水电站引水洞衬砌施工方案研究

1工程概况

万家口子水电站引水系统布置在右岸山体内，由进水口、引水隧洞及压力管道组成，采用一洞双机的布置方式，引水隧洞进口桩号为引0+000.00m，1#岔管洞出口桩号为引0+481.366m，2#岔管洞出口桩号为引0+485.478m。进口中心高程为1403.00m，出口中心高程与厂房安装高程相同，为1297.70m。由渐变段、上平段、水平转弯段、上弯段、斜井段、下弯段和下平段、岔管段组成，自桩号引0+308.982m起往洞出口方向设计为有钢管段。设计开挖断面为马蹄形，无钢管段洞泾为7.0m，斜井有钢管段、下弯段与下平段洞泾为6.0m，经过分叉分为两条直径为4.0m的钢管。根据施工布置实际情况，将右岸引水隧洞衬砌分为两大类，一类为无钢衬段，一类为有钢衬段。无钢衬段引水隧洞钢筋混凝土衬砌施工需在压力钢管安装完毕后进行，该衬砌段包括上平段、上弯段及大部分斜井段，长约352m。有钢衬段引水隧洞钢筋混凝土衬砌施工需在压力钢管安装完毕后进行，该衬砌段包括下平段、下弯段及斜井段，长约180m。本文主要对无钢衬段的方案进行讨论。

2施工特点

引水洞衬砌混凝土断面尺寸不同，施工空间狭窄，混凝土入仓及浇筑施工难度大。压力钢管安装与土建施工交叉进行，工期紧，施工相互干扰大，洞内压力钢管焊接作业烟尘大，作业环境较差。引水隧洞无支洞，洞内空间有限，工期紧张，几个工作面同时进行施工，洞内交通困难；洞内无法使用大型起吊设备，混凝土浇筑材料运输工作需要人工搬运，人员投入较大。

3施工方案

鉴于该部位工期紧，工程量大，地质条件差的特点，项目部对引水洞衬砌制定了两套施工方案。3.1方案一。无钢衬段拟采取衬砌由洞出口往进口方向分两次浇筑，先浇底拱，再浇边墙顶拱。底拱混凝土采用穿行式钢模台车施工，边墙顶拱采用钢模台车施工，平面转弯段砼混凝土施工时，适当缩小分段长度，段间用木模过渡，上弯弧段按常规方法施工。本工程有钢衬全长约180m，主要包括斜井段、下弯段、下平段、岔管段、1#岔管段、2#岔管段。1#岔管段衬砌施工：施工方案由于门机布置于1#岔管洞之上，根据现场钢拱与岩石范围内进行混凝土衬砌，衬砌分两次浇筑，先浇底拱，再浇边顶拱。底拱混凝土采用穿行式钢模台车施工，边顶拱采用钢模台车施工。有钢衬混凝土施工方案有钢衬混凝土由斜井段往岔管段方向分段进行施工。压力钢管在洞外加工成3m一段的管形，洞内采用运管小车运到洞内安装焊接到一个作业段长度后，再进行混凝土回填。3.2方案二。采用全断面衬砌法。拟开辟多个工作面，同时进行衬砌，规划如下：3.2.1斜井有钢管段、下弯段。该段压力钢管安装与钢筋绑扎轮流实施，最后再进行一次性浇筑。3.2.2斜井无钢管段（斜洞上半段）。该段采用组合钢模板与钢桁架组合拼装的方式支模。采用一套桁架组合钢模板，每一仓仅需进行模板安装即可进行浇筑。台车轨道随着浇筑上升。为避免上述两段同时施工的相互影响，在斜洞上半段与上平段施工前，将上平段台车轨道拆除，将斜洞上半段的衬砌钢筋（成品）预先进洞，运至上平洞末段堆放，衬砌模板，钢桁架、焊接、切割等小型设备也同时运入放置。此步骤完成后，斜井无钢管段即可进行钢筋绑扎与预埋件埋设。桁架和钢模板同样运用运管台车下运至仓面（对于首段），拼装钢桁架和组合钢模板，对端头采用散拼钢模和木模进行封闭，埋设止水，封头时在洞底和洞顶部位均预留砼进料口。一段浇筑完，进入上部段循环作业，模板及桁架由下部段拆转使用，台车轨道随浇筑上升而逐段拆除。3.2.3上弯段、局部上平段、水平转弯段。采用与斜井无钢管段同样的施工方案，上弯段单仓12m或15m，上平段末段采用单仓12m，水平转弯段采用单仓15m，均采用对拼装钢模板后余出的缝隙部位，采用木模板现场镶补。3.2.4上平段（钢模台车衬砌段）。上平段A1段（引0+015.000~引0+073.473）及A3段（引0+117.159~引0+207.159）模板采用全圆针梁式钢模台车。台车制作时间为40d。针梁式台车衬砌时，底、边、顶一次性成型，立模、拆模由举升油缸、脱模油缸完成，定位找正由举升油缸和平移油缸执行。台车为自行式，安装在台车上的卷扬机使钢模和针梁做相对运动，台车便可向前移动。砼浇筑。由引水洞上游进水口的泵机供料，砼直接由泵管入仓，不需溜槽辅助。清理出一小段后即刻进行钢筋绑扎，砼浇筑由引水洞上游进水口的泵机供料。3.2.5渐变段。该段由方变圆，衬砌厚度为1000mm，施工难度较大，耗时长，同时又是引水隧洞的入口段，为输送材料的必经之路，该段的施工影响了洞内材料的运输。首先进行该段底部小部分施工，再搭设可通车的排架进行剩余部分的衬砌施工。进口渐变段（引0+000~引0+015.000）整套模板由方木条桁架和木面板两部分组成，面板大部分使用20mm厚杉木板，桁架采用60mm×80mm方木条，面板所有缝隙都刮腻子嵌缝，涂脱模剂。边墙部位使用定型组合钢模板。渐变段拟分为6个单元，2.5m做一个单元，一个单元内放置5个木桁架，单元内两个桁架直接间距为0.61m。模板分榀在木模厂室内平台制作成单元，在室外平台预装。制作完毕后，在室外拼装平台上预拼装，经测量检查合格后，吊运到现场安装。渐变段分三个施工阶段，先完成底部施工，再搭设可通车进洞内的排架，再进行剩余部分的施工。

4方案比选

4.1工期。（1）方案一：依据以往该类工程施工经验，将控制工期的各工序施工（注：部分钢管外包回填泵送混凝土施工不在直线工期上）总工期约269d。（2）方案二：采用全断面衬砌法。首先进行斜坡洞段的衬砌施工，之后进行上平段与渐变段的施工，上平段采用全圆针梁式钢模衬砌台车进行施工。拟开辟多个工作面，同时进行衬砌，总工期182d。4.2成本对比。（1）方案一：资源及人力配置相应成本为3490.25万元。（2）方案二：资源及人员配置相应成本为847.91万元。4.3方案选择。从两套方案综合性对比分析结果看，方案一底拱和顶拱分开施工，相对简单，施工干扰小，易于组织施工，但是工期明显比方案二长，且成本高。方案二施工复杂，必须由经验丰富，技术强的施工队伍精心组织，合理安排，才能完成。但方案二在成本花费及工期方面都有巨大优势，因此选择方案二作为正式施工方案。广西水电工程局按此方案施工，实际工期为178d，实际花费成本830万元，将技术方案转化为工程成果，取得良好效果。

5结语

万家口子水电站已经发电投产两年左右，在发电机组停机检修期间，对引水隧洞进行检查，洞身完好无损，说明通过采取新技术、新型机械设备，可以保证施工质量。

参考文献

[1]张志诚，陈绪春，林义兴，等.三峡工程右岸地下电站引水洞衬砌混凝土施工全过程监测及仿真分析[J].大坝与安全，2005（4）：44-46.

作者:刘国峰 单位:广西桂能工程咨询集团有限公司