提高纳子峡引水发电洞顶拱衬砌混凝土密实度的措施

2014-07-25杨刚王可

陕西水利 2014年5期

杨刚王可

（中国水电建设集团第十五工程局有限公司陕西西安 710065）

1 工程概况

青海纳子峡水电站位于青海省东北部的门源县苏吉滩乡和祁连县默勒镇的交界处，地处大通河上游末段。电站主要任务是发电，电站开发方式为混合式，其中发电引水洞洞长约600m，由进口渐变段、上平段、上弯段、竖井、下弯段、下平段和压力钢管埋管段组成，其中混凝土衬砌段长度450m，压力钢管埋管段长度150m，混凝土衬砌段衬砌厚度0.6m（III类围岩）、0.7m（IV类围岩），衬砌后的洞径6m，压力钢管埋管段采用外包混凝土，洞径为5m。整个引水洞正常工作水头113m，为压力引水隧洞，未设置调压井。

由于引水洞工作工况要求很高，因此在高水头的作用下，对混凝土衬砌要求较高，特别是顶拱范围内的密实度要求较高。本文根据现场施工实际情况，总结纳子峡引水发电洞顶拱范围提高浇筑密实度的措施，作为类似工程施工借鉴。

本工程引水发电洞混凝土衬砌顺序为：下平段→下弯段→竖井→上弯段→上平段→进口渐变段，压力钢管埋管段与上平段衬砌同步施工。分仓长度12m，单仓设计浇筑混凝土量约112m3，混凝土标号采用C20W4F200二级配，混凝土采用泵送混凝土，塌落度12cm～14cm。

2 浇筑过程存在的问题

引水洞顶拱混凝土直接很难浇筑密实，或多或少存在空腔，特别是在爆破过程，由于控制不好，导致超挖或表面平整度差，易形成空腔；或者由于在浇筑过程中措施不当，人为形成空腔等。虽然有后期回填灌浆，一是灌浆成本高，二是灌浆过程控制不严，也无法完全灌注密实空腔，鉴于此情况，在混凝土浇筑过程采取合理措施，将空腔降低到最小，对提高洞衬质量和降低施工成本意义重大。

3 提高洞衬顶拱密实度的措施

（1）调整混凝土级配

当混凝土浇筑至顶拱时（顶拱120°范围），顶拱范围空间狭小，人员进入不了仓内，同时浇筑至顶拱时，若排气不畅，顶拱范围内会形成密闭空间，混凝土进入阻力增大。

浇筑顶拱时，一般可调整混凝土级配，将级配调整为I级配，I级配石子粒径小，浇筑过程阻力降低，入仓效果好。若I级配混凝土入仓困难时，可考虑直接打砂浆。

总之，在混凝土级配方面及时调整，尽最大努力将空腔面积降下来。

（2）顶拱范围入仓口及入仓次序

当混凝土浇筑顶拱时，从堵头位置入仓已经行不通了，需将泵管接至顶拱预留口处，一般顶拱预留口间距2m～3m。纳子峡采用钢模台车顶拱预留口共4个，每个孔控制浇筑范围3m。对个别顶拱由于塌方造成的大空间，在备仓前需安装预埋管和排气管，预埋管直径与泵管直径相同，泵管出口与围岩距离约0.1m～0.15m，作为二次回填的预留管。

入仓顺序从低到高依次进行，即从低处预留口入料，严禁跳孔入料。跳孔后，易形成混凝土坎，将顶拱范围进行了分割，导致顶拱很难浇筑密实。

（3）预埋排气管（兼观察孔）

在钢筋安装过程中将预埋管一同安装。安装位置提前查勘冒顶范围高度、大小，确定安装位置。预埋管长度确定后，在加工厂提前加工好，自卸汽车运输至现场，人工搬运至安装作业面。安装过程利用安装钢筋搭设的脚手架进行安装。将预埋管固定在钢筋网之间，并用拉结筋从三个方向拉紧，根据管道长度，若大于2m拉两层拉结筋。预埋管的顶部距岩石面预留15cm出混凝土空间，预埋管进料口与钢模台车顶模贴紧。排气管紧挨预埋钢管安装，用铁丝捆绑在预埋钢管上，出口段高出预埋管约10cm，一端紧贴钢模台车顶模，并用编制带塞口，防止混凝土进入。预埋管安装见图1所示。

图1 预埋管安装示意图

图2 混凝土二次回填示意图

当顶拱混凝土浇筑至顶拱范围内时，混凝土浇筑至堵头高度，顶拱范围内会形成密闭空腔，空腔内空气无法排出。所以预埋排气管非常重要，排气管一般埋设在仓内最高处，一般用硬塑料管，塑料管口与围岩距离约5cm～8cm。备仓过程，塑料管用细钢筋加固牢固，防止浇筑过程倾倒。

排气管同时兼观察孔作用，当混凝土浇筑至顶部时，人无法直观地观察里面情况，判断是否浇筑满，可通过排气管是否出浆进行判断。

排气管一般作为后面回填灌浆或固结灌浆的孔之一，灌浆结束后，按照要求进行封堵。混凝土二次回填示意见图2所示。

（4）混凝土振捣

当浇筑至顶拱时，混凝土振捣主要依靠附着式振捣器。纳子峡采用的钢模台车顶拱安装2.2kW附着式振捣器，间距2m布置。当浇筑顶拱时，混凝土对钢模台车压力非常大，附着式振捣器振捣时间掌握非常重要，一般混凝土入料约4m3～6m3时，时间约30min～40min振捣一次，附着式振捣器开启时间长20s～30s。入料哪个部位，开哪边部位的振捣器，严禁全开或开启时间过长。附着式振捣器布置及顶板泵管安装见图3所示。