巖灘水電站擴建工程尾水隧洞混凝土襯砌施工

龔冬松

【摘 要】隧洞混凝土襯砌施工通常是在通常是在隧洞開挖與支護完成后進行，但圍巖段地質(zhì)條件較差的洞段，尤其是地質(zhì)條件較差的大斷面隧洞，可以考慮在上層開挖結(jié)束后，將頂拱襯砌完成，襯砌混凝土在系統(tǒng)錨桿和拱座等因素共同作用下保持穩(wěn)定；在邊頂拱襯砌混凝土達到一定強度后，再進行下面各層開挖與混凝土襯砌施工。

【關(guān)鍵詞】巖灘水電站擴建工程；大斷面隧洞；邊頂拱襯砌

1.工程概況

巖灘水電站位于廣西壯族自治區(qū)大化縣境內(nèi)紅水河上，壩址上游166km接龍灘水電站，下游83km為大化水電站，壩址以上控制流域面積106580km2，占全流域面積81.4%，電站總裝機容量1810MW，其中包括一期工程裝機容量1210MW，擴建工程裝機容量600MW。巖灘水電站擴建工程主要布置于右岸一期工程廠房右側(cè)80m的山體內(nèi)，樞紐主要建筑物由進水口、引水隧洞、主、副廠房、主變室、尾水隧洞和廠房運輸洞等組成。地下廠房為首部式布置，引水隧洞、尾水隧洞均采用一機一洞布置，地下廠房裝機2×300MW。

尾水隧洞按一機一洞布置，尾水隧洞斷面為底圓角城門洞型，底部倒角半徑R=2.0m，頂拱半徑R=9.375m。襯砌后斷面均為底寬B=15m、高H=19.85m，底部倒圓角半徑R=2.0m，頂拱半徑=9.375m，頂拱部分高3.75m，襯砌厚度對應不同的開挖斷面。

2.尾水隧洞混凝土襯砌施工特點難點

（1）尾水洞室斷面大，尾水主洞最大開挖斷面達17.7×22.4m。

（2）受F48和F44斷層帶影響，尾水洞及洞室出口為IV、V類圍巖不良地質(zhì)洞段，施工難度大，施工安全問題突出；

3.施工對策

針對尾水隧洞斷面大，襯砌難度高且混凝土襯砌施工工程量大，施工干擾大的問題。施工過程中，Ⅱ、Ⅲ類圍巖段混凝土襯砌施工順序為“先底板與倒圓角，后邊墻，最后頂拱”，襯砌段分段長12.0m，底板及倒圓角采用定型鋼模板，邊墻采用大塊懸臂平面鋼模板分段分層澆筑，頂拱采用穿行式鋼模臺車，根據(jù)施工總進度，本工程投入定型鋼模板及穿行式鋼模臺車均為3套，每洞配備大塊懸臂平面鋼模板6段。

對于Ⅳ、Ⅴ類圍巖段地質(zhì)條件較差段，混凝土襯砌需結(jié)合開挖及時施工。隧洞開挖分四層施工，第一層上部中導洞掘進，兩側(cè)跟進施工，在中心線以下擴挖形成拱座。第一層開挖結(jié)束后，采用滿堂紅支撐，將頂拱襯砌完成，襯砌混凝土在系統(tǒng)錨桿和拱座等因素共同作用下保持穩(wěn)定；在邊頂拱襯砌混凝土達到一定強度后，將滿堂紅支撐全部拆除，進行第二層、第三層、第四層開挖。開挖完成后，與其他Ⅱ、Ⅲ類圍巖洞段同時投入定型鋼模板和大塊懸臂模板進行混凝土襯砌施工。尾水隧洞混凝土襯砌均采用6.0m3混凝土攪拌車水平運輸，轉(zhuǎn)混凝土泵入倉。

4.尾水隧洞混凝土襯砌施工方法

尾水隧洞混凝土襯砌根據(jù)圍巖類別襯砌程序及襯砌時間安排不一樣，Ⅱ、Ⅲ類圍巖洞段安排在成洞并完成支護后進行；Ⅳ、Ⅴ類圍巖洞段由于地質(zhì)條件差，為保證開挖施工安全，第一層上部掘進開挖后，完成系統(tǒng)錨桿和掛網(wǎng)噴混凝土施工，即安排進行頂拱混凝土襯砌，邊墻和底板待開挖完成與Ⅱ、Ⅲ類圍巖洞段一起襯砌。

4.1 Ⅱ、Ⅲ類圍巖洞段混凝土襯砌施工方法

Ⅱ、Ⅲ類圍巖洞段混凝土襯砌施工順序為“先底板與倒圓角，后邊墻，最后頂拱”，襯砌分段長12.0m，底板以上3m及倒圓角作1層澆筑，兩側(cè)邊墻分4層、層厚3m，剩余1.1m側(cè)墻與頂拱作1層澆筑，共分6層10倉。

A、模板

底板和倒圓角采用定型模板，邊墻采用大塊懸臂平面鋼模板分段分層澆筑，頂拱采用穿行式鋼模臺車。

倒圓角定型模板按12m一個分段設計，每段分3塊長4m組合，每條尾水隧洞配置1套；

大塊懸臂平面鋼模板按3m（寬）×3m（高）設計，每條尾水隧洞配置6段大塊懸臂平面模板共48塊；

頂拱穿行式臺車5#尾水隧洞配置2套、6#尾水隧洞配置1套，每套鋼模臺車由4塊長3.0m的模板組合成12.0m長的鋼模板。

倒圓角定型模板、大塊懸臂模板以及頂拱鋼模臺車事先在輔助加工廠加工好，8t載重汽車運輸至工作面，配備一臺QY-16、16t汽車吊吊裝。大塊懸臂模板倉面提升采用拔桿手拉葫蘆，頂拱鋼模臺車移動卷揚機或手拉葫蘆在兩側(cè)同步進行。

B、鋼筋加工及安裝

鋼筋在加工廠按設計圖紙加工制作，8t載重汽車運輸至工作面，經(jīng)測量放樣和放線，定位綁扎。水平筋搭接焊接，立筋采取對接焊接、套管連接或搭接焊接。

C、倉面準備

倉面用水沖洗干凈，排除積水，對滲水采取管引、溝排、棚擋，確保倉面干凈。

D、混凝土水平運輸和入倉

混凝土采用6m3混凝土攪拌車運輸至工作面，轉(zhuǎn)HBT60混凝土泵入倉。

E、混凝土振搗方法

底板和邊墻混凝土采用軟軸插入式振搗器振搗，頂拱采用附著式振搗器振搗。

4.2 Ⅳ、Ⅴ類圍巖洞段混凝土襯砌施工方法

5#尾水隧洞Ⅳ、Ⅴ類圍巖洞段長80m，6#尾水隧洞Ⅳ、Ⅴ類圍巖洞段長100m。

由于Ⅳ、Ⅴ類圍巖段地質(zhì)條件較差段，為確保開挖施工安全和成洞穩(wěn)定，Ⅳ、Ⅴ類洞段在第Ⅰ層開挖并完成錨桿和噴混凝土支護后即安排進行混凝土襯砌施工。

Ⅳ、Ⅴ類圍巖洞段開挖分三層施工，第一層上部掘進，中部兩側(cè)跟進施工，在中心線以下擴挖形成拱座。第一層開挖結(jié)束后，采用滿堂紅支撐，將邊頂拱襯砌完成，襯砌混凝土在系統(tǒng)錨桿和拱座等因素共同作用下保持穩(wěn)定。在第一層邊頂拱襯砌混凝土達到一定強度后，將滿堂紅支撐全部拆除，再進行第二、三層開挖支護。頂拱以下襯砌安排在尾水隧洞開挖完成后與Ⅱ、Ⅲ類圍巖一起襯砌，先襯砌底板和倒圓角，后分段分層襯砌邊墻。

頂拱模板：利用Ⅱ、Ⅲ類圍巖洞段頂拱臺車模板滿堂紅支撐，頂拱臺車提前制作，以便開挖到Ⅳ、Ⅴ類圍巖洞段時使用。

底板模板：與Ⅱ、Ⅲ類圍巖洞段底板模板相同。

邊墻模板：與Ⅱ、Ⅲ類圍巖洞段底板模板相同。

入倉方式：采用6.0m3混凝土攪拌車水平運輸，轉(zhuǎn)HBT60混凝土泵入倉。

5.結(jié)語

在巖灘水電站擴建工程尾水隧洞混凝土襯砌施工中，圍巖地質(zhì)條件差的大斷面隧洞在上層開挖結(jié)束后，將頂拱襯砌完成，襯砌混凝土在系統(tǒng)錨桿和拱座等因素共同作用下保持穩(wěn)定；在邊頂拱襯砌混凝土達到一定強度后，進行下面各層開挖，開挖完成后，與其他圍巖段地質(zhì)條件較好的洞段進行混凝土襯砌施工。對保證施工安全有較好的效果，有一定的推廣價值。