白鹤滩泄洪洞高速水流区底板镜面混凝土施工工艺

沈 杰，吴世斌，张继屯

（长江三峡技术经济发展有限公司，615421，宁南）

一、工程概况

白鹤滩水电站3条泄洪洞均布置于左岸，泄洪洞由进水口、无压洞身段（上平段和龙落尾段）、出口挑流鼻坎，以及通风补气系统组成。3条泄洪洞呈直线布置，#1#2、#3泄洪洞总长分别为2317 m、2258.5 m 和 2170 m，进口底板混凝土高程EL.770 m，出口高程EL.650 m。 其中，#1、#2、#3 泄洪洞上平段长度分别为1908.03 m、1845.80 m和1709.58 m，底板坡度为0.015，上平段全断面采用钢筋混凝土衬砌。泄洪洞枢纽布置情况见图1。

二、施工重点难点和设计技术要求

1.施工重点

泄洪洞底板位于高速水流区，对底板混凝土体型、平整度、温控防裂要求较高，保证混凝土浇筑体型和平整度、减少温度裂缝产生是施工重点。

2.施工难点

一是设计要求上平段底板采用50～80 mm低坍落度混凝土浇筑，因此需要解决混凝土入仓手段问题。二是单仓混凝土长度达12 m，宽度达15 m，浇筑面积180 m2，需要保证大面积混凝土收面平整和光洁。三是常规刮面轨易出现弯曲变形、拆除困难和高程不易调整等问题。四是施工缝部位易出现收面不平直、人为损坏和搭接错台等问题。五是底板混凝土浇筑完成后，易出现大量人为损坏问题，增加后期缺陷修补工程量，且严重影响底板抗冲耐磨功能。六是底板位于泄洪洞主要施工通道部位，因此与相邻工作面施工干扰较大，需要解决施工干扰问题。

3.设计技术要求

泄洪洞上平段底板设计最大流速29 m/s，单洞最大泄量达 4083 m3/s，因此，设计对泄洪洞上平段底板混凝土提出了极高的要求，具体指标见表1。

三、施工工艺

1.浇筑分区、分序

①分区：洞身上平段衬砌混凝土共分为3个区，即底部水平面15 m宽度范围为底板浇筑区，底板以上12 m高度范围为边墙浇筑区，边墙以上剩余部分为顶拱浇筑区。

②分序：为消除矮边墙施工缝质量缺陷，减少底板混凝土因行车等人为损坏，研究决定采取“先边墙、再顶拱、最后底板”的浇筑顺序。

图1 白鹤滩水电站泄洪洞枢纽布置图

表1 泄洪洞上平段底板混凝土设计技术指标

2.入仓浇筑工艺

①浇筑方式：采用6 m3自卸车运输，低坍落度送料装置+布料机方式入仓，顺水流方向采用台阶法进行浇筑，台阶宽度3 m，坯层厚度30～50 cm。详见图 2、3。

图2 混凝土入仓方式示意图

图3 台阶法分层示意图（单位：cm）

②设备选型和创新：设计要求浇筑50～80 mm低坍落度混凝土，根据目前生产水平，仅有胶带机传输系统可作为入仓手段，且考虑洞身施工支洞大小问题，研究决定采用TB110布料机作为低坍落度混凝土入仓设备，自卸车作为水平运输设备。为解决自卸车与布料机之间衔接的问题，在传统中转料斗和扒渣机基础上，革新设计了扇形中转料斗和低坍落度送料装置，解决了低坍落度混凝土由水平运输到垂直运输的衔接问题。

扇形中转料斗：将传统中转料斗进行改进，设计成扇形结构，使之与自卸车和低坍落度送料装置相互匹配，解决自卸汽车垂直下料与水平输送之间的过渡，减少料斗内混凝土的残余量。

低坍落度混凝土送料装置：对传统扒渣机大臂进行加长处理，增大了大臂覆盖半径，使之与9 m3料斗匹配；设计改进液压系统保证设备的连续作业、操作灵活；通过加大电机功率、皮带转速等措施，提高设备效能。

3.找平工艺

设置隐轨支撑系统，采用大跨度自行式整平台车进行混凝土大面找平，两侧阴角部位采取人工刮尺找平。

①隐轨系统：隐轨系统由底部支撑系统、顶托和刮面轨三部分组成。采用直径28 mm的钢筋作为底部独立支撑，并在钢筋顶端加工丝扣，采用套筒连接形式将顶托与底部支撑钢筋相连，顶托采用直径25 mm的钢筋加工成“U”形结构，顶托侧面焊接螺栓，顶托上部放置直径60 mm的钢管作为刮面轨，以保证支撑结构稳定，并实现隐轨高程可调节、防止上浮和方便拆卸的功能。

②大跨度自行式整平台车：在传统三辊轴基础上进行技术革新，辊轴按照8.5 m长度设计，上部配置2台电机作为驱动装置，滚轴上部设置桁架作为操作平台，并增加配重水箱，以防止找平过程中发生上浮。

4.抹面工艺

采用汽油式抹面机分粗抹、细抹、精抹和抛光四步完成抹面。

①粗抹：在大跨度自行式整平台车完成大面找平后，将隐轨拆除，采用原浆混凝土进行坑槽填补，采用Φ70 mm振捣棒进行振捣密实，并采用3 m刮尺进行检查和人工找平，该工序完成后，采用带圆盘的抹面机进行粗抹，充分将混凝土浆液提出，并将表面小石剔除，保证表面光洁度。

②细抹：当混凝土表面开始收浆时，开始去除抹面机圆盘，采用抹面机抹刀进行细抹，并采用靠尺进行反复检查和抹面找平，消除粗抹产生的印痕，保证表面平整。

③精抹：当手指按动有微小凹印时，采用抹面机抹刀进行多次压抹，初步达到混凝土表面光滑的目标。

④抛光：在混凝土初凝前，采用抹面机抹刀进行反复压抹，使混凝土表面达到细腻光滑的效果。

两侧阴角抹面机无法操作部位采取人工抹面抛光，保证表面平顺光滑。

5.施工缝处理工艺

①横向施工缝距过流面5 cm区域采用钢丝球进行刷毛处理，防止边角损坏。

②堵头模板顶部采用槽钢控制边角收面，收面时采用槽钢进行压缝处理，保证施工缝收面平直。

③纵向施工缝在收仓面上部10cm处拉设墨线控制阴角部位收面高程，保证收面平直。

6.保护和养护

底板混凝土浇筑完成后采用角钢对边角进行保护，水平面采用土工布进行覆盖，并在表面设置旋转喷头进行旋喷保湿养护，保证混凝土表面养护均匀。

四、施工成效

1.经济效益

（1）浇筑顺序改变带来的经济效益

根据溪洛渡左岸泄洪洞平洞段“先底板、再边墙、最后顶拱”的施工经验，底板矮边墙收仓面平直度难以保证，与边墙搭接时易出现漏浆、砂线和错台等质量缺陷；底板须作为边顶拱衬砌施工通道，虽采取保护措施，但人为损坏仍然比较严重，后期缺陷修补工程量较大、费用较高。因此，白鹤滩在溪洛渡经验基础上进行了改进，采取“先边墙、再顶拱、最后底板”的衬砌顺序，保证了边墙一次浇筑成型，有效地解决了矮边墙施工缝质量缺陷问题；最后浇筑底板，起到了很好的保护作用，大幅度节约了底板保护费用，同时也大量减少了人为损坏，节约了后续缺陷修补工程量和修补费用，可大幅度节约施工成本。预计可节约底板保护费用约54.6万元，可减少底板混凝土缺陷修补费用约65.5万元。

（2）混凝土胶凝材料减少带来的经济效益

白鹤滩与溪洛渡对比，每立方米混凝土可减少胶凝材料约27 kg，以此推算，泄洪洞上平段底板混凝土可减少胶凝材料约2718.1 t，可节约混凝土成本约108.7万元。

同时，可降低混凝土绝热温升约3℃，缩短冷却通水时间，减少冷却通水用量约26.8万m3，预计可节约冷却通水成本约53.6万元。

胶凝材料的减少还可有效减少水化热产生，降低混凝土内部最高温度，缩小内外温差，减少混凝土温度裂缝产生，与溪洛渡对比，裂缝可减少约40%，可节约缺陷修补费用约80万元。

2.社会效益

泄洪洞上平段底板体型偏差最大值8 mm，平均不平整度1.6 mm/2 m靠尺（设计值为4 mm/2 m靠尺），混凝土内部最高温度37.81℃（该季节设计值≤40℃）。

混凝土体型、平整度和温控等均满足设计技术要求，实现了混凝土体型精准、表面平整光滑的质量目标，泄洪洞上平段底板混凝土浇筑完成后可形成人和物的倒影，达到 “镜面混凝土”效果。

五、结 语

实践证明，泄洪洞上平段底板采用6 m3自卸车运输，低坍落度混凝土送料装置+布料机方式入仓，底板设置隐轨独立支撑系统，采用大跨度自行式整平台车进行混凝土找平，采用新型抹面机分粗抹、细抹、精抹和抛光四步完成抹面，混凝土内部埋设冷却水管通水冷却，混凝土体型、平整度和温控等均满足设计技术要求，实现了混凝土体型精准、表面平顺光滑的质量目标。被参建各方和质量监督总站称为 “镜面混凝土”，成为参建各方竞相观摩的样板工作面。