白鶴灘泄洪洞高速水流區(qū)底板鏡面混凝土施工工藝

沈 杰，吳世斌，張繼屯

（長(zhǎng)江三峽技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有限公司，615421，寧南）

一、工程概況

白鶴灘水電站3條泄洪洞均布置于左岸，泄洪洞由進(jìn)水口、無(wú)壓洞身段（上平段和龍落尾段）、出口挑流鼻坎，以及通風(fēng)補(bǔ)氣系統(tǒng)組成。3條泄洪洞呈直線布置，#1#2、#3泄洪洞總長(zhǎng)分別為2317 m、2258.5 m 和 2170 m，進(jìn)口底板混凝土高程EL.770 m，出口高程EL.650 m。 其中，#1、#2、#3 泄洪洞上平段長(zhǎng)度分別為1908.03 m、1845.80 m和1709.58 m，底板坡度為0.015，上平段全斷面采用鋼筋混凝土襯砌。泄洪洞樞紐布置情況見(jiàn)圖1。

二、施工重點(diǎn)難點(diǎn)和設(shè)計(jì)技術(shù)要求

1.施工重點(diǎn)

泄洪洞底板位于高速水流區(qū)，對(duì)底板混凝土體型、平整度、溫控防裂要求較高，保證混凝土澆筑體型和平整度、減少溫度裂縫產(chǎn)生是施工重點(diǎn)。

2.施工難點(diǎn)

一是設(shè)計(jì)要求上平段底板采用50～80 mm低坍落度混凝土澆筑，因此需要解決混凝土入倉(cāng)手段問(wèn)題。二是單倉(cāng)混凝土長(zhǎng)度達(dá)12 m，寬度達(dá)15 m，澆筑面積180 m2，需要保證大面積混凝土收面平整和光潔。三是常規(guī)刮面軌易出現(xiàn)彎曲變形、拆除困難和高程不易調(diào)整等問(wèn)題。四是施工縫部位易出現(xiàn)收面不平直、人為損壞和搭接錯(cuò)臺(tái)等問(wèn)題。五是底板混凝土澆筑完成后，易出現(xiàn)大量人為損壞問(wèn)題，增加后期缺陷修補(bǔ)工程量，且嚴(yán)重影響底板抗沖耐磨功能。六是底板位于泄洪洞主要施工通道部位，因此與相鄰工作面施工干擾較大，需要解決施工干擾問(wèn)題。

3.設(shè)計(jì)技術(shù)要求

泄洪洞上平段底板設(shè)計(jì)最大流速29 m/s，單洞最大泄量達(dá) 4083 m3/s，因此，設(shè)計(jì)對(duì)泄洪洞上平段底板混凝土提出了極高的要求，具體指標(biāo)見(jiàn)表1。

三、施工工藝

1.澆筑分區(qū)、分序

①分區(qū)：洞身上平段襯砌混凝土共分為3個(gè)區(qū)，即底部水平面15 m寬度范圍為底板澆筑區(qū)，底板以上12 m高度范圍為邊墻澆筑區(qū)，邊墻以上剩余部分為頂拱澆筑區(qū)。

②分序：為消除矮邊墻施工縫質(zhì)量缺陷，減少底板混凝土因行車(chē)等人為損壞，研究決定采取“先邊墻、再頂拱、最后底板”的澆筑順序。

圖1 白鶴灘水電站泄洪洞樞紐布置圖

表1 泄洪洞上平段底板混凝土設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)

2.入倉(cāng)澆筑工藝

①澆筑方式：采用6 m3自卸車(chē)運(yùn)輸，低坍落度送料裝置+布料機(jī)方式入倉(cāng)，順?biāo)鞣较虿捎门_(tái)階法進(jìn)行澆筑，臺(tái)階寬度3 m，坯層厚度30～50 cm。詳見(jiàn)圖 2、3。

圖2 混凝土入倉(cāng)方式示意圖

圖3 臺(tái)階法分層示意圖（單位：cm）

②設(shè)備選型和創(chuàng)新：設(shè)計(jì)要求澆筑50～80 mm低坍落度混凝土，根據(jù)目前生產(chǎn)水平，僅有膠帶機(jī)傳輸系統(tǒng)可作為入倉(cāng)手段，且考慮洞身施工支洞大小問(wèn)題，研究決定采用TB110布料機(jī)作為低坍落度混凝土入倉(cāng)設(shè)備，自卸車(chē)作為水平運(yùn)輸設(shè)備。為解決自卸車(chē)與布料機(jī)之間銜接的問(wèn)題，在傳統(tǒng)中轉(zhuǎn)料斗和扒渣機(jī)基礎(chǔ)上，革新設(shè)計(jì)了扇形中轉(zhuǎn)料斗和低坍落度送料裝置，解決了低坍落度混凝土由水平運(yùn)輸?shù)酱怪边\(yùn)輸?shù)你暯訂?wèn)題。

扇形中轉(zhuǎn)料斗：將傳統(tǒng)中轉(zhuǎn)料斗進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)成扇形結(jié)構(gòu)，使之與自卸車(chē)和低坍落度送料裝置相互匹配，解決自卸汽車(chē)垂直下料與水平輸送之間的過(guò)渡，減少料斗內(nèi)混凝土的殘余量。

低坍落度混凝土送料裝置：對(duì)傳統(tǒng)扒渣機(jī)大臂進(jìn)行加長(zhǎng)處理，增大了大臂覆蓋半徑，使之與9 m3料斗匹配；設(shè)計(jì)改進(jìn)液壓系統(tǒng)保證設(shè)備的連續(xù)作業(yè)、操作靈活；通過(guò)加大電機(jī)功率、皮帶轉(zhuǎn)速等措施，提高設(shè)備效能。

3.找平工藝

設(shè)置隱軌支撐系統(tǒng)，采用大跨度自行式整平臺(tái)車(chē)進(jìn)行混凝土大面找平，兩側(cè)陰角部位采取人工刮尺找平。

①隱軌系統(tǒng)：隱軌系統(tǒng)由底部支撐系統(tǒng)、頂托和刮面軌三部分組成。采用直徑28 mm的鋼筋作為底部獨(dú)立支撐，并在鋼筋頂端加工絲扣，采用套筒連接形式將頂托與底部支撐鋼筋相連，頂托采用直徑25 mm的鋼筋加工成“U”形結(jié)構(gòu)，頂托側(cè)面焊接螺栓，頂托上部放置直徑60 mm的鋼管作為刮面軌，以保證支撐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，并實(shí)現(xiàn)隱軌高程可調(diào)節(jié)、防止上浮和方便拆卸的功能。

②大跨度自行式整平臺(tái)車(chē)：在傳統(tǒng)三輥軸基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)革新，輥軸按照8.5 m長(zhǎng)度設(shè)計(jì)，上部配置2臺(tái)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置，滾軸上部設(shè)置桁架作為操作平臺(tái)，并增加配重水箱，以防止找平過(guò)程中發(fā)生上浮。

4.抹面工藝

采用汽油式抹面機(jī)分粗抹、細(xì)抹、精抹和拋光四步完成抹面。

①粗抹：在大跨度自行式整平臺(tái)車(chē)完成大面找平后，將隱軌拆除，采用原漿混凝土進(jìn)行坑槽填補(bǔ)，采用Φ70 mm振搗棒進(jìn)行振搗密實(shí)，并采用3 m刮尺進(jìn)行檢查和人工找平，該工序完成后，采用帶圓盤(pán)的抹面機(jī)進(jìn)行粗抹，充分將混凝土漿液提出，并將表面小石剔除，保證表面光潔度。

②細(xì)抹：當(dāng)混凝土表面開(kāi)始收漿時(shí)，開(kāi)始去除抹面機(jī)圓盤(pán)，采用抹面機(jī)抹刀進(jìn)行細(xì)抹，并采用靠尺進(jìn)行反復(fù)檢查和抹面找平，消除粗抹產(chǎn)生的印痕，保證表面平整。

③精抹：當(dāng)手指按動(dòng)有微小凹印時(shí)，采用抹面機(jī)抹刀進(jìn)行多次壓抹，初步達(dá)到混凝土表面光滑的目標(biāo)。

④拋光：在混凝土初凝前，采用抹面機(jī)抹刀進(jìn)行反復(fù)壓抹，使混凝土表面達(dá)到細(xì)膩光滑的效果。

兩側(cè)陰角抹面機(jī)無(wú)法操作部位采取人工抹面拋光，保證表面平順光滑。

5.施工縫處理工藝

①橫向施工縫距過(guò)流面5 cm區(qū)域采用鋼絲球進(jìn)行刷毛處理，防止邊角損壞。

②堵頭模板頂部采用槽鋼控制邊角收面，收面時(shí)采用槽鋼進(jìn)行壓縫處理，保證施工縫收面平直。

③縱向施工縫在收倉(cāng)面上部10cm處拉設(shè)墨線控制陰角部位收面高程，保證收面平直。

6.保護(hù)和養(yǎng)護(hù)

底板混凝土澆筑完成后采用角鋼對(duì)邊角進(jìn)行保護(hù)，水平面采用土工布進(jìn)行覆蓋，并在表面設(shè)置旋轉(zhuǎn)噴頭進(jìn)行旋噴保濕養(yǎng)護(hù)，保證混凝土表面養(yǎng)護(hù)均勻。

四、施工成效

1.經(jīng)濟(jì)效益

（1）澆筑順序改變帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)溪洛渡左岸泄洪洞平洞段“先底板、再邊墻、最后頂拱”的施工經(jīng)驗(yàn)，底板矮邊墻收倉(cāng)面平直度難以保證，與邊墻搭接時(shí)易出現(xiàn)漏漿、砂線和錯(cuò)臺(tái)等質(zhì)量缺陷；底板須作為邊頂拱襯砌施工通道，雖采取保護(hù)措施，但人為損壞仍然比較嚴(yán)重，后期缺陷修補(bǔ)工程量較大、費(fèi)用較高。因此，白鶴灘在溪洛渡經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，采取“先邊墻、再頂拱、最后底板”的襯砌順序，保證了邊墻一次澆筑成型，有效地解決了矮邊墻施工縫質(zhì)量缺陷問(wèn)題；最后澆筑底板，起到了很好的保護(hù)作用，大幅度節(jié)約了底板保護(hù)費(fèi)用，同時(shí)也大量減少了人為損壞，節(jié)約了后續(xù)缺陷修補(bǔ)工程量和修補(bǔ)費(fèi)用，可大幅度節(jié)約施工成本。預(yù)計(jì)可節(jié)約底板保護(hù)費(fèi)用約54.6萬(wàn)元，可減少底板混凝土缺陷修補(bǔ)費(fèi)用約65.5萬(wàn)元。

（2）混凝土膠凝材料減少帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益

白鶴灘與溪洛渡對(duì)比，每立方米混凝土可減少膠凝材料約27 kg，以此推算，泄洪洞上平段底板混凝土可減少膠凝材料約2718.1 t，可節(jié)約混凝土成本約108.7萬(wàn)元。

同時(shí)，可降低混凝土絕熱溫升約3℃，縮短冷卻通水時(shí)間，減少冷卻通水用量約26.8萬(wàn)m3，預(yù)計(jì)可節(jié)約冷卻通水成本約53.6萬(wàn)元。

膠凝材料的減少還可有效減少水化熱產(chǎn)生，降低混凝土內(nèi)部最高溫度，縮小內(nèi)外溫差，減少混凝土溫度裂縫產(chǎn)生，與溪洛渡對(duì)比，裂縫可減少約40%，可節(jié)約缺陷修補(bǔ)費(fèi)用約80萬(wàn)元。

2.社會(huì)效益

泄洪洞上平段底板體型偏差最大值8 mm，平均不平整度1.6 mm/2 m靠尺（設(shè)計(jì)值為4 mm/2 m靠尺），混凝土內(nèi)部最高溫度37.81℃（該季節(jié)設(shè)計(jì)值≤40℃）。

混凝土體型、平整度和溫控等均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)技術(shù)要求，實(shí)現(xiàn)了混凝土體型精準(zhǔn)、表面平整光滑的質(zhì)量目標(biāo)，泄洪洞上平段底板混凝土澆筑完成后可形成人和物的倒影，達(dá)到 “鏡面混凝土”效果。

五、結(jié) 語(yǔ)

實(shí)踐證明，泄洪洞上平段底板采用6 m3自卸車(chē)運(yùn)輸，低坍落度混凝土送料裝置+布料機(jī)方式入倉(cāng)，底板設(shè)置隱軌獨(dú)立支撐系統(tǒng)，采用大跨度自行式整平臺(tái)車(chē)進(jìn)行混凝土找平，采用新型抹面機(jī)分粗抹、細(xì)抹、精抹和拋光四步完成抹面，混凝土內(nèi)部埋設(shè)冷卻水管通水冷卻，混凝土體型、平整度和溫控等均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)技術(shù)要求，實(shí)現(xiàn)了混凝土體型精準(zhǔn)、表面平順光滑的質(zhì)量目標(biāo)。被參建各方和質(zhì)量監(jiān)督總站稱(chēng)為 “鏡面混凝土”，成為參建各方競(jìng)相觀摩的樣板工作面。