矮邊墻上口的拉線進(jìn)行打磨校直以確保所搭接5 cm的部位處于同一平面以減小縫隙漏漿；清理模板下口的雜物，在矮邊墻搭接已打磨平順的混凝土上口粘貼2 mm厚的雙面泡沫膠，打開(kāi)臺(tái)車(chē)液壓千斤頂，迫使邊頂拱模板下口與矮邊墻搭接部位緊密接觸；采用手電筒照射的方式檢查搭接部位的密實(shí)性；對(duì)不密實(shí)部位補(bǔ)打泡沫膠進(jìn)行密封；根據(jù)襯砌斷面較小的特點(diǎn)，采用I16工字鋼對(duì)撐桿進(jìn)行支撐，并在撐桿兩端安裝千斤頂，根據(jù)襯砌厚度，在臺(tái)車(chē)下部大梁均勻?qū)?～6根，將受力均勻傳遞至模板面，防止?jié)仓r(shí)受混凝土擠壓漲模造成矮邊墻搭接部位漏漿；對(duì)于襯砌厚度較小的部位，臺(tái)車(chē)環(huán)向端頭模板采用5 cm厚木模，利用臺(tái)車(chē)端頭環(huán)向設(shè)計(jì)的雙排固定環(huán)插入木模，對(duì)其背部采用木楔打緊，泡沫膠密封縫隙，防止混凝土澆筑過(guò)程漏漿，確保止水部位混凝土的澆筑質(zhì)量。

3.5 加強(qiáng)振搗

鑒于底板以上4 m范圍為仰拱，所產(chǎn)生的氣泡不易排出，欠振造成的混凝土缺陷較多；而4 m至頂拱呈俯拱式，所澆筑的模板承重，不易聚集氣泡，富漿多，澆筑外觀較好。對(duì)于仰拱區(qū)域采取了以下措施加強(qiáng)振搗：①?lài)?yán)格控制下料澆筑厚度不大于50 cm，采用φ50 mm軟軸振搗器插入鋼筋與基巖之間進(jìn)行振搗；②利用鋼筋保護(hù)層4 cm的間距，采用φ30 mm軟軸插入模板與鋼筋間進(jìn)行二次復(fù)振；③打開(kāi)振搗區(qū)域模板外側(cè)輔振器，震動(dòng)5～10 s，暫停3 min，重復(fù)2～3遍(連續(xù)震動(dòng)易造成混凝土過(guò)振而降低其表面強(qiáng)度)；④對(duì)于振搗盲區(qū)部位，采用φ50 mm軟軸棒頭在模板外側(cè)間斷振動(dòng)，將混凝土表面停留的氣泡排除。

4 采用引堵排措施解決富水問(wèn)題

對(duì)于大面積滲水，采用打孔減壓引排的方式進(jìn)行處理，對(duì)其表面鋪柔性防水板材，下部刻槽埋PE管引排，在后期滲水變小時(shí)采用灌漿封堵。對(duì)于滲水較大部位安裝單向逆止閥[5]；對(duì)于涌水較大的部位設(shè)集水坑采用水泵抽排，后期埋管回填并安裝單向逆止閥；底板澆筑時(shí)在其上游段堆碼沙袋形成擋水圍堰，采用水泵抽排的方式防止外來(lái)水流入影響澆筑；將邊頂拱的滲水采用打孔埋管的方式引排至矮邊墻，刻槽預(yù)留通道引排；混凝土澆筑完成后，對(duì)于其表面有滲水的部位采用濃漿加水玻璃或速凝劑灌漿封堵；對(duì)于涌水部位，根據(jù)流量安裝φ100 mm、φ50 mm和φ32 mm的單向逆止閥，單向逆止閥的作用是阻止外水通過(guò)管道閥門(mén)進(jìn)入巖體。當(dāng)巖體內(nèi)部的積水大于閥門(mén)外側(cè)0.1 MPa時(shí)打開(kāi)排水閥，防止后期運(yùn)行或放空檢查時(shí)巖體中的積水壓力過(guò)大破壞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。該工程富水段的處理已獲得《一種用于深埋有壓過(guò)水隧洞的泄水系統(tǒng)》CN202210055567.3發(fā)明專(zhuān)利。

5 結(jié) 語(yǔ)

作為EPC模式，充分發(fā)揮了其施工特長(zhǎng)，通過(guò)聯(lián)動(dòng)機(jī)制統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，抓住重點(diǎn)，優(yōu)化工藝等措施，按期完成了引水隧洞的襯砌任務(wù)，所取得的施工經(jīng)驗(yàn)可為類(lèi)似工程提供參考。