东湖电站压力引水洞渐变段衬砌施工技术研究

(辽宁省水资源管理集团有限责任公司，辽宁 沈阳 110003)

1 工程概述

东湖电站位于辽宁省境内，该电站由进水口、有压引水隧洞、地下消能电站、有压尾水隧洞、无压尾水洞等构成。地下厂房布置2台水轮发电机组(东湖电站引水、排水系统示意图见图1)，取水口建筑物后方连接2条压力引水洞，洞长分别为123.15m、101.762m，之后分成2条引水支洞、2条发电支洞接入地下厂房，尾水经4条有压尾水洞、无压尾水洞后排出。

图1 东湖电站引水、排水示意图

1号压力引水洞长123.15m，其中YR0-1.53～YR0+25为扩大段；2号压力引水洞长101.762m，其中YL0-1.53～YL0+22.778为扩大段，扩大段为城门洞形，最大开挖宽度13132mm，直边墙高度5184mm，最大开挖高度8600mm，渐变成2条圆形隧洞，圆形隧洞开挖直径为5900mm。

图2 0+000～0+005段开挖、衬砌示意图(单位：mm)

衬砌后1号引水洞断面为：YR0-1.53～ YR0+000为长宽4.50m的正方形断面，YR0+000～ YR0+007为方变圆渐变段，YR0+007～YR0+025为钢衬段；2号引水洞断面为：YL0-1.53～YL0+000为长宽4.50m的正方形断面，YL0+000～YL0+007为方变圆渐变段，YL0+007～YL0+041.856为钢衬段，其余段为成洞直径4500mm的圆隧洞，衬砌厚度700mm(0+000～0+005段开挖、衬砌示意图见图2)。

2 施工方案

压力隧洞标准段分段长度为每段12m，全断面一次浇筑；鉴于渐变段的特殊性，渐变段采用组合模板，分五仓进行浇筑。其中：①仓为钢筋混凝土衬砌，采用分层浇筑的方式进行浇筑；②～⑤仓为压力洞钢衬加固段，采用先钢衬定位、后回填混凝土的方式进行施工；⑥～⑦仓为正常浇筑仓，采用全圆衬砌台车进行浇筑(渐变段衬砌分仓示意图见图3)。

图3 渐变段衬砌分仓示意图

3 施工步骤

3.1 基础清理

首先，对基岩面上的松动岩石采用人工撬挖方式进行清理，仓面内淤泥、积水、油污等用高压水或高压风清除干净，待基岩面出露后及时安排测量检查复测，如有欠挖及时处理，小量或小部位欠挖采用电镐或风镐直接处理。

3.2 压力钢管运输

在扩大洞室内1号引水洞洞轴线位置布置1台5t卷扬机，采用钢丝绳拖拽的方式进行滑动运输。钢管安装节(钢管内径4.50m，标准管节长度2.8m)在钢管存放场由汽车吊装车(管口朝上)，由汽车运输至主厂房内，利用厂房桥机进行钢管卸车和翻身，钢管轴线平行于引水洞轴线，用卷扬机将②、③、④、⑤号仓压力钢管依次拖拽至安装部位。

3.3 钢筋加工与绑扎

钢筋采用洞外加工、洞内安装的方式进行施工，采用钢筋调直机将已弯曲或变形的钢筋进行调直，采用钢筋切割机对钢筋进行切割处理，采用弯曲机将钢筋按设计图纸要求进行弯曲，采用人工弯曲的方式制作小箍筋。钢筋运至洞内后，采用人工卸车并抬至工作面。钢筋施工程序为：测量放线→安装架力筋→安装主筋→检查合格→模板就位，进行下一道工序。

3.4 制作排架及模板

压力引水隧洞扩大段采用按设计体型加工的两个半圆排架配组合钢模板浇筑，半圆排架采用φ22钢筋现场制作，半圆排架具有移动灵活方便的特点，解决了定型拱架移动困难的问题，也降低了成本，缩短了建设工期(渐变段模板加工示意图见图4)。

3.5 混凝土浇筑

混凝土采用HBT60型混凝土泵泵送入仓。混凝土从模板预留的窗口进料，顶拱混凝土由预埋的混凝土料管进料。用φ50软轴振捣棒振捣，浇筑混凝土时人工振敲模板以排除气泡，使混凝土密实。振捣时一定要注意振捣质量，防止出现漏振，避免拆模后混凝土表面出现气孔和孔洞。混凝土浇筑过程中，左右侧上升必须均衡(压力隧洞混凝土衬砌分层浇筑示意图见图5)。

图4 渐变段模板示意图(单位：mm)

图5 渐变段分层浇筑示意图

3.6 压力钢管安装

安装之前，对所有安装设备进行检修，主要包括电焊机、气割用具等。在洞基岩面上做出钢管管口的中心线。调整管节中心与洞中心线对齐，检查配合标记。调整各管节的腰部高程、管口垂直度等，使其符合规范要求。

使用型钢将钢管与预先装设的轨道焊接固定，同时在腰部与设计锚杆焊接拉紧。钢管和相邻的钢管管口进行压缝，压缝时根据相邻管口的周长值确定压缝时应该留出的错牙值，调整错牙时以钢管内壁为准、沿圆周均匀分配，压缝过程中不得对焊缝进行点焊，用挡板临时固定相对位置，在环缝全部压缝完成后进行对称点焊固定。压力钢管安装完成后，进行回填混凝土施工。

3.7 压力钢管外回填混凝土

混凝土回填长度根据压力钢管安装分段长度确定，底板垫层混凝土浇筑采用泵送入仓，插入式振捣器及平板式振捣器振捣。混凝土浇筑时，先从一侧进料，边进料边振捣，待混凝土上升至钢管底部后改由两侧同时进料，均匀上升至覆盖整个浇筑段钢管。浇筑过程中不得引起钢管变位。

混凝土入仓采取下游端向上游端进料的方式。混凝土浇筑至钢管顶拱时要注意顶拱超挖部分混凝土回填。隧洞封拱时，混凝土泵在一定时间内应保持一定压力，使其混凝土尽可能充满顶拱。

钢管回填混凝土主要采用软管振捣器振捣，将混凝土振实至可能的最大密实度，振捣时间以混凝土不再显著下沉、不出现气泡并开始泛浆时为准，特别注意避免漏振或振捣过度。

4 结 论

采用该技术进行渐变段衬砌混凝土浇筑，满足各项设计指标要求。为了避免压力钢管运输安装、土建施工的相互干扰，需要提前制定详细计划，统筹安排施工内容，将相互干扰因素降至最低。为了解决渐变段混凝土入仓振捣问题，需在渐变段顶拱部位开设进人孔洞，孔洞高程以下混凝土进行振捣，孔洞以上混凝土采用坍落度较大的混凝土进行回填。