水工溢洪隧洞底板混凝土施工技术

摘 要： 以新疆恰甫其海水利枢纽表孔溢洪洞工程为例，详细介绍了水工隧洞底板及弧形边墙多种不同标号混凝土连续施工及其表面平整度控制的施工技术，为同类工程的施工积累了宝贵的经验。
关键词： 水工溢洪洞 底板弧形边墙 表面平整度控制


1. 工程概况
地理位置：恰甫其海水利枢纽工程位于伊犁地区巩留县境内，坝址位于特克斯河中下游河谷的乌孙山峡谷中，距特克斯河与小吉尔尕郎河汇合口约300m处。
工程规模：特克斯河流域共规划39库31级电站，其中恰甫其海水利枢纽是流域规划中最大的控制性工程，具有灌溉、发电、防洪、生态等综合效益。枢纽装机容量320MW，拦河坝最大坝高108m，总库容19.61亿m3，具有不完全多年调节功能，属大（Ⅰ）型一等工程。其表孔溢洪洞为该枢纽的重要建筑物之一。
设计形式：表孔溢洪洞进口采用开敞式进口，洞身为明流洞泄洪形式，由引渠段、控制段、斜井段、反弧段、渐变段、洞身泄槽段、出口明渠段及消能段组成。校核洪水位1001.82m时，表孔溢洪洞下泄流量2200.06m3/s，设计洪水位998.75m时，下泄流量1625.62 m3/s.由于下泄流量大，水流速度高等特点，整个洞身外观设计为城门洞形，洞身由斜井段、反弧段、渐变段以及标准段组成，采用了底板流水面铺设20cm厚C60硅粉混凝土，以提高抗冲蚀性能。
2. 方案选择
水工泄洪隧洞底板设计采用了C25、C60、C30三种不同标号的混凝土，要求依次将C25、C60、C30混凝土连续浇注起来，并不得有施工冷缝（即在混凝土浇注过程中，混凝土不得出现初凝现象）。
依据设计图纸、规范的要求，解决好底板硅粉混凝土收面、边墙弧形混凝土的水泡、汽泡以及浇注边墙混凝土时从底板上返，是浇好底板混凝土的关键所在。因此选用的总体施工方案：在浇筑底板混凝土前，搭设两侧边墙弧形段混凝土入仓滑槽及支撑架子，混凝土输送管从中间向两边分，边墙上部设滑槽，滑槽覆盖整个仓面，表孔溢洪洞洞身底板和底板弧形段混凝土一次性进行浇筑。先浇筑底板C25混凝土至C60硅粉混凝土底面，再浇筑 C60硅粉混凝土至流水面标高，人工开始收面，收面先用滚筒大致找平，然后利用滚筒搭设木板，人员站在木板上，先用木抹子拉平，再用铁抹子逐遍抹平、压光，同时浇筑边墙弧形段C30混凝土。边墙弧形段模板设计采用大小两块，大块的安装在下部，小块的安装在上部。下部大块模板的安装必须要利于拆除。边墙混凝土浇筑完毕后，必须要掌握好仓内下半部混凝土的初凝时间，当该部混凝土刚刚达到初凝，且能保证上半部混凝土稳定的条件下（即混凝土不坍塌、不流淌），必须立即组织足够的人员及时将下部大块模板拆除，模板边拆除边对混凝土表面进行人工收面。上半部模板待混凝土终凝后，再拆除。
3. 关键技术与主要施工工艺
表孔溢洪洞底板弧形混凝土衬砌采用一次性浇筑至边墙230cm高度，便于二期全断面钢模台车整体浇筑边墙拱顶与底板连接的施工方法。
混凝土由混凝土拌合站供应，混凝土拌合站安装JS-1000型混凝土拌合机，配有自动计量装置，每小时可生产混凝土40m3，4台6m3混凝土输送车输送混凝土至施工现场，由一台HBT-60型混凝土输送泵输送混凝土入仓。混凝土结构的钢筋在钢筋加工场集中加工，施工现场人工安装，混凝土振捣采用6台插入式振捣器振捣，底板与边墙灌浆管在浇筑混凝土前预埋固定，人工抹面收光方法。
3.1 关键技术
3.1.1 边墙弧形模板设计
混凝土的外观质量和几何尺寸主要靠模板整齐规则和优质的加工以及掌握好拆模收面的时间来保证。弧形边墙采用半径为1.5M， 1/4的圆弧设计，模板设计时考虑安装方便和拆模收面的需要，特别是边墙混凝土在初凝之时，混凝土能够收面的情况下必须拆模收面，而弧形上部混凝土在初凝时拆模会坍塌，因此设计成上下两块，下块拆除收面，上块模注振捣好混凝土即可。拆模收面的目的：解决弧形部位混凝土振捣时聚积在钢模内壁上大量的气泡和水泡。
3.1.2 混凝土入模顺序
从底模设计图中可以看出： 混凝土设计采用了三种同标号，要连续浇筑起来。由此，先浇筑底板C25混凝土60CM厚至C60硅粉混凝土底部，再浇筑C60硅粉混凝土，浇筑C60硅粉混凝土时，将弧形边墙两侧的C30混凝土位置留出，然后浇筑C30边墙混凝土，浇筑弧形混凝土分三层两侧边墙对称浇筑，振捣密实。最终在C60硅粉混凝土收好面之后，对弧形边墙拆模收面。无论是硅粉混凝土还是C30边墙混凝土收面，均要掌握好时间，保证拆模收面的施工人员。
3.1.3 抗风措施
由于底板流水面设计采用厚20CM 的C60硅粉混凝土，而硅粉混凝土在浇筑后表层凝固相当快，1.5~2.0小时之内，表层5~8CM厚形成一层硬壳，在常温下遇风凝固更快，30mih内可形成硬壳。隧洞开挖完成后，洞身断面大（开挖最小断面宽12.6M*高14.6M），洞身纵坡7%，因此，从洞中流过的穿堂风较大。为避免硅粉混凝土表面凝固太快，影响混凝土表面收面，必须采取抗风措施。其具体做法：每仓混凝土浇筑前，在底板混凝土一端用脚手架杆，架设5M高，再用花格布挡住，直至收面完成，混凝土表面覆盖养生毡毯方能拆除。
3.2 工艺流程
底板混凝土施工工艺：底板基底清理、岩面冲洗、浇筑垫层混凝土（找平，浇至设计开挖底标高）、钢筋扎、支立模板、浇筑混凝土等工序。
3.3 施工要点
3.3.1 基底
基底清理干净后，岩面清冼前使用质检小锤敲击，检查基岩坚固情况，松动岩块全部清除后再进入下道工序。岩面清洗干净后，绘制地质素描图，并会同设计、监理、业主、质检站联合验收基底地质及开挖情况，注意保持岩面洁净。
浇筑混凝土前将坑内积水排除，用拖把拖干，并用抹布将泥浆、石粉等灰尘擦洗干净。
3.3.2 模板安装
按设计图纸测量放线，每环节9.95m，模板安装严格控制标高，加固稳定，防止变形和偏移。模板的面板涂脱模剂，提高混凝土表面的光洁度。安装完工后进行位置检测，主要测量模板中线与隧洞中线
偏差和模板控制点高差。弧形模板的安装更为重要，由于模板是悬置在钢筋上面，因此，预先设置支撑和内拉的锚杆，用锚杆控制模板的设计位置，使模板不得下沉和上浮。
3.3.3 混凝土浇筑与收面
严格按照底板混凝土施工流程作业，特别控制好不同标号混凝土的浇筑位置。硅粉混凝土流水面收面，自制长10.5 米φ200的钢滚筒，一端靠在已浇筑好的混凝土底板上，另一端靠在档头板顶面用来控制高程的槽钢顶面来回滚动找平混凝土表面。使用钢滚筒的作用：一是来回滚动压实混凝土表面有收平表面作用；二是来回滚动压出混凝土的水泥浆易收平表面作用和提高表面混凝土强度。待混凝土将要初凝时人工用木抹子初步压平，再用钢抹子分三次进行抹面收光，因硅粉混凝土凝固快，混凝土浇筑完1.5~4小时内必须完成抹面压光工作。弧形边墙由于弧形半径小（R=1.5米），振捣棒振捣混凝土冒出的气泡和水泡大量地聚积在钢模的内壁上，无处可能排除，待混凝土终凝拆掉钢模时，就可发现混凝土表面有大量的气孔，表面没有平整度和光洁度，严重影响面层混凝土的强度和质量，高速水流通过时将从气孔处冲开，将混凝土冲毁，严重影响溢洪洞的使用。而将弧形模板拆掉收面，既提高了混凝土的光洁度又提高了表层混凝土的强度。但要将1.5米高的弧形模板全部拆除是不可能的，因为浇筑完边墙混凝土，待上部混凝土能拆模时，先浇的下部混凝土已凝固，因此，研究采用上下两块模板组合，仅拆下部大块模板收面，上部模板内的混凝土靠认真捣固就可避免气孔的发生。从而基本上可解决弧形模板所产生的气孔问题。
4. 实施效果
通过研究上述技术，恰甫其海表孔溢洪洞工程的底板混凝土，在施工过程中，完善了施工技术，使该技术得到了监理、业主及有关人士的认可，混凝土的质量得到了保证。
5. 结束语
在新疆恰甫其海表孔溢洪洞施工中，开发应用了综合技术革新，尤其是底板流水面的硅粉混凝土表层采用钢滚筒方法和底板边墙弧形模板下部拆除收面方法的应用，大大简化了施工工艺，提高了施工速度和增创了经济效益。
本工程的修建为水利水电工程同类大断面隧洞底板弧形边墙混凝土，在不同标号混凝土要连续浇筑施工提供了科学依据，积累了宝贵的施工经验。
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