长龙山抽水蓄能电站上平洞及上弯段混凝土衬砌施工技术.pdf

42本栏目审稿人：陈振华混凝土工程长龙山抽水蓄能电站上平洞及上弯段混凝土衬砌施工技术王蕾蕾徐宏昌赵仲舒/中国水利水电第十二工程局有限公司【摘要】国内抽水蓄能电站引水上平洞衬砌施工多采用人工立模、钢模台车全断面衬砌或者先施工下半拱再施工上半拱的施工程序。长龙山引水上平洞混凝土采用先施工上半拱再施工下半拱的施工程序，在确保灌浆台车及运输小车双牵引系统稳定运行情况下，实现斜井直线段固结灌浆和上平洞及上弯段混凝土同时作业，安全、高效地完成工程任务，施工效果较好。【关键词】上平洞及上弯段设混凝土施工程序1二工程概况长龙山抽水蓄能电站引水上平洞开挖断面为高度7m、底宽7 m的城门洞形，衬砌后断面为直径6 m的圆形，1号、2 号、3 号引水上平洞分别长47.3 19m、47.994m、48.7 0 4m，底坡10%。引水上平洞衬砌混凝土标号为C25W8F100，衬砌厚度为0.5 m。2上平洞及上弯段混凝土施工2.1施工设计方案国内抽水蓄能电站引水上平洞衬砌施工多采用人工立模、钢模台车全断面衬砌或者先施工下半拱再施工上半拱的施工程序。长龙山抽水蓄能电站引水上平洞工程为满足灌浆台车及运输小车双牵引系统稳定运行情况下斜井直线段固结灌浆和上平洞及上弯段混凝土需同时作业的特殊要求，在国内现有的抽水蓄能电站引水上平洞衬砌通用施工模式的基础上，定制出了一套完整的先施工上半拱再施工下半拱的施工设计方案。2.2上弯段封闭钢平台设计（1）斜井滑模拆除后需要在上弯段与直线段交接处布置一封口钢平台，起到保护井下安全、作为上弯段第一仓模板支撑坐落平台的作用。以往类似工程往往直接利用斜井滑模的模板平台作为封口平台，安全性相对较低。工程通过设计一套由工字钢、钢板组成的简支梁钢结构平台，并考虑灌浆人员上下及四根钢丝绳的穿孔空间，解决交叉作业的安全问题。（2）钢平台由工2 8 b主梁、工16 次梁及16 mm厚钢板组成，主梁下设置工2 8 b垫梁，垫梁同在直线段起点及混凝土浇筑即将完成时预埋的钢板处焊接。钢平台布置示意见图1。2.3上弯段分仓及模板支撑设计（1）上斜井上弯段混凝土常规施工方法分两段浇筑。按照上斜井上弯段圆心角，第一段浇筑时从上斜井直线段上端头开始浇筑2 7.3 范围内混凝土，分两次浇筑，第一层浇筑引水隧洞部分，技术超挖区回填混凝土至与引水隧洞混凝土浇筑齐平位置；第二层浇筑剩余的技术超挖区回填混凝土。第二段浇筑为剩余2 7 范围内混凝土，也分两次浇筑，第一层先浇筑底拱2 m高度范围内混凝土，对底拱范围内混凝土进行抹面；剩余边顶拱及技术超挖区回填混凝土作为第二层一次浇筑到位。长龙山上斜井上弯段混凝土结合先施工上半拱再施工下半拱的施工方案，优化调整后的施工方法要点在于43长龙山抽水蓄能电站工二弯段混凝土衬砌施工技术上弯段的分仓设计需主要考虑在斜井固结灌浆的同时可以进行上弯段混凝土施工，主要难点在于绞车、卷扬机存在的情况下如何做好跨绳支撑及先施工上部18 0 240拱的底部支撑。（2）上斜井上弯段第一块从直线段起点处起，以最外侧钢柱底为界，全断面浇筑，上半拱铅直封头，并完成相应高程的技术超挖回填混凝土；第二块为上平洞终点开始7.1m长顶拱施工；第三块利用顶拱的预埋件安装型钢支撑，完成余下部分技术超挖回填混凝土；第四块为中间部分全断面浇筑；第五块完成底拱浇筑。在上斜井滑模拆除、井口防护钢平台施工完成后，开始准备上弯段混凝土施工。上弯段分仓布置见图2。2.4上弯段技术超挖部位钢平台及支撑设计上弯段技术超挖部位回填混凝土厚度大，一次性施工对底部支撑的承载力要求高，分台阶施工又与安全快速施工的理念背道而驰，采用钢梁、钢板组合的钢结构平台型式作为底模、工字钢支撑柱顶撑，解决顶拱超挖回填的技术难题。上弯段技术超挖部位模板支撑布置见图3。引水上平洞I16井口防护钢平台16mm钢板工2 8 b工2 8 b垫梁引水上斜井图1钢平台布置示意图第三块第二块施工缝第四块第五块施工缝施工缝8.83第一块11.45图2上弯段分仓布置图（单位：m）44混凝土工程25002500A12500图3上弯段技术超挖部位模板支撑布置图图（单位：m）2.5上平洞分仓及模板支撑设计（1）上平洞混凝土常规施工方法：垂直方向分下上两层浇筑，先浇筑底部12 0 范围底拱混凝土，再搭设满堂脚手架支撑完成顶拱2 40 范围内混凝土施工。（2）上平洞混凝土调整后的施工方法：上平洞布置有绞车和卷扬机，分别用于提升上斜井直线段固结灌浆所用的运输小车及灌浆作业平台。在兼顾斜井固结灌浆作业的同时，尽量多地完成上平洞混凝土的衬砌，以减小灌浆完成、卷扬机及绞车拆除后混凝土衬砌的工期压力。上平洞分仓布置示意见图4。2.6钢筋安装各浇筑块先搭设脚手架，绑扎边顶拱钢筋，安装边顶拱模板，在边顶拱混凝土浇筑完成后施工底拱钢筋、模板。SP5SP4上SP3上SP2上SP1上SP5SP41SP3SP211SP1SP4下施工缝SP3下（根据绞车室、钢丝绳范围调整）SP2下SPI下图4上平洞分仓布置示意图2.7脚手架搭设满堂支撑架主要作为边顶拱混凝土施工时的模板支撑架，上平洞脚手架均为扣件式钢管脚手架。用于一期浇筑期间边顶拱混凝土施工的模板支撑架纵距横距步距为0.7mX0.7m1.2m；用于二期浇筑，底拱范围的模板支撑架纵距X横距X步距为1.2 mX1.2mX1.5m。2.8模板施工（1）上平洞及上弯段采用定制弧形钢模板，两侧采用内拉、外撑支模方式。分为边顶拱及底拱两层进行浇筑，边顶拱采用满堂脚手架支模方式，底拱模板施工时在模板上方设置钢管支撑辅助拉条进行模板固定，采用木块垫在钢管与混凝土面之间做好成品保护。（2）上弯段号块回填混凝土底模用3 0 15 标准钢模板拼接。利用排架进行全断面立模。号块回填混凝土使用I28b型钢支撑，A16拉筋拉牢。（3）堵头模板采用2 cm厚的木板或胶合板作为面板，背方采用12 mm拉筋和钢管固定。拉筋间排距0.75m，焊在边墙锚杆上，焊好后，调节拉筋螺帽，使堵头模板达到准确位置。2.9混凝土施工2.9.1混凝土浇筑混凝土从模板两侧交替均勾下料，两侧高差不超过50cm。混凝土层布料均匀，避免用振捣器平仓。仓内混45长龙山抽水蓄能电站上平洞及上弯段混凝土衬砌施工技术凝土安排专人边浇边平仓，不得堆积。仓内若有骨料堆积时，均匀散布于砂浆较多处，不得用砂浆覆盖，以免造成内部蜂窝。浇筑过程中如果岩石面层有渗透现象，设置引水管将水流引出仓面方可浇筑，并及时处理混凝土面泌水。必要时，收仓前最后一车混凝土使用自密实混凝土进行浇筑，保证混凝土的密实程度。2.9.2回填混凝土施工回填混凝土施工时注意控制下料速度，并时刻观察钢梁、模板支撑架和模板的钢结构形变情况，一旦发现异常，停止下料，待混凝土接近初凝后再安排下料。1.底拱混凝土浇筑底拱混凝土施工时，在模板开设振捣窗口用来平仓及振捣混凝土，振捣采用附着式振捣器，插入式振捣器辅助平仓，振捣器的插人深度伸入已浇筑层以下5 cm，振捣时间以控制不再显著下沉，并开始泛浆为准。模板同边和止水带附近的混凝土振捣应特别认真仔细，振捣头不得触及止水结构，以免损坏止水结构。混凝土浇筑过程中，根据实验室提供的实测资料随时观测与掌握混凝土的凝固情况，及时拆模进行抹面。设专人进行找平、抹面，同时避免混凝土表面的过多扰动，造成表面混凝土松散。2.边墙混凝土浇筑边墙混凝土浇筑是从一端至另外一端进行分层下料，再从左右两边墙均匀下料进行边墙混凝土浇筑，逐层铺料直至分缝高程。边墙混凝土施工时，采用从低到高分层进行，分层高度3 0 5 0 cm，左右对称下料，混凝土浇筑速度控制在0.5 m/h。混凝土浇筑时随浇随平仓，产生骨料堆积时用人工将其铲除到砂浆较多的部位，浇筑过程中严禁加水。振捣采用插人式振捣器，振捣布点呈梅花形布置，布点间距不超过振捣器有效半径的1.5 倍，振捣器的插人深度伸入已浇筑层以下5 cm，振捣时间以控制不再显著下沉并开始泛浆为准。振捣作业路线保持一致，并顺序依次进行，以防漏振、振捣棒要快插慢拔。混凝土浇筑要保持连续性，在下层混凝土初凝之前应覆盖上一层混凝土，浇筑混凝土允许间隙时间按试验确定，若超过允许间歇时间，且混凝土不能重塑时则按施工缝处理3.顶拱混凝土浇筑顶拱部位混凝土采用混凝土泵管接管下料，下料口距离混凝土面高差不大于1.5 m。混凝土由附着式振捣器振捣。浇筑时安排专人对堆积混凝土进行振捣平仓，不得堆积。仓内若有骨料堆积时，均匀散布于砂浆较多处，不得用砂浆覆盖，以免造成内部蜂窝。浇筑过程中如果岩石面层有渗透现象，设置引水管将水流引出仓面方可浇筑，并及时处理混凝土面泌水。为使混凝土尽量密实同时防止混凝土泵压力直接作用于模板，顶拱超挖最高处设置排气管。根据混凝土浇筑情况，调整顶拱混凝土泵管位置，混凝土泵管与钢筋网固定。使用附着式振捣器进行振捣，根据浇筑情况，当浇筑即将完成时改用高流态混凝土，待排气管混凝土均匀排出，输泵压力开始明显上升时停止浇筑，开始封仓。2.9.3施工缝处理施工缝缝面使用压力水冲毛或人工钢钎凿毛的方法，将施工缝表面的砂浆乳皮凿除干净，清除缝面上所有浮浆、松散物料及污染体，以露出粗砂粒或小石为准，但不得损伤内部骨料。开始冲毛、打毛时间及冲毛时水压、风压等根据现场试验确定。缝面冲打毛后清洗干净，保持清洁、湿润，在浇筑上一层混凝土前，将层面松散物及积水清除干干净后均匀铺设一层厚2 3 cm的水泥砂浆。砂浆标号比同部位混凝土标号高一级，经铺设砂浆后3 0 min内被混凝土覆盖为限。铺设工艺保证新浇筑混凝土能与老混凝土结合良好，并得到监理人认可或批准。3结语通过采用先施工上半拱再施工下半拱的施工设计方案，长龙山引水上平洞及上弯段混凝土安全、高效地完成工程任务，施工效果较好，为抽水蓄能电站上平洞混凝土施工提供了宝贵的经验。