白鹤滩水电站导流洞混凝土衬砌施工质量控制

孙 鹏，段刚强，石 强

(中国水利水电第七工程局有限公司，四川成都 611730)

1 工程概述

白鹤滩水电站位于金沙江下游四川省宁南县和云南省巧家县境内，电站上游接乌东德梯级水电站，下邻溪洛渡梯级水电站，距下游溪洛渡水电站195km。白鹤滩水电站的开发任务以发电为主，兼顾防洪，并有拦沙、发展库区航运和改善下游通航条件等综合利用效益，是西电东送骨干电源点之一。电站总装机容量约16000MW。

本工程施工导流采用全年挡水围堰、隧洞导流的方式，左右岸共布置5条导流隧洞:其中左岸布置3条，隧洞总长5383．77m，导流隧洞衬砌后净空尺寸为17．5m×22m(宽×高)，衬砌总工程量为55．2万m3，每条导流隧洞下游段与引水发电系统的尾水隧洞下游段相结合使用。导流隧洞基本特性参数见表1。

导流隧洞混凝土衬砌施工的特点及难点:

表1 左岸导流隧洞特性表

(1)施工工期紧张。导流洞从开挖节点完成到洞内混凝土衬砌节点完成只有13个月时间，混凝土月平均衬砌强度为4．25万m3，衬砌高峰强度约为8万m3/月，浇筑强度非常高;导流洞前期混凝土施工时，洞内其他部位还有爆破开挖施工，容易对新浇筑的混凝土部位产生影响，需要严格控制爆破，选取合理的浇筑顺序，因此，在混凝土浇筑前，需制定详细的措施方案，合理布置浇筑的总体程序，采用先进快速的浇筑手段，缩短工序循环时间，确保目标工期的实现。

(2)混凝土衬砌后的净空尺寸大(宽×高=17．5m ×22m)，衬砌厚度最大达 2．5m，最大衬砌每延米工程量为183．67m3，对混凝土施工模板及支撑系统提出了较大的荷载要求。

(3)混凝土运输距离远。本工程混凝土主要由左岸荒田拌和系统、右岸三滩拌和系统生产提供，混凝土运输最远距离约7km，在白鹤滩地区夏季高温时段，混凝土在运输浇筑过程中的温控很重要。

(4)白鹤滩地区夏季温度高，采用预冷混凝土进行衬砌施工时可以缓解混凝土运输浇筑过程中的温升，同时，通水冷却也可以有效降低混凝土的内部温度，减少裂缝的产生。

(5)为避免导流洞过流时高速水流对混凝土表面冲刷而引起的空蚀破坏，底板及边墙衬砌均采用了高标号抗冲耐磨混凝土。混凝土衬砌施工过程中的温控、表面平整度、体型偏差、质量缺陷及裂缝的防控等都应有严格的质量控制措施，确保混凝土浇筑过程全程受控。

2 导流洞混凝土衬砌施工过程质量控制

2．1 钢筋制安

(1)钢筋加工。

导流洞混凝土衬砌施工所用的钢筋在指定的钢筋加工厂进行加工，将钢筋加工尺寸偏差控制在规范要求的允许偏差之内。

(2)钢筋连接。

本工程混凝土施工所用钢筋的连接形式主要分为三种:搭接、焊接及直螺纹套筒连接。

①搭接:本工程主要用于钢筋直径在16mm及以下的钢筋连接。钢筋搭接长度不小于35d(d为钢筋直径)。

②焊接:本工程主要用于钢筋直径在25mm及以下的钢筋连接。钢筋在焊接时要保证焊缝饱满，双面焊接长度为5d，单面焊接长度为10d。焊缝高度为0．25d且不小于4mm;焊缝宽度为0．7d且不小于10mm，保证钢筋接头打弯焊接后在同一轴线上。

③直螺纹套筒连接:主要适用于钢筋施工中直径大于或等于25mm的钢筋连接。对于已加工完成并经检验合格的丝头要妥善加以保护并分类堆放。

(3)钢筋安装。

钢筋安装时应确保钢筋间距均匀，相邻焊接接头不应在同一截面上。钢筋安装过程中焊接牢固，套筒连接紧密，丝扣外露应满足要求。

2．2 止水、灌浆管路等埋件的安装

本工程所用止水主要分为651型橡胶止水和铜片止水两种。橡胶止水片在使用过程中应防止其变形和撕裂，搭接长度不得小于10cm，搭接前需将橡胶止水表面挫成毛面，保证粘贴牢固;铜片止水使用时需保证表面平整、干净、无沙眼和钉孔，衔接方式按其厚度分为折叠、咬接或搭接方式，咬接和搭接部位需采用双面焊接，铜片止水搭接长度不得小于2cm。本工程铜止水搭接方式采用双面焊接。

灌浆管路主要布置在底板、两侧边墙及顶拱部位。灌浆管路在导流洞混凝土浇筑前用扎丝绑扎固定在钢筋上并用红色油漆进行标记，便于后期寻找。

其它埋件主要布置在混凝土内部或钢筋上，主要分为底板锚筋、接地扁铁、内部观测仪器、温度计、应力计及冷却水管等。在混凝土浇筑过程中应注意保护、不得破坏，避免触及埋件而引起移位。

2．3 模板施工

(1)模板的安装与校核。

由于导流隧洞衬砌尺寸大(净空为17．5m×22m)，因此，模板的安装拼接对洞身混凝土浇筑成型至关重要。导流隧洞底板仓位主要采用组合钢模板拼接，局部不规则及补缝部位采用木模板进行封堵填充;边顶拱仓位采用钢模台车拼装(图1)，堵头处采用普通钢模板进行拼接。模板拼接处要平整，对于不平整处需进行校正。混凝土浇筑主要分两层进行:底板及边墙60cm以下作为第一层，剩余边墙及顶拱作为第二层。边墙60cm以下采用“L”型普通钢模板进行拼接(图2)，其中底板与矮边墙交角连接采用防翻浆模板，防止在浇筑边墙混凝土时发生底板翻料现象。

图1 大型钢模台车

在混凝土衬砌过程中，混凝土会对模板产生压力，为保证混凝土成型质量，避免造成质量缺陷，需提前对模板进行校核，确保模板平整度和刚度满足要求;其中钢模台车四周与已浇筑混凝土部位搭接采用软搭接(图3):即钢模台车边墙及下部与已浇筑混凝土部位通过螺栓加固使模板与已浇筑混凝土搭接，同时，在两者之间粘贴双面胶以确保两者之间无缝隙，这种搭接方法相比硬搭接可以更好地使模板与已浇筑混凝土面之间搭接密实，避免了混凝土错台、挂帘等情况的发生。

(2)模板的拆除。

①底板模板拆除时需按规范要求进行，应保证混凝土表面及棱角不因拆模而损伤;

②钢模台车应严格按照使用说明书进行脱模;

图2 矮边墙“L”型钢模板示意图

图3 矮边墙软搭接效果图

③拆除过程中不能硬砸猛撬，不得野蛮拆除。

2．4 混凝土入仓与振捣

由于在导流隧洞混凝土前期衬砌施工时，洞内开挖支护尚未全部完成，因此，底板混凝土前期浇筑采取半幅浇筑方式进行，另半幅作为施工通道，待洞内开挖支护工作全部完成后，即采取全幅浇筑方式进行浇筑。具体分层方式见图4。

图4 导流洞典型断面衬砌分层分块示意图

混凝土按照“先底板、后边顶拱”的浇筑顺序进行，根据设计要求，左岸导流隧洞混凝土衬砌直线段按照15m/仓进行划分，转弯段按照15．831 m/仓(R=200m)及 16．018m/仓(R=150m)进行划分。浇筑下一层混凝土前还需对上一层混凝土表面进行凿毛处理，以凿除老混凝土表面乳皮，微露粗砂为准。

混凝土浇筑前需保持仓面的洁净和湿润，底板混凝土浇筑采用TB110皮带机输送入仓，边顶拱采用钢模台车配合泵送入仓，边墙仓内安装受料斗下挂溜筒协助混凝土入仓，避免混凝土下料口距离仓面高差过大而导致混凝土骨料分离。

混凝土浇筑过程以振捣器平仓为主、人工平仓为辅，严禁以振代平。混凝土入仓后，用振捣器把堆积的混凝土振平，铺成规定的厚度，每层下料厚度为40～50cm，振捣器宜垂直插入混凝土，如有倾斜应保持振捣方向一致;振捣采用φ100手提式振捣器进行振捣，φ70软轴振捣器辅助振捣，边角部位采用φ50软轴振捣器振捣。振捣应密实，防止欠振、漏振或过振现象产生，振捣以粗骨料不再显著下沉、不产生气泡且表面开始泛浆时为准;在钢筋密集部位、预埋件部位、模板附近应采用小功率振捣器细心振捣，不应触及钢筋或预埋件。

2．5 混凝土外观

混凝土外观质量控制措施主要包括:混凝土表面平整度控制、垂直度和光洁度控制;混凝土表面蜂窝、气泡、麻面、错台、挂帘等控制;混凝土表面颜色一致。

(1)保证混凝土表面的平整度、垂直度和光洁度。首先，底板混凝土在收面过程和混凝土初凝后12h内混凝土表面不得有外来水进入仓面，采用刮轨统一确定收面高程、人工刮尺精平，F36-4B型抹光机抹面，人工靠尺检查平整度后采用铁抹子二道压实收光，完成最后的收面过程(图5)。边顶拱混凝土浇筑应确保混凝土尽可能将顶拱岩面与模板间填充饱满，避免拆模后出现质量缺陷;其次，保证混凝土表面的平整度、垂直度和光洁度，使用优质的模板和合理的施工工艺是关键。模板在重复使用前应进行刚度校准，对变形过大的模板禁止使用。

图5 导流洞底板抹面效果图

(2)控制表面蜂窝、麻面、气泡、错台及挂帘等的出现。在混凝土开仓浇筑前，选择合理的混凝土配合比、级配，并在模板内表面涂刷脱模剂，混凝土浇筑时采取合理的入仓方式，入仓后立即振捣，不允许出现仓面骨料堆集现象。振捣过程采用高频振捣器并辅以软轴振捣器进行振捣，振捣应密实，确保混凝土拆模后内实外光。为减少混凝土表面错台、挂帘的出现，模板与模板之间及模板与已浇筑完成混凝土面之间应紧密搭接，保证结合处不留缝隙，

此外，在混凝土浇筑过程中，还应对模板进行变形监测，发现模板变形时应及时调整加固，防止错台、“鼓肚”等缺陷的发生。

(3)保持混凝土表面颜色一致。要求水泥、粉煤灰、外加剂品种及脱模剂等尽量选用同一厂家的产品或同一类型。同时，还应保持模板表面清洁，不允许有任何污物将混凝土表面污染。此外，对已浇筑完成的混凝土外露面要采取有效的保护措施，避免油污等物质影响外观颜色或其它刚性物体对外观的磨损、破坏(图6)。

图6 导流洞边顶拱衬砌效果图

2．6 混凝土养护

混凝土养护措施主要是保持适当的温度和湿度。保温能减少混凝土表面的热扩散，降低混凝土内外部温差，避免产生裂缝。混凝土拆模后即可开始洒水养护，洒水养护应配备专人负责，应始终保持混凝土表面湿润。底板已浇筑混凝土部位洒水养护后采用保温被覆盖保水养护，边顶拱采用将φ32塑料管做成花管、固定在顶拱及起拱线上管内通水进行养护，保持混凝土表面处于湿润状态;养护时间一般不应少于28d。

3 导流洞混凝土衬砌施工质量控制的重点及难点

3．1 导流洞混凝土衬砌施工质量控制的重点

(1)执行现场“三检旁站”制度。导流洞混凝土衬砌断面尺寸大、浇筑方量大、浇筑时间长，为保证混凝土浇筑成型质量，施工局安排专职三检人员对混凝土浇筑进行24h不间断旁站，发现问题及时上报并采取相应措施进行调整，确保混凝土浇筑过程全程受控。

(2)混凝土供应强度控制。本工程混凝土是由左岸荒田拌和系统和右岸三滩拌和系统提供的商品混凝土，运输距离较远，混凝土坍落度损失过快。为避免运输混凝土车辆在现场等待时间过长而造成混凝土坍落度的损失，施工局在工作面与拌和楼之间安排有专人进行沟通，对混凝土供应强度进行控制，尽可能减少混凝土在工作面的等待时间。

(3)混凝土浇筑速度控制。由于该导流洞混凝土衬砌尺寸大，如何控制好混凝土浇筑速度是保证安全和混凝土成型质量的关键;底板混凝土浇筑时严格控制下料速度，逐层下料并振捣密实;边顶拱混凝土浇筑时两侧应均匀下料，高差不超过1m，防止单侧下料过快引起钢模台车变形而导致混凝土体型改变。将混凝土下料速度控制在30～50cm/h，下料口距离混凝土面距离不应大于1．5m，防止发生骨料分离。混凝土浇筑过程中，还应安排专人对模板进行加固，避免发生漏浆、跑模、爆模等现象。

(4)混凝土平整度、体型偏差控制。底板混凝土在收面时采用刮轨统一确定高程，人工刮尺精平，抹光机抹面后采用人工靠尺检查平整度，对不平整部位采用铁抹子二道压实收光，以保证混凝土表面平整度偏差在规范要求内;边顶拱混凝土在浇筑前对钢模进行校核，确保模板表面的平整度满足要求。浇筑过程中控制下料速度，随时观测模板变形情况，及时加固模板，避免因模板变形而引起混凝土体型的改变。混凝土浇筑完成后，施工局测量人员对导流洞底板平整度及边顶拱体型进行了检测:底板混凝土平整度检测最大值为5．2mm，最小值为0mm，平均值为2mm;边顶拱检测体型平均偏差为17mm，检测结果满足要求。说明在混凝土浇筑过程中对混凝土表面平整度及体型偏差实施的控制措施是有效的。

(5)混凝土浇筑温度控制。

①夏季高温时段采用预冷混凝土进行衬砌施工。白鹤滩地区夏季温度高，常温混凝土浇筑入仓温度高，预冷混凝土浇筑入仓温度比常温混凝土入仓温度低5℃ ～8℃，因此，夏季采用预冷混凝土进行浇筑可以有效地降低混凝土的入仓温度，防止裂缝的产生。

②采用低热水泥并掺加粉煤灰。根据白鹤滩筹备组关于导流洞衬砌混凝土温控防裂专题会议确定，导流隧洞混凝土衬砌均采用低热水泥、掺加35%的粉煤灰，可以有效降低混凝土水化热，进而降低混凝土内外部的温差。

③通水冷却。前期混凝土浇筑时发现超温现象主要发生在常温混凝土部位及夏季白天高温时段，针对上述情况，在对底板及边墙混凝土浇筑前预埋冷却水管并进行通水冷却的方法对混凝土进行内部降温;根据现场实际情况确定管内通水流量为25L/min，水流的方向每24h调换一次，单仓通水冷却时间根据现场实际情况进行调节。混凝土进行通水冷却后，混凝土内部温度相比原来常温混凝土内部温度有明显的降低，表明通水冷却有效地削减了混凝土衬砌水化热的升温，减少了混凝土内外部温差，降低了混凝土的温度压力。

④降低混凝土浇筑温度。主要从减少混凝土运输途中和浇筑过程中的温升来降低混凝土的温度:由于本工程混凝土运输距离较远，因此，采取在混凝土箱体安装保温装置并在混凝土罐车罐体搭设遮阳棚等措施来降低混凝土运输过程中的温升。在运输过程中，还应保证交通畅通，将混凝土在尽可能短的时间里运送到现场工作面;混凝土到达工作面后尽快入仓，避免多次转料，可以降低混凝土的入仓温度。

3．2 导流洞混凝土衬砌施工质量控制的难点

裂缝防控是导流洞混凝土衬砌施工过程中的难点。施工局安排专人对已浇筑完成部位进行了裂缝检查，检查过程中发现了部分裂缝，主要集中在浇筑胚层线较明显部位，说明混凝土衬砌施工均质性、浇筑分层质量控制对裂缝的产生影响较大;同时发现裂缝产生的时间主要发生在低温季节，低温季节洞内昼夜温差较大造成气温变化频繁，从而引起混凝土表面变形开裂，因此温度应力也是裂缝产生的主要原因。针对上述情况，说明在施工过程中要严格控制混凝土浇筑分层质量，避免发生混凝土冷仓等现象，低温季节在导流洞进出口悬挂帆布，保持洞内温度稳定;同时，适当延长养护时间，也能有效遏制混凝土裂缝的产生。

本工程导流洞相比其同类型大型地下洞室工程混凝土裂缝要少得多，说明采用低热水泥、预冷混凝土、夏季高温季节通水冷却和严格控制仓面工艺等综合温控手段取得了良好的温控效果，因此，本工程导流洞混凝土衬砌施工采取的温控措施是行之有效的。

4 结语

我施工局在白鹤滩水电站左岸导流隧洞工程混凝土衬砌施工过程中克服了导流洞衬砌尺寸大、浇筑强度高、工期紧张、混凝土温控要求高、裂缝防控难度大、洞室平整度及体型控制难度大等多方面困难;施工局针对上述情况制定了详细的、行之有效的措施，在缓解工期紧张，保证工程质量的前提下实现了导流隧洞混凝土衬砌施工节点目标按时完成，得到了业主、设计及监理单位的一致认可和好评。笔者将在大型地下洞室混凝土衬砌施工质量控制方面积累的点滴经验介绍给大家，供参考。