小灣電站導流管理論文

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1工程概況及設計參數

小灣水電站初期導流采用土石圍堰擋水、隧洞泄流的全年導流方式，初期導流標準按30年一遇洪水重現期設計，相應流量10300m3/s，導流時段為2004年11月~2009年5月。兩條導流洞均平行布置于左岸，中軸線間距48m，進口底板高程988m，出口底板高程984.984m，導流洞建筑物級別為Ⅲ級。兩條導流洞均由30米進口漸變段，60米的堵頭段和標準斷面組成，長度分別為861.592m與980.922m，底坡分別為0.3627%、0.3172%，在偏上游的部位有轉彎半徑為300m的轉彎段。

導流隧洞為城門洞型：兩端為全斷面襯砌段，中部為頂拱不襯砌段。綜合分析全襯段及半襯段各占約隧洞總長度的一半。

全斷面襯砌段過水斷面為16m×19m（寬×高），頂拱不襯砌段過水斷面為16m×19.5m（寬×高），視不同圍巖類別襯砌厚度不同，主要有0.55m，1.5m，1m，2.0m四種。

導流隧洞具有運行條件復雜、使用期長、施工期上游河床大量積渣的特點。導流洞底板采用抗沖耐磨性能好、技術經濟指標較優的C30微纖維砼（外摻聚丙烯纖維0.9Kg/m3）襯砌，其余邊頂拱部位采用普通C30（粉煤灰摻量15％）混凝土襯砌。導流隧洞襯砌主要工程量情況：鋼筋制安6437t，現澆砼10.86萬m3。

圖1

2鋼模臺車及鋼筋臺車方案

1#、2#導流洞洞身采用先底板后邊頂（邊墻）的順序進行施工。為滿足施工進度安排及導流洞本身的特點，各配置一部鋼筋臺車和一部邊頂拱鋼模臺車進行兩條導流洞砼襯砌施工。

兩臺鋼筋臺車及鋼模臺車均在進口漸變段處進行組裝，先進行進口全襯段施工，再進行出口全襯段的施工，最后進行中間頂拱不襯段邊墻的施工；鋼筋臺車后期用于灌漿施工；洞身混凝土襯砌結束后，鋼模臺車在預留堵頭段進行拆除。

漸變段邊頂拱及堵頭段邊墻采用組合鋼模與標準段同步施工，不占用直線工期。

2.1鋼模臺車方案

導流隧洞邊頂拱及邊墻砼襯砌每塊標準段長15m，模板型式采用車架式鋼模臺車，標準結構尺寸16×19×14.9m（寬×高×長）。鋼模臺車主要由模板組、行走機構、臺車架、承重梁、液壓系統、撐桿系統、電器系統及一些輔助平臺構成；鋼模臺車軌距7.5m，面板厚度8mm。

導流隧洞直段施工時在標準鋼模臺車段端部拼裝長0.35m，厚8mm的柔性搭接段，直線段一次澆筑長15m。

彎段施工時拆除端部柔性搭接段，加裝上彎段模板（西瓜皮模板），彎段模板小端長29.2cm，大端長113cm；彎段標準段每塊澆筑長度為15.706m（中心線長度），整個轉彎段由若干折線段平順過渡代替弧形轉彎。鋼模臺車上裝有電動行走裝置及配置液壓升降支撐系統。鋼模臺車每套重量計360t。鋼模臺車分別在鋼模頂拱和邊墻上進行開孔。腰線孔主要作為邊墻澆筑進人振搗用，頂拱孔主要用于邊墻及頂拱的進料。

在底板砼施工完成并達到混凝土設計強度的75％后，鋪設邊頂拱鋼模臺車行走軌道。邊頂拱鋼模臺車是通過鋪設于底板砼上的軌道行走實現鋼摸臺車的移動，臺車移至待澆筑段后，調節液壓操縱系統使模板就位，并且用撐桿支撐牢固。

鋼模臺車方案見圖2-1：

澆筑頂拱不襯段時仍采用上述鋼模臺車，但鋼模臺車邊墻部位需進行加高改造。

2.2鋼筋臺車方案

鋼筋臺車結構尺寸16×19×7.5m（寬×高×長），重量計60t；鋼筋臺車上裝有電動行走裝置、鋼筋提升裝置及千斤頂升降支撐系統。鋼模臺車與鋼筋臺車共用同一對重型軌道，軌道直接鋪設在底板砼面上，采用膨脹螺栓固定；鋼筋臺車超前鋼模臺車至少15m。

鋼筋臺車方案見下圖2-2：

圖2-2

3施工程序及分塊

3.1澆筑順序

1）兩條導流隧洞自進口往出口不同襯砌特征斷面的組成順序均為:

進口漸變段→全襯直線段→全襯轉彎段→半襯轉彎段→半襯直線段→E’段→半襯直線段→全襯直線段

2）兩條導流隧洞的澆筑順序均為

底板砼分半澆筑/與邊頂砼平行施工→鋼筋臺車在進口漸變段組裝→進口直線段邊頂砼澆筑→加裝彎段模板→進口轉彎段邊頂砼澆筑→卸除彎段模板→鋼模臺車移至下游→出口段邊頂砼澆筑→鋼模臺車移至E’段加高并進行E’段邊頂砼澆筑→E’往下游段邊墻砼澆筑(直線段)→彎段末端至E’段邊墻砼澆筑(直線段)→加裝轉彎段模板→轉彎段段邊墻砼自上游向下游澆筑→鋼模臺車移至堵頭段拆除

3.2砼施工分層、分塊

1）分層

導流隧洞洞身橫斷面分墊層、底板、邊頂拱(邊墻)施工，其中墊層砼采用與底板同標好砼澆至設計建基面高程。考慮施工交通需要，底板實際施工時均采用半幅澆筑；邊頂(邊墻)砼一次澆筑成型。砼澆筑分層見圖3-1：

圖3-1

2）分塊原則

導流隧洞洞身變化處設置結構沉陷縫，砼分塊結合結構沉陷縫進行。邊頂（邊墻）在直線段澆筑時，根據鋼模臺車的設計尺寸按15m為一標準單元進行澆筑，轉彎段按15.706m（轉彎段中心線）為一標準單元進行澆筑；在施工支洞等位置為了減少堵頭模板封堵困難以及襯砌斷面變化部位，分塊長度可做適當調整。施工縫按設計鋼筋不過縫、縫面不鑿毛。導流洞襯砌施工分塊長度一般按設計要求12~18m進行，特殊部位分塊長度以最小不小于5m為原則。

3）邊頂實際縱向分塊情況：

1#導流洞：漸變段2塊，全襯段29塊，半襯段26，堵頭段3塊，E’段2塊。

2#導流洞：漸變段2塊，全襯段36塊，半襯段27，堵頭段3塊，E’段2塊。

4邊頂拱(邊墻)砼快速施工關鍵技術

4.1施工工藝流程

1）全襯段單塊砼施工工藝流程

鋼筋綁扎→鋼模臺車行走至澆筑位置→涂刷脫模擠（或脫模油）→縫面處理及測量放線→頂模就位→邊模就位→封邊墻堵頭模及底腳模→安裝灌漿管→清倉→倉面驗收→澆筑邊墻及立頂拱堵頭模→澆筑頂拱→等強24小時→脫模→頂拱噴養護劑→邊墻灑水養護28天

2）頂拱不襯段（半襯段）單塊砼施工工藝流程

鋼筋綁扎→鋼模臺車行走至澆筑位置→涂刷脫模擠（或脫模油）→縫面處理及測量放線→頂模就位→邊模就位→封邊墻堵頭模及底腳模→清倉→倉面驗收→澆筑邊墻砼→等強20小時→脫模→灑水養護28天

•圖4-1

4.2鋼筋綁扎

1）首倉鋼筋的綁扎需在兩端頭放點控制，其余塊段均只要在下游端放點控制即可。測量用全站儀先在底板上放出砼分塊樁號，鋼筋臺車按分塊樁號運行。鋼筋臺車長7.5m，而砼分塊長度為15m，所以鋼筋臺車要移動兩次才能完成一倉鋼筋的綁扎。

2）邊墻鋼筋綁扎采用在鋼筋臺車上用1.5寸鋼管按結構鋼筋綁扎尺寸做成鋼管架，在鋼管上由技術員按鋼筋間距作出標志，利用鋼筋臺車前端的吊鉤將結構鋼筋逐層運至鋼筋臺車各平臺上，人工按標志線依次將結構主筋綁扎牢固，再在主筋上作出分布筋標志，再由人工從下向上依次將分布筋綁扎在主筋上，結構鋼筋網綁扎成形，測量檢查驗收合格后，利用系統錨桿將鋼筋網片按結構位置固定牢固。

全襯段在完成邊墻鋼筋的綁扎后，進行頂拱鋼筋的綁扎，頂拱鋼筋綁扎時先將頂拱托架校正到鋼筋設計位置，通常是校正鋼筋臺車最上面托架控制鋼筋保護層的4根鋼管位置，校正后即可進行頂拱鋼筋的綁扎，主筋連接采用正反絲牙及絲套連接；頂拱鋼筋成網后用短鋼筋與頂拱錨桿焊固在一起，最后將托架及兩邊鋼管收回，往前移動，即完成一段鋼筋的綁扎。進行兩次循環后，完成一塊鋼筋的綁扎。

3）砼鋼筋保護層采用在鋼筋與模板之間設置強度不低于結構設計強度的砼墊塊。墊塊預埋直徑大于φ16mm的鋼筋腳與洞身結構鋼筋點焊固定。墊塊應互相錯開，分散布置。保護層偏差不得大于+2cm、-1cm。

4.3鋼模臺車就位及堵頭模板施工

1）鋼模臺車清理

鋼摸臺車就位之前必須進行模板的清理和刷油。為使模板清理及刷油操作方便，綁扎鋼筋時在分縫部位留出1.0m不綁扎，主筋先固定在已綁扎的鋼筋上，待模板就位后恢復。脫模后，臺車先往前移動1m，施工人員沿所留1m空間下游側鋼筋上按間距2m環向而站，進行鋼模板的清理，同時將脫模劑裝入小膠皮桶中，人工手持毛刷將脫模劑均勻涂刷在鋼模臺車面板上。清刷完1m后臺車再往前移動1m，如此周而復始清理和刷油，直致鋼模全部清理干凈、刷完脫模油，鋼模才能就位。

2）鋼模臺車就位及脫模

臺車沿軌道通過自行設備移動至待澆倉位，調節橫送油缸使模板與隧洞中心對齊，然后起升頂模油缸，頂模到位后把側模用油缸調整到位，并把手動螺旋千斤頂及撐桿安裝、上緊。施工前需測量放點，作為臺車起升、張開控制點。鋼模臺車校正時，先將頂拱部分的柔性搭接與上一倉砼搭接嚴密鎖定，再進行下游模板的校正。下游模板采用全站儀及垂線法進行校正。安裝好鋼模后，檢查鋼模臺車周邊與已澆筑砼的搭結處是否吻合，并用木楔將模板撐緊，使鋼模臺車周邊與已澆筑砼的搭接嚴密，避免漏漿和錯臺。

鋼模臺車直段設計澆筑長度為15m，模板面由14.85m的硬邊和25cm的柔邊組成。正常澆筑段包括14.85m的硬邊和15cm的柔邊，設計搭接長度為10cm。

側模底腳20cm縫隙用與縫隙較為匹配的方木（實際用12×12方木加厚）封堵，內襯層板以使砼表面光滑。鋪釘層板時，必須從一邊向另一邊推進，層板間不允許有搭接臺階出現，只允許對接或拼接，如果拼接時層板相互重疊，則應將上面的一層切除。拼接后，及時用釘子將層板與方木嚴密釘實。為避免拆模時砼表面被拉毛，層板表面應涂一層脫模劑或脫模油。底腳模板的固定采用絲桿撐在鋼軌上,絲桿間距1m。并在兩側各均勻布置11個底腳螺旋千斤頂做垂直支撐，防止澆筑時側模下塌。

脫模拆去手動螺旋千斤頂及撐桿，側模下段先用撐桿脫開，后換用手拉葫蘆回收，再用側模油缸脫模，并將底腳千斤頂升起，然后降下頂模油缸，完成脫模。

3）校模、堵頭模安裝及補縫

鋼模臺車按測量點就位后，通知測量隊進行校、驗模板，模板合格以后才能進行堵頭模封堵。由于側模兩邊均由3個油缸控制，中間油缸與上下游油缸運行速度和伸出長度不一致，也會致使模板中部發生變形，為此在鋼模臺車縱向拉線，上、下吊線來控制模板平整度。每邊邊模吊3根線，中部和上、下游各一根。縱向拉3根線，起拱處下1.5m開始，間距5m，即在邊模油缸正對位置附近。這樣就可以避免中間部位由于全站儀無法檢測、難以控制的弊病。

封堵頭模前先將倉面沖洗干凈，采用3cm木板，10×10cm方木作為背枋及背檔。在鋼模臺車模板端部焊制鋼筋套環，將10×10cm背枋穿入鋼筋套環固定在鋼模臺車上，另一端用拉筋固定，使整個堵頭模板穩固。堵頭模板采用ф12拉筋固定，拉筋沿周圈布置兩排，排距約50cm，間距不大于60cm；拉筋應焊在牢固錨桿或鋼筋上，若焊在鋼筋上時，此鋼筋要求和周圍的結構鋼筋在上下游方向至少各有5個焊點，以形成穩固的鋼筋網。拉筋不夠長時可以焊接一端帶彎鉤的φ12鋼筋作為連接筋,連接筋一端與拉筋焊接,焊縫長度不小于12cm，另一端與錨桿底部或結構鋼筋焊接。

為防止漏漿產生質量問題，堵頭模應拼接嚴密，靠巖石側的縫隙需堵塞嚴密，靠模板邊的縫隙采用環向襯一圈10cm寬3層板處理。堵頭模先封邊墻部分，然后可以開始澆筑，在澆筑邊墻的過程中，將頂拱堵頭模封堵完畢。

鋼模臺車模板間絞接部位一般存在縫隙，對此縫隙采用107膠兌水泥抹灰處理。

4.4砼澆筑

1）倉位準備及驗收

a）施工通道及下料口

鋼模臺車底板以上7米及14米的兩側模上各開有三個窗口，用于進人、觀察及振搗。

邊墻下料口設置于拱頂上靠近拱腳的地方，兩邊中部各開一個孔。

拱頂中心線兩側1.5米處各開三個孔，相互錯列布置，用于頂拱下料。

全襯段另在堵頭模板頂拱最高處開一個寬60cm，高度不小于40cm的通道孔。通道孔主要作為澆筑用材料設備和人員等進出倉面的施工通道，在澆筑到頂拱封倉后，再封堵。頂拱不襯段僅封邊墻堵頭模，頂拱作為進人通道。

b）拖泵及泵管布設

邊頂砼澆筑應配置兩臺拖泵，每邊一臺，鋼模臺車上的豎向泵管預先架設，相對固定，用圓鋼牢牢焊接固定在臺車架上；在臺車上部平臺處設置泵管彎頭，以備連接邊墻泵管及頂拱泵管。

邊墻下料采用兩拱腳的開口，泵管進倉后用每節1.5m的連接軟管進行下料，軟管用鉛絲加固，人工兩邊拖動，軟管隨砼的上升而逐節拆除。下料口距砼面高度不超過1.5米。

全襯段的頂拱澆筑，對于0.55m襯砌厚度的斷面，如頂拱超挖較小，采用沖天管法入倉；對于1.5m、2m厚襯砌斷面及0.55m厚襯砌斷面中頂部超挖較大者，采取從堵頭部位入倉，退管法澆筑。倉面內導管由于要經常拆裝，要采用1m～2m的短導管。

導管架設要盡量縮短泵送距離，靠近泵車的導管要盡量用新管，減少爆管和堵管的可能。

c）清倉沖洗、設備就位

澆筑前將倉面內的木屑等垃圾清理干凈。并將澆筑設備準備到位。

振搗設備為手提式振搗棒，在開倉前每邊墻放置3臺振搗棒，并準備好2臺備用，配電盤在鋼模臺車上設置。倉內照明必須采用36V低壓，220V、380V動力電源必須裝配漏電保護器。倉外照明可用220V電壓，堵頭處及泵管沿線、砼泵車、支撐處等必須有照明。對砼澆筑時倉面與泵車送料聯系用電鈴等進行。

全襯段頂拱部位主要考慮插入式振搗器振搗。

以上準備工作完成后，通知調度室安排砼泵車就位，將導管和泵車出料管連接，在泵車接料口后搭設上料平臺。

2）混凝土澆筑

a）配合比控制

砼配料單由試驗室根據設計標號及骨料、砂、水泥情況開具和易性好的二級配泵送砼，入倉時坍落度不大于12cm。

為緩解倉面的泌水狀況及盡量減少干縮裂縫的產生，首先要對砼坍落度進行控制：邊墻部位的倉面坍落度按10~12cm控制，并盡可能控制偏于下限使用；全襯段頂拱部位考慮到澆筑方便，倉面坍落度按12~14cm控制。

b）下料及平倉

砼澆筑時必須先鋪一層2～3cm的同標號水泥砂漿或不小于10cm厚的同標號一級配砼，澆筑速度控制在1m/h以下，兩邊墻砼上升應均衡，澆筑高差小于80cm。

邊墻砼襯砌下料采用橡膠軟管接泵管，每節橡膠軟管長度為1.5m，為避免下料點集中，人工用繩子拴住橡膠軟管，拖動橡膠軟管向左右方向調整，隨著澆筑高度，將橡膠軟管逐段拆除，為便于排水，每層砼亦可由中部向兩邊分坡或一邊向另一邊放坡，倉內砼高差以不大于1m為原則。

全襯段頂拱砼襯砌下料分兩種形式：a、厚度在0.55m的利用臺車頂模上設置的6個相互錯列布置的下料口，由已澆段向待澆段方向依次下料、封孔，砼振搗采用固定在臺車頂模上的附著式振搗器。b、頂拱襯砌厚度在1m及以上的混凝土下料是砼泵管從頂拱水平進入倉內用90°彎管向兩邊分叉，砼泵管布置于外層鋼筋上。泵管用1.5寸鋼管搭設三角架支撐泵管體，倉內的泵管應采用1米左右的短管，以便于拆、接。采用退管法下料澆筑施工，封拱時砼應盡量填滿頂拱空間。振搗設備為手提式振搗棒，輔以附著式振搗器進行振搗。在開倉前每邊墻放置3臺振搗棒，并準備好2臺備用，配電盤在鋼模臺車上設置。

襯砌厚度在0.55m（含0.55m）以內的頂拱混凝土采用沖天管法入倉，待砼初凝后，拔出泵管用同標號砼填塞。

c）振搗

混凝土振搗一定要由經過培訓的砼工操作。根據砼澆筑振搗試驗結果，砼振搗時間選用50s為宜，砼澆筑層厚40cm~60cm，砼澆筑時兩邊墻和上下游之間上升速度要均勻，邊墻砼上升高差不超過一層澆筑厚度，每小時上升速度不超過1m/h；人工拖動軟管均勻下料，砼層布料應均勻，避免用振搗器平倉，防止過振。倉內砼應安排專人邊澆邊平倉，不得堆積。倉內若有骨料堆積時，應均勻散布于砂漿較多處，但不得用砂漿覆蓋，以免造成內部蜂窩，人工平倉距離不應大于1.5m，采用三角耙或釘耙進行。下料口距離砼面高差不大于1.5m，在下料口5m范圍的鋼模表面掛一塊5m長、1.5寬彩條布，防止下料時水泥漿濺到模板上，引起拉毛現象。澆筑過程中如有骨料堆積用人工均勻散料。

3）單塊砼循環時間分析

a）一塊邊頂拱砼施工工藝流程時間共計約為96小時，具體分配如下：

脫模、清理、刷油18h→鋼模臺車就位、校模10h→立堵頭模、補縫12h→驗收4h→澆筑28h→鋼模臺車等強24h→下一循環

b）一塊頂拱不襯段砼施工工藝流程時間共計約為60小時，具體分配如下：

脫模、清理、刷油10h→鋼模臺車就位、校模8h→立堵頭模、補縫6h→驗收2h→澆筑14h→鋼模臺車等強20h→下一循環

5結束語

1）鋼模臺車是水工隧洞襯砌常用的澆筑工具，具有一次投入大，運行簡單，混凝土成型好，快速、高效等特點；小灣電站導流隧洞中投入的鋼模臺車由中國水利水電第十四工程局制造，重達360噸，澆筑斷面16m×19m（寬×高），最大澆筑長度15m；其規模居全國前列；其中鋼模臺車前端25cm的柔性搭接環徹底解決了常規鋼模臺車容易錯臺的問題。

2）導流隧洞第一塊底板砼襯砌于2003年7月26日開始，預計2004年9月15日全部結束，歷時一年零兩個月，兩臺鋼筋臺車及兩臺鋼模臺車的投入有效保障了“提前一年截流目標的實現。

6作者簡介

朱寶凡,男，1974年出生，畢業于云南工業大學建筑工程專業，云南云縣人，水電十四局小灣141水電工程聯營體工程技術部主任，工程師，主要從事水利水電、公路、建筑施工技術工作。