浅谈小洞径发电洞混凝土衬砌施工方法

浅谈小洞径发电洞混凝土衬砌施工方法

迟俊智

迟俊智

葛洲坝新疆工程局（有限公司）830049

摘要：本文论述了如何做好小洞径发电洞混凝土衬砌施工，阐述了施工过程中应该注意的问题和应该采取的措施和方法。

关键词：水库小洞径发电洞混凝土施工

一、工程概况

迪那河五一水库枢纽工程位于新疆巴音郭楞蒙古自治州轮台县群巴克乡境内，距轮台县以北40km，是迪那河干流上的控制性工程，具有工业供水、防洪、灌溉等综合效益。

发电洞布置在左岸，采用一洞两机的布置方案，为有压圆洞，发电引用流量为26.0m3/s，发电洞总长为512.963m。上平洞段长363.7m，纵坡i=0.01，采用内径为3.2m的圆形断面，钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度为0.4m。斜井段长73.17m，斜井角度为51°，圆形断面，采用钢内衬，外用C20素混凝土衬砌，钢管内径2.7m，混凝土衬砌厚度0.6m。下平洞段长50.02m，纵坡i=0.01，断面尺寸和衬砌型式与斜井段相同。

二、发电洞上平洞段混凝土浇筑方案

1、基础面处理与测量放线

发电洞洞内先超前检查处理局部欠挖，用小型挖掘机进行初清，再由人工细清，人工清撬除松散岩体并用风冲洗干净。用全站仪进行测量放线，确定钢筋绑扎和立模位置，并做好标记，焊钢筋架立筋。

2、钢筋安装

钢筋绑扎与安装的主要工作顺序为：安装锚杆、放样划线、钢筋绑扎，检查校正钢筋位置、尺寸等。在发电洞内需安装钢筋的区间内，按2m×2m布置Φ25锚杆，外露端焊接架立筋用来固定钢筋位置。按照放线结果，选择合适的几组钢筋作为样架钢筋，先把样架钢筋绑扎好并校对无误后固定，样架应满足所有钢筋绑扎后不会变形的稳定性要求。分部筋依据主筋上标示的间距绑扎。

3、模板施工

由于发电洞洞径小，混凝土衬砌厚度只有40cm，采用针梁式钢模台车浇筑施工成本较高；设计要求洞衬混凝土一次浇筑成型，因此标准洞身段采用定型组合模板浇筑。定型组合模板长度为10.1m，每次衬砌单元为10m，与上一模二衬混凝土面搭接长度为5cm。堵头模板采用内外两圈20cm宽×1cm厚的弧形木板封闭定型组合模板端头。模板腰线左、右各开3个窗口，用于插入式振捣器振捣，排混凝土浇筑时产生的气泡。

4、止水及闭孔板安装

止水带施工工艺流程：堵头模板钻钢筋孔穿钢筋卡放置止水带止水带定位灌注混凝土拆堵头板下一环止水带定位

闭孔板按设计尺寸裁剪好，在浇好的一仓混凝土拆模后，用钢钉固定在已浇好的混凝土面上，之后进行下一仓混凝土浇筑。

5、混凝土浇筑与振捣

衬砌混凝土采用拌合站集中拌合，配料时严格按照试验室提供的施工配合比配料，特别是外加剂必须严格控制掺量。混凝土运输采用混凝土罐车拉运混凝土至发电洞进口，采用2台混凝土泵接力形式将混凝土泵送入仓，两台混凝土泵的泵送距离相近。洞内混凝土泵料仓前搭设一个能储存1m3混凝土的暂存料仓，一是用来保证混凝土浇筑的连续性，二是对泵送进来的混凝土进行二次搅拌，防止混凝土离析。为防止泵管内混凝土发生自流现象，两台混凝土泵泵管的出口段均上挑2m，使出口高程高于进口高程。泵送前用少量水灰比为0.7的水泥砂浆湿润泵管；泵送过程严禁加水、空泵；开泵后无意外情况中途不要停歇。泵送混凝土结束时，洗管前先行反吸，降低管内压力；洗管时，从进料口塞入海绵球或橡胶球，用水将存浆推出。

泵送混凝土由模板操作窗送至模板内，当混凝土浇筑高程达到窗口高程后，关闭窗口。每层厚度控制在20cm左右，自由倾落高度不超过0.6m，两侧对称同时进行，高差不得超过30cm。混凝土振捣采用Φ70mm插入式振捣器振捣密实。混凝土入模后，由工作窗进入采用插入式振捣器振捣。振捣器的操作遵循“快插慢拔”的原则，振捣器的移动间距不大于振捣器作用半径的1.5倍，且插入下层混凝土内的深度宜为50～100mm，与模板保持50～100mm的距离，并避免碰撞模板、钢筋等。每一振点的捣固延续时间宜为20～30s，严禁过振、欠振、漏振，具体以混凝土不再显著下沉，气泡和水分不再逸出表面开始泛浆为准。当振捣完毕后，应竖向缓慢拔出，不得在浇筑仓内平拖。

在混凝土浇筑过程中，派专人观察模板、拱圈情况，当发现有变形、移位时，及时采取措施进行处理。

为尽量使顶拱混凝土浇筑密实，在浇筑顶拱混凝土时，应适当调整混凝土配合比，采取增大砂率及用水量，增加胶凝材料，适当延长拌和时间，增强混凝土的和易性。浇筑顶拱混凝土需事先埋设导管，远端后退法进行施工，将钢管穿过顶部模板，架设牢固，待顶部基本充满，无法再送料时，用钢板封堵，保证混凝土不会下落，混凝土泵管倒退移至下一个位置封拱。待混凝土养护至一定强度，模板拆除后，将导管处多余混凝土打磨与周围混凝土面平齐。

6、拆模、修面、养护

混凝土在强度达到设计标号的70%后方可拆模。模板拆除后割除外露拉筋，并清除止水上残留的混凝土。拆模后如发现有缺陷，及时修补。混凝土拆模后及时洒水养护，养护时间不少于14天。

三、混凝土施工需注意的问题及采取的措施

1、模板上浮

为防止模板上浮，通过底部锚杆拉、上半拱支撑和控制浇筑速度保证模板不上浮。底部采取间距2m的锚杆穿模板背双排钢管形式拉；上半拱设5排（左右间距1m，前后间距2m）Φ25钢筋支撑；底部浇筑时控制浇筑速度，采用薄层浇筑，每层浇筑约20cm厚，发电洞下半拱浇筑控制在3小时左右浇筑完成。

2、底拱及反弧段混凝土表面气孔

底拱及返弧段采用插入式振捣器，从进料口进行进行插入式振捣，控制入仓层厚为20cm左右，振捣器的操作遵循“快插慢拔”的原则，尽最大可能的将气泡引出。插入式振捣器振捣完成后，采用人工敲击模板面的形式，引导混凝土表面的气泡从预留的排气孔中排出，减少混凝土表面气孔。

3、混凝土浇筑施工过程中出现冷缝。

只有保证混凝土浇筑连续性，才能防止出现冷缝，主要注意以下几个方面：

（1）采用提高混凝土和易性来降低混凝土堵管事件的概率。为保证混凝土浇筑质量，在允许范围内，可适当加大胶凝材料用量，增加混凝土的和易性和流动性，保证混凝土能顺利入仓，确保混凝土浇筑的连续性。

（2）因仓内混凝土靠自流无法平仓，所以必须保证混凝土坍落度。混凝土出机时坍落度控制在19～21cm，入仓坍落度不小于16cm。混凝土入仓前，先用喷壶将岩壁湿润，降低岩壁吸水率，减少混凝土坍落度损失。

（3）提高混凝土浇筑设备的保障率。因混凝土泵送距离长，且为1%的下坡，采用洞口、洞内两台混凝土输送泵接力泵形式入仓，降低堵管事件的概率。在洞内及仓面上备用部分弯头、泵管，用以发生堵管时，直接换备用管，保证混凝土浇筑的连续性。

4、止水带翻卷

按设计止水带位置，每隔80cm在堵头模板上钻一φ8的钢筋孔。将制成的U型钢筋卡，由待灌混凝土侧向另一侧穿过挡头模板，内侧卡进止水带一半，另一半止水带漏在堵头模板外。待混凝土凝固后外漏钢筋拉直，拆除堵头板，将止水带夹紧。浇注混凝土时，注意在止水带附近振捣密实，但不得碰止水带，防止止水带走位。

5、钢筋保护层不足

设计保护层只有5cm，按前后、左右间距均2m全断面布设架立筋定位钢筋。钢筋焊接前采用圆弧面间隔1m从上游端拉测绳至下游端，逐根检查钢筋保护层方式，确保保护层厚度。

四、质量控制

1、施工前，组织作业人员按施工方案行班组技术交底。生产副经理负责组织相应施工机具，为混凝土施工的实施作提前布置。技术部指定专人负责混凝土的质量检验及监督。

2、拌合站运行前先检查混凝土配合比通知单是否符合要求。混凝土罐车驶离拌合站前，先检查混凝土的坍落度等是否满足要求，不合格不予使用。

3、混凝土浇筑过程中设专职人员检查模板变形情况，随时加固模板及堵塞模板缝隙，如有特殊情况立即汇报值班人员并及时处理。

4、检查并监督试件制作的全过程及养护条件、试验设备是否符合要求。