溪洛渡水电站左岸泄洪洞工程混凝土施工方案综述

刘 英，唐杰伟，韩金涛

(中国水利水电第七工程局有限公司一分局，四川彭山 620860)

1 工程概述

溪洛渡水电站位于四川省雷波县与云南省永善县接壤的金沙江溪洛渡峡谷中，下游距宜宾市184km，左岸距四川省雷波县城约15km，右岸距云南省永善县城约8km。

溪洛渡水电站枢纽由拦河大坝、泄洪建筑物、引水发电建筑物等组成。拦河大坝为混凝土双曲拱坝，最大坝高285.5m，坝顶高程610m，顶拱中心线弧长698.07m;泄洪采取“分散泄洪、分区消能”的布置原则，在坝身布设7个表孔、8个深孔与两岸4条泄洪洞共同泄洪，坝后设有水垫塘消能;发电厂房为地下式，分设在左、右两岸山体内，各装机9台、单机容量为770MW的水轮发电机组，总装机容量13860MW。

溪洛渡水电站泄洪洞建筑物由4条泄洪洞组成，分左、右两岸布置，左岸为1#、2#泄洪洞，右岸为3#、4#泄洪洞。设计泄洪流量为15432m3/s，最高流速近50m/s。溪洛渡水电站左岸两条泄洪洞即1#、2#泄洪洞由中国水利水电第七工程局有限公司承建。1#泄洪洞长1789.571m，2#泄洪洞长1583.304m。泄洪洞有压洞段设计为圆形隧洞，衬砌后净洞直径为15m，设计衬砌厚度为1～1.05m，纵坡约1%，设置1个直径为200m的平面转弯洞段;无压洞段设计为直墙圆顶型，衬砌后净空为14m×19m(宽×高)，设计衬砌厚度为0.8 ～1.5m，其中上平段纵坡约 2.3%;龙落尾段由奥奇曲线段、斜坡段及反弧段组成，斜坡段坡度约22.5°，布置有3个掺气槽。

本工程衬砌混凝土总量约38.5万m3。其中有压段混凝土设计标号为C9040F150W8;无压段上平段底板及边墙混凝土(拱肩2m以下)设计标号为C9040F150W8，顶拱混凝土设计标号为C9025F150W8;无压洞段龙落尾段底板及边墙混凝土(拱肩2m以下)设计标号为C9060F150W8(底板掺硅粉)，顶拱混凝土设计标号为 C9025F150W8。

2 工程特点及难点

(1)工程规模巨大。左岸泄洪洞工程分别布置有 1#、2#泄洪洞，1#泄洪洞长 1789.571m，2#泄洪洞长1583.304m，宽14m，高19m，衬砌混凝土总量约38.5万m3。

(2)体型复杂多变。单条泄洪洞均采用有压接无压、中段设置闸门室、洞内龙落尾的方式。有压段为圆形，由直段和弯段组成，弯段转弯半径为200m，圆心角为62°，1#泄洪洞有压段底板纵坡约为0.8273%，2#泄洪洞有压段底板纵坡约为0.9913%;无压段为城门洞型，由上直坡段和龙落尾段组成，上直坡段纵坡约2.3%;龙落尾段由奥奇曲线段、斜坡段及反弧段组成，龙落尾段纵坡约22.5°。洞室体型复杂多变，给模板及混凝土施工带来了巨大的挑战;同时，泄洪洞使用频繁，对泄洪洞体型精准度、表面平整度、防裂和抗冲磨等要求高。

(3)泄洪流速高、过流面平整度要求特别高。泄洪洞泄洪流量大、流速高，设计泄洪流量达15432m3/s，最高流速达50m/s，为国内最大的泄洪洞。由于其使用频繁，要求过流面不允许有垂直升坎或跌坎，过流面不平整度(用3m直尺检查)控制在3mm以下。

(4)高强度混凝土温控防裂:抗冲耐磨混凝土标号高。如何确定合适的高掺粉煤灰配合比，使之既满足混凝土强度，同时又能减小温升、降低施工成本和防止产生裂缝等难度大。

(5)施工难度大、进度要求高。由于泄洪洞规模巨大、体型复杂多变、抗冲耐磨混凝土强度高，对混凝土模板、入仓等施工工艺和技术措施要求高，同时，泄洪洞为溪洛渡水电站的关键工程，在保证混凝土施工质量的前提下，如何加快施工进度对施工技术提出了更高的要求。

3 施工布置

3.1 施工通道布置

根据左岸1#、2#泄洪洞及其施工支洞布置特点，混凝土浇筑主要利用现有场内施工道路、前期施工支洞及洞身作为其施工通道。主要施工路线有两条，即材料运输和混凝土运输路线。

材料运输路线:①3#低高程场地→3#路→13#支洞→13#－1支洞→外延线、雾化区道路→左泄－3#支洞→浇筑工作面;②3#低高程场地→3#路→1#路→17#路→17#－1路→进水口高程516m平台外延线→泄洪洞进口→浇筑工作面;③3#低高程场地→3#路→11#路→改线公路→泄洪洞出口工作面。

混凝土运输路线:①中心场混凝土拌合系统→3#路→13#支洞→13#－1支洞→外延线、雾化区道路→左泄－3#支洞→浇筑工作面。②中心场拌合楼→3#路→13#支洞→13#－1支洞→外延线、雾化区道路→龙落尾施工支线;③中心场拌合楼→3#路→11#路→改线公路→泄洪洞出口工作面。

3.2 施工风、水、电布置

施工用风项目主要包括:架立筋、锚筋等造孔施工用风，冲洗基岩面用风等。考虑到几个工作面同时用风的情况，设计总用风量为60m3/min，布置两台40m3空压机即可满足要求，主要利用开挖期间供风系统供给，供风管路沿洞壁布置。

施工用水项目主要包括:底板冲洗、隧洞岩面清洗、仓号冲洗及混凝土养护等施工用水。可利用开挖期间供水系统供给。底板冲洗用水可利用增压泵增压或加风以满足冲洗压力要求。

施工用电项目主要包括:洞内照明、仓号内照明、抽排水施工、混凝土浇筑振捣、衬砌钢模台车、混凝土泵、空压机等施工用电，总用电容量按照700W考虑，变压器型号选择 S9－800kVA/6 kV/O.4kV，主要利用开挖施工期间布置的供电设施供给。

3.3 施工排水

基岩面清理、仓号冲洗等施工废水利用底板低洼处的集水采用潜水泵接消防水带抽排，经洞内排水系统管路排至洞外。混凝土养护施工用水利用粘土或粘土编织袋等在底板拦截挡水，避免养护用水流入下段浇筑底板仓面且将多余的养护用水用潜水泵抽排至洞外。

3.4 混凝土供应

混凝土全部采用在中心场混凝土生产系统购买的商品混凝土。

3.5 钢筋厂及材料堆放场

3#低高程场地为本工程主要施工布置场地。钢筋加工厂、加工成品材料堆放厂、模板、止水、拉筋等材料堆放、钢筋材料仓库及中心仓库、机械停放场、修配厂等均布置在此场地内。

3.6 钢模台车组装及拆除场地

1#、2#泄洪洞无压段上平段混凝土浇筑采用边墙和顶拱钢模台车各一套，组装、拆除均在洞内进行。钢模台车安装前，在已浇筑的混凝土底板上铺设枕木或采用28#槽钢铺底，安装台车轨道，然后采用汽车吊、顶拱锚杆配葫芦进行吊装。钢模台车拆除在各部位最后一仓混凝土浇筑完成拆模后进行。

4 混凝土浇筑施工方案

4.1 有压段施工方案

有压段混凝土施工总体方案为:先施工1#泄洪洞有压段，再施工2#泄洪洞有压段。以左泄－3#支洞为主要通道，经无压段、中闸室进入有压段施工，浇筑方向为从中闸室方向往有压段进口方向进行施工。结构混凝土按照“先底拱、后边顶拱”的顺序浇筑;混凝土运输主要采用6m3混凝土罐车;底拱采用TB110布料机浇筑、底拱翻模技术施工，采用P1015和P3015钢模板，端头采用木模板;边顶拱采用钢模台车衬砌，堵头模板采用木模板，HBT60混凝土泵浇筑;边顶拱钢筋安装采用钢筋台车施工。

混凝土施工分层、分块:底板结构线以外的垫层混凝土单独施工，结构混凝土按照“先底拱、后边顶拱”的浇筑顺序分两层施工。第Ⅰ层底拱100°范围，第Ⅱ层边顶拱260°范围，具体分层情况见图1。1#、2#泄洪洞有压段混凝土一般按9m标准块施工。

图1 1#、2#泄洪洞有压段混凝土施工分层图

4.2 无压段上平段施工方案

无压段上平段混凝土施工总体方案为:先施工2#泄洪洞无压段上平段，再施工1#泄洪洞无压段上平段。以左泄－3#支洞为主要通道，无压段上平段混凝土施工分为上、下游两段。先施工结构线以外垫层混凝土，再施工结构混凝土;结构混凝土按照“先底板、再边墙、后顶拱”的顺序浇筑;混凝土运输主要采用6m3混凝土罐车和15t自卸汽车;底板采用TB105布料机浇筑，普通钢模板立模，局部采用木模板;边墙采用我局自主研发的“自动升送带式台车”浇筑低塌落度混凝土;顶拱采用顶拱钢模台车衬砌，堵头模板采用木模板，HBT60混凝土泵浇筑。边墙、顶拱钢筋安装采用定制钢筋台车施工。

混凝土施工分层、分块:无压段上平段底板结构线以外的垫层混凝土单独施工，结构混凝土按照“先底板、再边墙、后顶拱”的浇筑顺序分三层施工。第Ⅰ层为底板及底板以上60cm边墙;第Ⅱ层为边墙(扣除底板以上60cm和顶拱以下200cm);第Ⅲ层为顶拱及顶拱以下200cm边墙。1#、2#泄洪洞无压段上平段混凝土一般按9m标准块施工。

4.3 龙落尾边顶拱施工方案

4.3.1 总体施工方案

龙落尾边顶拱混凝土施工方案为:先施工2#泄洪洞，再施工1#泄洪洞，浇筑方向均从下游向上游进行。先施工结构线以外垫层混凝土，再施工结构混凝土;结构混凝土按照“先边顶拱，后底板”的顺序浇筑;以泄洪洞无压段、龙落尾施工支线及泄洪洞出口作为供料点，混凝土运输主要采用6m3混凝土罐车;边墙及顶拱均采用我局研制的“液压自行式斜洞常态混凝土浇筑台车”一次衬砌成型，边墙采用低塌落度混凝土，自制提升吊罐系统配合皮带机入仓浇筑，堵头模板采用木模板或自制定型钢模板;顶拱则采用HBT60混凝土泵送浇筑。边墙、顶拱钢筋安装采用钢筋台车先行施工。

龙落尾底板混凝土施工方案为:龙落尾底板2区、3区、4－1区浇筑采用我局研发的“斜洞液压自行式隐轨拖模”，浇筑方向均从下游向上游进行;1区及4区通气竖井至无压段底板采用布料机浇筑。1区自上游向下游进行，4区通气竖井至无压段自下游向上游进行。以泄洪洞无压段、泄洪洞出口作为供料点，混凝土运输主要采用6 m3混凝土罐车;1区、2区及3－1区底板混凝土由泄洪洞出口泵送入仓，3－2区、4区底板混凝土由无压段泵送入仓，溜槽辅助;堵头模板采用木模板或散装钢模板。龙落尾底板混凝土施工分区见图2。

4.3.2 龙落尾底板施工分层、分块

(1)施工分层。

龙落尾底板结构线以外的垫层混凝土单独提前施工，结构混凝土按照“先边顶拱、后底板”的浇筑顺序分两层施工。

(2)施工分块。

龙落尾边顶拱施工分块:考虑到龙落尾整体结构特点，分块时，反弧段边顶拱衬砌标准段按底板迎水面弧线长9m计;斜坡段边顶拱衬砌标准段按底板迎水面长度9m计;奥奇段边顶拱衬砌标准段按顶拱下顶面弧线长度9m计。1#泄洪洞龙落尾边顶拱混凝土浇筑共分39块进行施工，2#泄洪洞龙落尾边顶拱混凝土浇筑共分44块进行施工。

龙落尾底板混凝土施工分块:1#、2#泄洪洞龙落尾底板各分7块进行施工，分别为:1区、2区、3－1区、3－2区、4－1区、4－2区、4－3区，详见图2。

4.4 龙落尾掺气坎施工方案

(1)总体施工方案。

图2 1#、2#泄洪洞龙落尾底板混凝土施工分区图

根据龙落尾施工特点，经商讨研究，拟定1#、2#泄洪洞龙落尾1#～3#掺气坎段混凝土施工总体方案为:根据施工进度安排，先施工2#泄洪洞，再施工1#泄洪洞，浇筑方向均从下游3#掺气坎向上游1#掺气坎进行。单个掺气坎中，先施工掺气竖井侧槽C9025混凝土，再施工边墙C9060及顶拱C9025混凝土，最后施工底板C9060混凝土;以泄洪洞无压段及泄洪洞出口作为供料点，混凝土运输主要采用6m3混凝土罐车;边墙及顶拱均采用搭设作业排架的形式，选用组合钢模板分层进行浇筑，均采用HBT60混凝土泵送浇筑混凝土(底板如具备条件，可用布料机)，堵头模板采用木模板或组合钢模板。

(2)浇筑分层、分区方案。

结构混凝土按照“先边墙，再顶拱、最后底板”的浇筑顺序分4层施工(其中边墙又分为2层)。掺气坎分层浇筑情况见图3。

图3 掺气坎分层浇筑图

考虑到掺气坎整体结构特点及混凝土标号的不同，在2#泄洪洞龙落尾1#～3#掺气坎及1#泄洪洞龙落尾1#～2#掺气坎施工中，先将左右侧掺气竖井侧凹槽C9025混凝土作为一区进行施工，待一区混凝土完成后再进行二区边顶拱及底板C9060混凝土的分层浇筑。掺气坎分区浇筑见图4。

图4 掺气坎分区浇筑图

5 混凝土温控防裂措施

洞室衬砌混凝土施工虽经历冬季和夏季，但洞内温度基本恒定，施工中的温控措施主要是按设计要求控制混凝土的入仓温度和最高温度，具体措施有:

(1)优化混凝土配合比，减少胶材用量，降低混凝土最高温升。

(2)采取合理的分层、分段及间歇期，有利于混凝土浇筑块的散热。

(3)对于有温控要求的混凝土，通过采用下述措施降低混凝土的浇筑温度:

①采用业主提供的商品预冷混凝土，控制好出机口温度和浇筑温度;

②运输混凝土的工具设遮阳措施，缩短混凝土的曝晒时间;

③ 仓面实施喷雾措施，降低仓面的环境温度，并且将混凝土尽可能安排在早晚和夜间施工;

④在混凝土内预埋冷却水管，通水进行冷却。

(4)在施工中，通过试验、检测建立混凝土出机口温度与现场浇筑温度之间的关系，确保混凝土出机口温度能满足混凝土浇筑温度的要求。

(5)减少混凝土转运次数，避免和减少运输中的干扰和停滞，缩短运输时间;运输设备设置遮阳、保温、隔热设施等。

(6)温度监测:按施工图纸和监理人的指示对指定部位进行温度监测，采用埋设在混凝土中的电阻式温度计或热电偶测量混凝土温度并将每周的温度测量记录。

(7)加强混凝土表面养护，对表面混凝土采用洒水或喷雾养护。进入冬季后，选择保温效果好的保温材料并将其覆盖在混凝土暴露面上，防止混凝土表面产生裂缝。

6 结语

大流量、高流速的溪洛渡水电站左岸泄洪洞工程由于规模巨大、体型复杂多变、抗冲耐磨混凝土强度高，因而对混凝土模板、入仓等施工工艺和技术措施的要求高。在混凝土施工过程中，通过对特大洞室混凝土衬砌设备的研制、模板的改进和浇筑工艺的优化等，有效控制了泄洪洞表面平整度、混凝土内部温升和裂缝的出现。