水电站有压隧洞及调压井混凝土衬砌施工技术探析.pdf

2 0 1 5年第 1 期 水利规划与设计 设 计施 工 DOI ：1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 6 7 2 2 4 6 9 2 01 5 0 1 0 3 0 水 电站有压 隧洞及调压 井混凝土 衬砌 施工技术探析 杜晓虎 ( 新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局，新疆 乌鲁木齐 8 3 0 0 0 0 ) 摘要 ：对 于水电站有压 隧洞 以及调压 井混凝 土施 工来说 ，其面 临施 工不便 以及环形 支撑等不利 因素。本 文通 过结 合 某水 电站有压 隧洞施 工实例 ，系统地探讨 了该 工程 隧洞 以及调压 井的混凝 土衬砌施 工工艺以及相应的 关键技 术 措施 ，可为从事有压 隧洞施工人 员借鉴 。 关键词 ：水 电站施 工；有压 隧洞 ；调压 井；混凝土衬砌 中图分类号 ：T V 7 3 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 6 7 2 2 4 6 9 ( 2 0 1 5 ) 0 1 0 0 8 0 0 3 1 工 程 概 况 水电站引水系统有压隧洞包括 1 有压隧洞、2 有压 隧洞 、调压 井及 3 有 压 隧洞 ，为混凝 土 全断 面 衬砌 。导 流洞采 用 的是全 断面 钢筋 混凝 土 衬砌 ，在 考虑 支护 断 面 的 形 式 时 应 考 虑 的 因 素 包 括 围岩 类 别 、运 行工 况 和运行 条件 等 ，典 型 的支 护 断 面主要 有 5种。其中 A型支 护断面衬砌 厚度 1 5 m，边墙 顶拱 喷 C 2 5聚丙 烯 混 凝 土 1 5 c m，锚 杆 2 5 ，L= 6 m， 1 0 01 0 0 c m，顶 拱 1 0 0 。 范 围 内 回 填 灌 浆 ， 洞周 固结 灌 浆 L=8 m，2 0 02 0 0 。适 用 范 围 为 0+ 0 0 0 0 0 0 0+1 0 0 0 0 0 ，堵 头 前 V类 围岩 ，堵 头 前 断层 及其影 响带 。高 速水 流 的冲刷 会对 混 凝 土 的 底板 和边 墙底 部造 成 冲蚀 ，因此应 在 底板 和 边墙 底 板 2 m 处均 采用 C 4 0混 凝 土 ，边墙 2 m 以上 的地 方 和顶拱 采用 的混凝 土强 度等 级为 C 2 5即可 ，同 时在 底板中需要布置插筋直径为 2 5 m m，长度为 3 m，双 向布置 ，间距 均 为 2 0 0 ra m。 2 隧洞混凝土衬砌 施工技术 混 凝 土衬砌 在隧洞 开 挖贯 通后 进 行 ，1 隧洞 从 洞中间分别往两头作业 ，每个方 向分别用针梁钢模 进行衬 砌 。针梁 钢模 示意 图 如 图 1 所 示 。2 隧 洞从 调压井 连 接处往 两头 作业 。调压 井从 底 部 往顶 部进 行衬砌作业 ，为钢筋混凝土衬砌。3 隧洞分斜井和 平洞 两部 分进行 衬砌 。隧洞衬砌 混 凝 土全 部采 用 全 断面一次衬砌 ，其中平洞和斜井采用针梁钢模 ，调 80 压井采 用 滑模进 行混凝 土 衬砌 。 2 1 1 平洞 针梁 钢模 衬砌 混凝 土施工 在进行正式施工前首先应 当铺设好运输 轨道 ， 但轨道位置应当充分结合其开挖 出渣运输需要 ；而 且应 当确 保轨 道定位 的准 确性 ，校 核其 定 位无 误 后 则可 以对其采取 固定处 理 ，待其用 于运输衬砌 材 料 。本工 程采取 组合 钢模 拼装 方式 ，结 合衬 砌 混凝 土长度 在 钢筋安 装之 前 ，需 要对 岩面 进行 清理 工作 ， r 睡 图 1 针梁钢模示意 图( 针梁下置式 ) ( 单位 ：m m) 1 一 针梁 ；2 模板 ；3 一上车撑；4 一前后 支腿 ；5 一驱动装置 6 一顶模 ；7 一左侧模 ；8 右侧模 ；9 一底模 ；1 O 一 门架 作者简介 ：杜晓虎( 1 9 8 6年一 ) ，男 ，助理工程师。 设计施 工 水利规划与设计 2 0 1 5年第 1 期 确 保 岩面 上不存 在杂 物和 泥 土等 ，接 着用 水将 岩 面 清洗干净 ，经过检查符合要求之后 ，才可进行下一 步的施工工序。岩棉的清理工作采用分段进行 的方 式 ，这 样不 会对 交通 造成 阻碍 。在 进行 破 碎带 的清 理时 ，应严 格遵 照监 理工 程师 的安 排 进行 。钢 筋 的 加工应 在 钢筋 厂 中进 行 ，之后 将成 型 钢筋 成 品用 汽 车运输 到施工洞 口处 ，然 后将钢筋转 至钢筋 台车 上 ，最后将钢筋运输到洞内的施工现场进行钢筋 的 安装。在进行钢筋的安装时 ，应预先在基岩上钻 出 合适数量的插进孑 L ，并插入钢筋，插筋是起到钢筋 网的加固和定位 的作用 ，钢筋 网在安装时直接与插 筋进行绑扎固定 即可。为了确保钢筋保护层的厚度 符合要求 ，应在钢筋下垫人大小适 中的水泥沙垫 ， 整个结构段钢筋一次安装成型。钢筋在使用前应将 上面 的油 渍 、铁锈 等清洗 干 净 ，同时 确保 钢筋 表 面 没有 损坏 。钢 筋 网在绑扎 完成 之后 ，应先 由班 组 进 行 自检 ，之后再由质检工程师进行复检 ，确保钢筋 的安装工作一切顺利后 申请监理工程师验收。 按照 指定 的位 置进行 针 梁钢模 的就 位工 作 ，之 后 根据洞 中心线 的位 置 对 针梁 钢 模 进 行 调 整 定 位 ， 精 确定位 即可 固定 钢模 台车 。在进 行 钢模 的混凝 土 浇筑之前 ，应先对模板面进行清理工作 ，接着刷涂 一 层脱模剂。钢筋在安装检查合格之后 ，即可进行 止 水铜 片 的安 装 ，最 后 将 针 梁钢 模 的 挡 头 模 板 封 闭 。针梁 钢模 施工 示 意图如 图 2 。 混合料采用强制式搅拌机在搅拌站拌制，自卸 汽 车从混 凝 土拌和 站运 料 至洞 口 ，转 电瓶 车 牵 引 的 轨行 式混 凝 土输送 车进 行洞 内运 输 ，再 转布 置 在洞 图 2斜井针梁钢模施工示意图 内的混凝 土 泵泵送 入仓 。混 凝 土的入 仓 采用 泵送 的 方 式 ，同时 分层进 行 浇筑 ，这样 可 以避 免 出现模 板 变形倾 斜 的 问题 ，通 常 应 将 分 层 的 厚 度 控 制在 4 9 e ra 以下 ，两 侧 上 升 的 速 度 应 控 制 在 0 5 m h以 下 ，顶拱 的 速度 应控 制在 0 4 m h以 下 。浇筑 混 凝 土后采用附着在针 梁钢模外侧 的附着 式振捣器振 捣 。总结 以往 的工程实践经验 ，结合工程的脱模情 况 ，混凝 土 浇筑段 如果 没有 受 到地应 力 ，只需 在 浇 筑完成 2 4 h之后 即可进行拆模 ；而对 于挡头模板 ， 在混凝土终凝完成之后才可进行拆模 。在拆模完成 之 后 ，应 对 混凝 土进行 按 时洒 水养护 。 2 2 调 压 井滑模 衬砌 混凝 土施 工 调 压井 的混 凝 土 衬 砌 采 用 滑 模 的 工 艺 进 行 施 工 ，在 井 口安装 卷 扬 机 吊运 井 内 的各 种 施 工 材 料 。 在 进行 混 凝 土 衬 砌 施 工 之 前 ，先 在 井 口施 工 一 圈 “ 锁 口” 混 凝土 ，防止 地面 水和渣 掉落井 内。“ 锁 口” 混凝 土 的浇筑 在开 挖 阶段完 成 。 ( 1 ) 滑模 结构 制 作 。本 工 程 采用 的模 板 为 特 制 异形钢 模板 。用 于连 接作 用 的支撑杆 采 用 钢筋 材 料 进行制作 ，先将直径为 3 2 ram的钢筋进行冷拉伸长 3 ， 第一 节 分6 0 0 ram、 l O 0 0 mm、 1 4 0 0 ra m、 1 8 0 0 m m、2 2 0 0 m m、3 0 0 0 ra m 等类 型 ，其余 各节 为 3 0 0 0 ra m 长 ，各节 之 间 的连 接 时 采用 在 接 头 处设 置 螺丝 扣 的方 法 ，长度 为 3 0 mm，当千 斤 顶 超 过 接 头 之后 ，即可对接头进行焊接 ，焊接之后 的接头可以 承受一 定 的荷 载 ，可 作 为受力 钢筋 。 ( 2 ) 滑模段混凝土施工。钢筋在钢筋加工厂制 作 ，用 自卸汽车运至现场，人工在钢筋平台上现场 安装 焊接 ，钢 筋焊接 采用 电弧 焊 。钢筋 按 设计 图纸 准确安装并 固定好 ，使其在混凝土浇筑过程中不位 移 ，混凝土顶面始终预 留一道绑扎好 的横向钢筋 ， 竖 向钢 筋 绑 扎 时 ，在 应 提 升 架 上 部 设 置 钢 筋 定 位 架 。拌和 站拌 料一5 t 自卸 汽车运 料一 卷扬 机 提升 料 斗垂 直送 料 至设 在 滑模 架上 的 回转 分 料 斗入 仓 。混 凝土浇筑采取分层均匀交圈浇筑 ，每一浇筑层 的混 凝土表面在同一水平 面上，并有计划匀称地变换浇 筑方 向。开始 时 向模 板 内浇筑 的混凝 土 ，浇 筑时 间 控制在 3 h左右，分 2 3层将混凝土浇筑至 6 0 0 7 0 0 ram，然后 进行 模板 的试 滑 升工 作 。正 常 滑升 阶 段的混凝土浇筑 ，每次滑升前 ，将混凝土浇筑至模 板上 口以下 5 01 O O m r n处 。 ( 3 ) 混 凝土 的振捣 。 混凝 土 的振 捣 采用 的机 械 为掺入式振捣器 ，在进行振捣时 ，应防止振捣器接 81 2 0 1 5年第 1期 水利规划与设计 设计 施工 触到支撑杆 、钢筋 以及模板等，避免对它们造成损 害 。振捣 器 插 入 前 一 层 混 凝 土 的 深 度 不 得 大 于 5 0 m m。在 模板 滑 动 过 程 中 ，不 得 进 行 混 凝 土 的振 捣操 作 。 ( 4 ) 模板的滑升。模板的滑升分为试滑升 、正 常滑 升和完 成 滑升三 个 阶段 。在试 滑升 之 前 ，应对 混凝 土和各 种 滑升装 置进 行细 致 的检查 ，符合 要求 之后 才 可 进 行 试 滑 升 。 当 滑 升 超 过 模 板 2 0 0 3 0 0 ram 的高度 之 后 ，应 对 各 种 滑 升 装 置 和 模 板 进 行全 面 的检查 ，同 时对 于 有 问题 的地 方 进 行 修 整 ， 之 后 即可进 入 正 常滑 升 阶 段 。在 进 行 正 常 滑 升 时 ， 每 次滑 升 的 高 度 应 与 混凝 土 浇 筑 分 层 的厚 度 相 协 调 ，同时应控 制两 次滑 升之 间 的间 隔时 间 ，通 常不 得超过 2 h 。当施工作业 温度较 高时，应适 当增加 中间提升的次数 12次 ，同时 中间提升的高度控 制 在 3 O一 6 0 m m 即可 。如果 浇 筑时 间超 过 提 升 时 间 的话 ，应暂 停 提升 一 至二 次 。最后 一个 阶段 为完 成 滑升 阶段 。 当模板 滑 升 接 近 顶部 高 程 约 1 r n的地 方 时 ，应逐渐 减 小滑 升 的速 度 ，同时做 好 滑 升装 置 的 找平工作 ，这样可以确保最后一层t 昆凝土能够均匀 交 圈。如果因为施工 中遇 到各 种 原 因不 得 暂停 模 板 滑升施工 时 ，应严格遵 守相关 的要求进行 停滑措施 。 ( 5 ) 面层混凝土缺陷修整。在脱模完成之后 ， 应对混凝土的缺陷进行修整 。对于小面积的表面缺 陷，应及时对其进行修整 ，完成时间不应超过脱模 3 0 m i n 。对 于表 面 需要 进 行 磨 削 修 整 ，处 理 完 成 时 间不 得超 过 2 4 h 。对 于较 严 重 的表 面 缺 陷 ，需 要将 适量 的混凝土和水泥砂浆抹到缺陷处进行修补。当 采用 环氧树 脂砂 浆进 行混 凝土 缺 陷 的修 补 时 ，应根 据周边的纹理轻轻的进行磨削修整，确保颜色和纹 理 与周边 混凝 土相 同 。 3 结 语 针 对本工 程有 压 隧洞情 况 ，隧洞 衬砌 混 凝 土全 部 采用 全断 面一次 衬砌 ，其 中平 洞和 斜井 采 用针 梁 钢模 ，调压井采用滑模进行混凝土衬砌。通过合理 布设混凝土输送泵位置等措施有效地确保 了混凝土 的运 输和人 仓 ，同 时对 混 凝 土施 工采 取 严格 控 制 ， 加强 了质量 和安 全控 制 ，取得 了较好 的效 果 。 参考 文献 1 孔祥春有压 隧洞预应力混凝土衬砌工艺的研究与应用 J 中 国科技信息 ， 2 0 1 3 ， ( 0 4 ) 2 孙中宏 ； 崔风营胶东调水有 压圆形隧洞混凝土 衬砌 施工 J 山东水利 ， 2 0 1 0 ， ( 0 7) 3 晏 军压力 隧洞双 圈无粘结预应力混凝土衬砌施工技术 J 内 江科技 ， 2 0 1 1 ， ( 0 3 ) ( 上接第 4 0页) 使用 ， 集 中安排在节水增粮行动工程 项 目上 ， 为节水增粮工程建设和管理提供基础设施 条 件 。 6 2技 术服 务体 系 大 石桥 市 2 0 1 2年节 水 增 粮 项 目区涉 及 2个 乡 镇 ， 7个 行政 村 ， 每 个 乡镇 下 设 有 水 利 服 务 站 、 农 机 站和农 经站 。现 项 目受 益 乡镇水 利 服务 站现 有 专业 水利技术人员 1 8人 ， 农业 、 农 机专业技 术人员 2 2 人 。为 了深入贯 彻落 实 2 0 1 1年 中共 中央 国务 院关 于加 快水 利改革 发 展 的 决定 ( 中发 2 0 1 1 1号 ) 和 省政 府下 发 的 关 于 加 强基 层 水 利 服 务体 系 建 设 工 作意见 等文件的精神 ， 从资金安排 、 人员保障、 机构 设立、 执法措施等方面统筹考虑 。做好经费、 编制 、 人事管理制度等工作的落实 ， 确保基层水利服务体 系在组织协调水资源管理监测 ， 组织农 田水利基本 建设等 方 面发挥 应有 的作 用 。基 层水 利 服务 体 系 与 农业科研单位、 教育机构 、 涉农企业积极配合 ， 充分 发挥他们在科技 、 研发、 服务 等方面的优势 ， 提高各 区域 站 的技术服 务能 力 。 82 6 3技 术培训 为 了保证 2 0 1 2年节水增 粮项 目工程顺利 实施 ， 长 久发挥效 益 ， 大石 桥市 计 划在 2 0 1 2年 1 0月 份 至 2 0 1 3 年 4月份 ， 积极开展各项 技术培训 ， 有计 划地对全 市水 利 、 农艺 、 农 机技术骨干 、 管理人员和受益群众代表进行 培训 ， 为“ 节水增粮行动” 提供技术和人才支撑 。 7 结 语 综上所述 ， 大石桥市节水增粮项 目条件具备 、 预 测 经 济 效 益 明 显 、 经 济 评 价 投 入 产 出 合 理 、 环 境评价有益 、 保 障措 施得力 、 农 民认 同程 度高 、 种 植 经 验 成 熟 ， 项 目具有 可持 续性 ， 取水 合理 。 参 考文献 1 冯 国华内蒙古 ： 节 水增粮 行动实 现多赢 效果 J 中 国水利 ， 2 O l 3年第 2 3期 2 王 丽娟 ，赵彦英 关于“ 节水增粮行 动” 项 目实施情况 凋研 J 城市建设理论研究 ， 2 0 1 3年第 O 1 期 3 李建 国， 生效有内蒙古 “ 节水增粮行动” 实现多赢效果 J 内 蒙古水利 ， 2 0 1 3年 0 4期