水電站引水洞襯砌施工方案研究

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1工程概況

萬家口子水電站引水系統布置在右岸山體內，由進水口、引水隧洞及壓力管道組成，采用一洞雙機的布置方式，引水隧洞進口樁號為引0+000.00m，1#岔管洞出口樁號為引0+481.366m，2#岔管洞出口樁號為引0+485.478m。進口中心高程為1403.00m，出口中心高程與廠房安裝高程相同，為1297.70m。由漸變段、上平段、水平轉彎段、上彎段、斜井段、下彎段和下平段、岔管段組成，自樁號引0+308.982m起往洞出口方向設計為有鋼管段。設計開挖斷面為馬蹄形，無鋼管段洞涇為7.0m，斜井有鋼管段、下彎段與下平段洞涇為6.0m，經過分叉分為兩條直徑為4.0m的鋼管。根據施工布置實際情況，將右岸引水隧洞襯砌分為兩大類，一類為無鋼襯段，一類為有鋼襯段。無鋼襯段引水隧洞鋼筋混凝土襯砌施工需在壓力鋼管安裝完畢后進行，該襯砌段包括上平段、上彎段及大部分斜井段，長約352m。有鋼襯段引水隧洞鋼筋混凝土襯砌施工需在壓力鋼管安裝完畢后進行，該襯砌段包括下平段、下彎段及斜井段，長約180m。本文主要對無鋼襯段的方案進行討論。

2施工特點

引水洞襯砌混凝土斷面尺寸不同，施工空間狹窄，混凝土入倉及澆筑施工難度大。壓力鋼管安裝與土建施工交叉進行，工期緊，施工相互干擾大，洞內壓力鋼管焊接作業煙塵大，作業環境較差。引水隧洞無支洞，洞內空間有限，工期緊張，幾個工作面同時進行施工，洞內交通困難；洞內無法使用大型起吊設備，混凝土澆筑材料運輸工作需要人工搬運，人員投入較大。

3施工方案

鑒于該部位工期緊，工程量大，地質條件差的特點，項目部對引水洞襯砌制定了兩套施工方案。3.1方案一。無鋼襯段擬采取襯砌由洞出口往進口方向分兩次澆筑，先澆底拱，再澆邊墻頂拱。底拱混凝土采用穿行式鋼模臺車施工，邊墻頂拱采用鋼模臺車施工，平面轉彎段砼混凝土施工時，適當縮小分段長度，段間用木模過渡，上彎弧段按常規方法施工。本工程有鋼襯全長約180m，主要包括斜井段、下彎段、下平段、岔管段、1#岔管段、2#岔管段。1#岔管段襯砌施工：施工方案由于門機布置于1#岔管洞之上，根據現場鋼拱與巖石范圍內進行混凝土襯砌，襯砌分兩次澆筑，先澆底拱，再澆邊頂拱。底拱混凝土采用穿行式鋼模臺車施工，邊頂拱采用鋼模臺車施工。有鋼襯混凝土施工方案有鋼襯混凝土由斜井段往岔管段方向分段進行施工。壓力鋼管在洞外加工成3m一段的管形，洞內采用運管小車運到洞內安裝焊接到一個作業段長度后，再進行混凝土回填。3.2方案二。采用全斷面襯砌法。擬開辟多個工作面，同時進行襯砌，規劃如下：3.2.1斜井有鋼管段、下彎段。該段壓力鋼管安裝與鋼筋綁扎輪流實施，最后再進行一次性澆筑。3.2.2斜井無鋼管段（斜洞上半段）。該段采用組合鋼模板與鋼桁架組合拼裝的方式支模。采用一套桁架組合鋼模板，每一倉僅需進行模板安裝即可進行澆筑。臺車軌道隨著澆筑上升。為避免上述兩段同時施工的相互影響，在斜洞上半段與上平段施工前，將上平段臺車軌道拆除，將斜洞上半段的襯砌鋼筋（成品）預先進洞，運至上平洞末段堆放，襯砌模板，鋼桁架、焊接、切割等小型設備也同時運入放置。此步驟完成后，斜井無鋼管段即可進行鋼筋綁扎與預埋件埋設。桁架和鋼模板同樣運用運管臺車下運至倉面（對于首段），拼裝鋼桁架和組合鋼模板，對端頭采用散拼鋼模和木模進行封閉，埋設止水，封頭時在洞底和洞頂部位均預留砼進料口。一段澆筑完，進入上部段循環作業，模板及桁架由下部段拆轉使用，臺車軌道隨澆筑上升而逐段拆除。3.2.3上彎段、局部上平段、水平轉彎段。采用與斜井無鋼管段同樣的施工方案，上彎段單倉12m或15m，上平段末段采用單倉12m，水平轉彎段采用單倉15m，均采用對拼裝鋼模板后余出的縫隙部位，采用木模板現場鑲補。3.2.4上平段（鋼模臺車襯砌段）。上平段A1段（引0+015.000~引0+073.473）及A3段（引0+117.159~引0+207.159）模板采用全圓針梁式鋼模臺車。臺車制作時間為40d。針梁式臺車襯砌時，底、邊、頂一次性成型，立模、拆模由舉升油缸、脫模油缸完成，定位找正由舉升油缸和平移油缸執行。臺車為自行式，安裝在臺車上的卷揚機使鋼模和針梁做相對運動，臺車便可向前移動。砼澆筑。由引水洞上游進水口的泵機供料，砼直接由泵管入倉，不需溜槽輔助。清理出一小段后即刻進行鋼筋綁扎，砼澆筑由引水洞上游進水口的泵機供料。3.2.5漸變段。該段由方變圓，襯砌厚度為1000mm，施工難度較大，耗時長，同時又是引水隧洞的入口段，為輸送材料的必經之路，該段的施工影響了洞內材料的運輸。首先進行該段底部小部分施工，再搭設可通車的排架進行剩余部分的襯砌施工。進口漸變段（引0+000~引0+015.000）整套模板由方木條桁架和木面板兩部分組成，面板大部分使用20mm厚杉木板，桁架采用60mm×80mm方木條，面板所有縫隙都刮膩子嵌縫，涂脫模劑。邊墻部位使用定型組合鋼模板。漸變段擬分為6個單元，2.5m做一個單元，一個單元內放置5個木桁架，單元內兩個桁架直接間距為0.61m。模板分榀在木模廠室內平臺制作成單元，在室外平臺預裝。制作完畢后，在室外拼裝平臺上預拼裝，經測量檢查合格后，吊運到現場安裝。漸變段分三個施工階段，先完成底部施工，再搭設可通車進洞內的排架，再進行剩余部分的施工。

4方案比選

4.1工期。（1）方案一：依據以往該類工程施工經驗，將控制工期的各工序施工（注：部分鋼管外包回填泵送混凝土施工不在直線工期上）總工期約269d。（2）方案二：采用全斷面襯砌法。首先進行斜坡洞段的襯砌施工，之后進行上平段與漸變段的施工，上平段采用全圓針梁式鋼模襯砌臺車進行施工。擬開辟多個工作面，同時進行襯砌，總工期182d。4.2成本對比。（1）方案一：資源及人力配置相應成本為3490.25萬元。（2）方案二：資源及人員配置相應成本為847.91萬元。4.3方案選擇。從兩套方案綜合性對比分析結果看，方案一底拱和頂拱分開施工，相對簡單，施工干擾小，易于組織施工，但是工期明顯比方案二長，且成本高。方案二施工復雜，必須由經驗豐富，技術強的施工隊伍精心組織，合理安排，才能完成。但方案二在成本花費及工期方面都有巨大優勢，因此選擇方案二作為正式施工方案。廣西水電工程局按此方案施工，實際工期為178d，實際花費成本830萬元，將技術方案轉化為工程成果，取得良好效果。

5結語

萬家口子水電站已經發電投產兩年左右，在發電機組停機檢修期間，對引水隧洞進行檢查，洞身完好無損，說明通過采取新技術、新型機械設備，可以保證施工質量。

參考文獻

[1]張志誠，陳緒春，林義興，等.三峽工程右岸地下電站引水洞襯砌混凝土施工全過程監測及仿真分析[J].大壩與安全，2005（4）：44-46.

作者:劉國峰 單位:廣西桂能工程咨詢集團有限公司