岩滩水电站扩建工程尾水隧洞混凝土衬砌施工

龚冬松

【摘 要】隧洞混凝土衬砌施工通常是在通常是在隧洞开挖与支护完成后进行，但围岩段地质条件较差的洞段，尤其是地质条件较差的大断面隧洞，可以考虑在上层开挖结束后，将顶拱衬砌完成，衬砌混凝土在系统锚杆和拱座等因素共同作用下保持稳定；在边顶拱衬砌混凝土达到一定强度后，再进行下面各层开挖与混凝土衬砌施工。

【关键词】岩滩水电站扩建工程；大断面隧洞；边顶拱衬砌

1.工程概况

岩滩水电站位于广西壮族自治区大化县境内红水河上，坝址上游166km接龙滩水电站，下游83km为大化水电站，坝址以上控制流域面积106580km2，占全流域面积81.4%，电站总装机容量1810MW，其中包括一期工程装机容量1210MW，扩建工程装机容量600MW。岩滩水电站扩建工程主要布置于右岸一期工程厂房右侧80m的山体内，枢纽主要建筑物由进水口、引水隧洞、主、副厂房、主变室、尾水隧洞和厂房运输洞等组成。地下厂房为首部式布置，引水隧洞、尾水隧洞均采用一机一洞布置，地下厂房装机2×300MW。

尾水隧洞按一机一洞布置，尾水隧洞断面为底圆角城门洞型，底部倒角半径R=2.0m，顶拱半径R=9.375m。衬砌后断面均为底宽B=15m、高H=19.85m，底部倒圆角半径R=2.0m，顶拱半径=9.375m，顶拱部分高3.75m，衬砌厚度对应不同的开挖断面。

2.尾水隧洞混凝土衬砌施工特点难点

（1）尾水洞室断面大，尾水主洞最大开挖断面达17.7×22.4m。

（2）受F48和F44断层带影响，尾水洞及洞室出口为IV、V类围岩不良地质洞段，施工难度大，施工安全问题突出；

3.施工对策

针对尾水隧洞断面大，衬砌难度高且混凝土衬砌施工工程量大，施工干扰大的问题。施工过程中，Ⅱ、Ⅲ类围岩段混凝土衬砌施工顺序为“先底板与倒圆角，后边墙，最后顶拱”，衬砌段分段长12.0m，底板及倒圆角采用定型钢模板，边墙采用大块悬臂平面钢模板分段分层浇筑，顶拱采用穿行式钢模台车，根据施工总进度，本工程投入定型钢模板及穿行式钢模台车均为3套，每洞配备大块悬臂平面钢模板6段。

对于Ⅳ、Ⅴ类围岩段地质条件较差段，混凝土衬砌需结合开挖及时施工。隧洞开挖分四层施工，第一层上部中导洞掘进，两侧跟进施工，在中心线以下扩挖形成拱座。第一层开挖结束后，采用满堂红支撑，将顶拱衬砌完成，衬砌混凝土在系统锚杆和拱座等因素共同作用下保持稳定；在边顶拱衬砌混凝土达到一定强度后，将满堂红支撑全部拆除，进行第二层、第三层、第四层开挖。开挖完成后，与其他Ⅱ、Ⅲ类围岩洞段同时投入定型钢模板和大块悬臂模板进行混凝土衬砌施工。尾水隧洞混凝土衬砌均采用6.0m3混凝土搅拌车水平运输，转混凝土泵入仓。

4.尾水隧洞混凝土衬砌施工方法

尾水隧洞混凝土衬砌根据围岩类别衬砌程序及衬砌时间安排不一样，Ⅱ、Ⅲ类围岩洞段安排在成洞并完成支护后进行；Ⅳ、Ⅴ类围岩洞段由于地质条件差，为保证开挖施工安全，第一层上部掘进开挖后，完成系统锚杆和挂网喷混凝土施工，即安排进行顶拱混凝土衬砌，边墙和底板待开挖完成与Ⅱ、Ⅲ类围岩洞段一起衬砌。

4.1 Ⅱ、Ⅲ类围岩洞段混凝土衬砌施工方法

Ⅱ、Ⅲ类围岩洞段混凝土衬砌施工顺序为“先底板与倒圆角，后边墙，最后顶拱”，衬砌分段长12.0m，底板以上3m及倒圆角作1层浇筑，两侧边墙分4层、层厚3m，剩余1.1m侧墙与顶拱作1层浇筑，共分6层10仓。

A、模板

底板和倒圆角采用定型模板，边墙采用大块悬臂平面钢模板分段分层浇筑，顶拱采用穿行式钢模台车。

倒圆角定型模板按12m一个分段设计，每段分3块长4m组合，每条尾水隧洞配置1套；

大块悬臂平面钢模板按3m（宽）×3m（高）设计，每条尾水隧洞配置6段大块悬臂平面模板共48块；

顶拱穿行式台车5#尾水隧洞配置2套、6#尾水隧洞配置1套，每套钢模台车由4块长3.0m的模板组合成12.0m长的钢模板。

倒圆角定型模板、大块悬臂模板以及顶拱钢模台车事先在辅助加工厂加工好，8t载重汽车运输至工作面，配备一台QY-16、16t汽车吊吊装。大块悬臂模板仓面提升采用拔杆手拉葫芦，顶拱钢模台车移动卷扬机或手拉葫芦在两侧同步进行。

B、钢筋加工及安装

钢筋在加工厂按设计图纸加工制作，8t载重汽车运输至工作面，经测量放样和放线，定位绑扎。水平筋搭接焊接，立筋采取对接焊接、套管连接或搭接焊接。

C、仓面准备

仓面用水冲洗干净，排除积水，对渗水采取管引、沟排、棚挡，确保仓面干净。

D、混凝土水平运输和入仓

混凝土采用6m3混凝土搅拌车运输至工作面，转HBT60混凝土泵入仓。

E、混凝土振捣方法

底板和边墙混凝土采用软轴插入式振捣器振捣，顶拱采用附着式振捣器振捣。

4.2 Ⅳ、Ⅴ类围岩洞段混凝土衬砌施工方法

5#尾水隧洞Ⅳ、Ⅴ类围岩洞段长80m，6#尾水隧洞Ⅳ、Ⅴ类围岩洞段长100m。

由于Ⅳ、Ⅴ类围岩段地质条件较差段，为确保开挖施工安全和成洞稳定，Ⅳ、Ⅴ类洞段在第Ⅰ层开挖并完成锚杆和喷混凝土支护后即安排进行混凝土衬砌施工。

Ⅳ、Ⅴ类围岩洞段开挖分三层施工，第一层上部掘进，中部两侧跟进施工，在中心线以下扩挖形成拱座。第一层开挖结束后，采用满堂红支撑，将边顶拱衬砌完成，衬砌混凝土在系统锚杆和拱座等因素共同作用下保持稳定。在第一层边顶拱衬砌混凝土达到一定强度后，将满堂红支撑全部拆除，再进行第二、三层开挖支护。顶拱以下衬砌安排在尾水隧洞开挖完成后与Ⅱ、Ⅲ类围岩一起衬砌，先衬砌底板和倒圆角，后分段分层衬砌边墙。

顶拱模板：利用Ⅱ、Ⅲ类围岩洞段顶拱台车模板满堂红支撑，顶拱台车提前制作，以便开挖到Ⅳ、Ⅴ类围岩洞段时使用。

底板模板：与Ⅱ、Ⅲ类围岩洞段底板模板相同。

边墙模板：与Ⅱ、Ⅲ类围岩洞段底板模板相同。

入仓方式：采用6.0m3混凝土搅拌车水平运输，转HBT60混凝土泵入仓。

5.结语

在岩滩水电站扩建工程尾水隧洞混凝土衬砌施工中，围岩地质条件差的大断面隧洞在上层开挖结束后，将顶拱衬砌完成，衬砌混凝土在系统锚杆和拱座等因素共同作用下保持稳定；在边顶拱衬砌混凝土达到一定强度后，进行下面各层开挖，开挖完成后，与其他围岩段地质条件较好的洞段进行混凝土衬砌施工。对保证施工安全有较好的效果，有一定的推广价值。