锦屏二级水电站4#引水隧洞边顶拱先行混凝土施工管理

高红松

(四川二滩国际工程咨询有限责任公司，四川成都 611130)

1 工程概述

锦屏二级水电站四条引水隧洞平行布置，横穿跨越锦屏山，隧洞中心距60m。其中4#引水隧洞主要采用钻爆法开挖施工，开挖断面为马蹄形断 面，尺 寸 宽 为 (13～13．8m)，高 为(12．8～14．3)m，边顶拱衬砌厚度为60～100cm，底板厚60～150cm，衬砌后除集渣坑洞段为城门洞型外，其余衬砌断面均为近似马蹄形，衬砌后断面尺寸高度为11．2 ～11．6m，宽度为11．2 ～11．8m。衬砌施工主要采用先底板(底拱)、后边顶拱施工顺序，其中有长约4km为先浇筑边顶拱、后浇筑底板洞段。

2 采用边顶拱先行浇筑的缘由

锦屏二级水电站四条引水隧洞平行施工，工程量巨大，施工强度极高，工种交叉，交通通行压力和干扰较大。为满足工期、质量、安全、文明施工等方面的规定和要求，对现场施工实施动态管理，合理安排各工序的施工，其中重要的一条措施就是将4#引水隧洞部分洞段作为其他三条引水隧洞公用交通通道使用，导致该洞段的底板混凝土不能及时展开浇筑。如果继续按常规混凝土衬砌施工工艺(先底拱、后边顶拱衬砌施工工艺)，则4#引水隧洞公共交通洞段无法按期实现充水目标。经研究，对选定的公共交通洞段在保持交通通行的情况下，采用边顶拱钢模台车提前开始边顶拱浇筑，后期不再承担公共交通任务后底板采用快速连续浇筑，以保证4#引水隧洞充水目标的实现。

3 边顶拱先行浇筑的混凝土工作特性

边顶拱先行段施工顺序为:边顶拱→底板→小边墙。相对正常衬砌施工工艺，增加了边顶拱底模及小边墙的施工。边顶拱底模设置在离底板高度98．8cm的位置，与水平成45°，采用厂家定制的边顶拱衬砌台车进行边顶拱混凝土衬砌作业。同时，由于边顶拱先行施工对于本工程而言属于反序施工，纵向施工缝因重力作用及干缩等因素存在质量不确定性，这些施工缝成了全断面衬砌的最薄弱环节——反缝，处理不好将会影响隧洞的可靠运行。

引(4)13+485．1～16+300段边顶拱先行于2008年12月至2011年7月施工，2012年8月开始施工底板及小边墙。边顶拱先行段衬砌混凝土施工与底板间隔时间长，未能及时形成完整拱圈，加之前期使用早强水泥，早期强度高，部分洞段为富水洞段，汛期存在较高的外水压力，4#引水隧洞尾端风速较大，富水洞段存在反复干、湿，易产生混凝土干缩，造成此段边顶拱裂缝明显多于正常衬砌施工洞段及后期引(4)9+969．8～11+016．1边顶拱先行洞段。经统计，前期先边顶拱后底板段修补完成2041．4m，裂缝12315．97m，每延米裂缝6．03m;而先底板后边顶拱(含后期先边顶拱后底板段)修补完成9490．1m，裂缝长度为11982．84m，每延米裂缝长度为1．27m。

4 监理工程师采取的管控措施

4．1 组织措施

针对边顶拱先行施工不同于正常衬砌施工的特殊性，监理部设立了东段1、2二个组负责现场施工监督管理工作，同时设立了试验与技术专业组，负责与监理工程师的试验、技术咨询服务和管理有关的工作，特别是针对混凝土性能及技术难点给予支持。

总监理工程师组织专业监理工程师针对边顶拱先行的施工特点，编制了边顶拱先行的混凝土监理实施细则、边顶拱先行段施工安全生产监理实施细则等专业监理实施细则，并在监理部内部组织学习，进行相关培训交底工作，以便于各级监理人员更准确、清晰、深入的认识，掌握边顶拱先行施工的工作流程，指导现场施工监督管理工作。

4．2 技术管控措施

要求承包商上报边顶拱先行的专项技术方案、底板及小边墙施工方案、质量保证措施、进度计划保证措施、安全文明施工保证措施等，并进行审核批复后施工。

4．3 合同管控措施

边顶拱先行施工属于超常规的施工方法，在施工过程中，监理工程师应将现场施工情况进行详细记录，保留影像资料，针对不同于正常边顶拱施工所增加的施工项目，要求承包商以正式文函提交确认报告，监理工程师进行批复确认后报送发包人，以便后续合同处理。

4．4 重点部位、工序控制

4．4．1 模 板

因锦屏二级水电站引水隧洞开挖断面尺寸跨度较大，边顶拱衬砌台车需厂家定制，监理工程师需进行跟踪验收;边顶拱衬砌台车就位后，因其底部处于悬空，需现场增加底模承受边顶拱混凝土的压力，所以必须支撑牢固，保持线型平顺。浇筑时，避免边顶拱衬砌台车偏移、底模下沉，要求承包商混凝土入仓必须两侧均匀分层、控制下料速度，测量人员必须全程跟踪监测，同时，监理工程师进行全程旁站监督。

4．4．2 预留钢筋的处理

边顶拱浇筑完成后，要求承包商做好底板预留钢筋的保护工作，避免后续底板及小边墙基础清理造成破坏及污染。小边墙浇筑前对已变形的钢筋严禁采用氧气、乙炔等热烤的方式进行调校，必须采用冷弯进行调直，局部洞段必要时采取现场帮条加强。

4．4．3 小边墙

小边墙浇筑模板采用厂家定制的定型钢模，每块模板顶部居中预留20cm×100cm喇叭口用于进料和插入振捣。在混凝土浇筑时，浇筑顺序必须从下游向上游进行施工并加强振捣，确保反缝位置混凝土回填密实。混凝土浇筑完成、待强后尽快拆除模板，采用人工手持小型钢钎凿除喇叭口部位凸出的混凝土，最后采用手持式砂轮机进行表面磨光处理;对于局部表面破损无法打磨平整的部位，采用预缩砂浆或环氧胶泥修补平整。

4．4．4 反 缝

小边墙浇筑时，在反缝处增设了一条止水，但止水易有死角而造成混凝土浇筑不满，形成漏水通道，故在混凝土浇筑完成后，针对反缝必须采用化学灌浆的施工工艺进行补强及加固。反缝化灌开工前必须编制详细的施工措施计划报监理工程师批准。措施中包括施工布置、设备和材料、工艺和程序、质量保证措施、作业人员配置、施工进度计划等内容;按照批准的措施计划组织实施，明确质量控制点和控制办法、标准。施工程序:混凝土表面清理→清理反缝、描述→凿槽;布孔、开孔→注浆嘴安装→孔口封闭→通风检查→灌浆→表面修饰(刻槽封闭修饰)→质量检查。施工过程中严格执行准灌证制度，在每一单元施工前，施工准备完毕，具备施工条件时，必须经“三检”检查合格，向监理工程师申请开工。在施工中，对灌浆压力及浆液比重应随时进行量测并做好记录，进行全程跟踪旁站。灌浆完成后28d进行钻芯取样，芯样劈拉试验平均抗拉强度不小于1．5MPa。对反缝进行压水试验检查，压水试验压力在0．5 MPa下透水率小于0．1Lu。

5 边顶拱先行洞段裂缝发展情况

前期引(4)13+485．1～16+300洞段在开挖一年即开始边顶拱浇筑，然后在3～4a后才完成底板浇筑。这部分边顶拱先行衬砌混凝土裂缝产生较多，超过普通先底板后边顶拱衬砌洞段两倍以上，且80%以上为环向贯穿裂缝。初步分析，相比较于一般洞段，边顶拱洞段主要存以下特点:包括(1)引(4)13+485．1～16+300洞段最早开始浇筑，前期浇筑混凝土配合比还不够成熟，水泥采用了早强水泥，粗骨料裹粉较严重。(2)在进行混凝土浇筑时，周边洞段还在进行开挖施工，不可避免地会产生一些爆破震动;同时，作为公共交通通道，重型机械通行频繁，引起震动，这些均可能会诱发裂缝的产生与发展。(3)开挖完成12个月后才开始浇筑混凝土，围岩的变形收敛还没有完成，也可能会造成裂缝的发展。(4)边顶拱先行没有形成完整的混凝土衬砌拱圈，边顶拱混凝土自身重力荷载加速裂缝的发展。

在后期引(4)9+969．8 ～11+016．1 段边顶拱先行衬砌混凝土施工时，要求承包商将底板及小边墙混凝土施工及时跟上，形成完整的拱圈。同时，开挖完成时间长，周边其他施工基本完成，相应的裂缝发展水平同普通洞段相近并略小。

6 结语

在锦屏二级水电站4#引水隧洞衬砌施工中，对于先边顶拱后底板施工这一浇筑顺序，采取合理的管控措施，针对重点部位、工序进行加强控制后，可以确保工程质量。同时，在边顶拱混凝土施工过程中，也能解决交通通行问题，对工程施工组织管理提供了解决交通的新方案，既保证了整个引水隧洞群施工组织的正常进行，同时也保证了4#引水隧洞按期实现充水目标。