大断面大坡度斜洞衬砌施工技术

李永吉

(中国水利水电第十一工程局有限公司，河南 三门峡 472000)

1 工程概况

洪都拉斯帕图卡水电站位于中美洲，为中水电首次在未建交国家实施的综合性项目，其2条引水洞布置于右岸，坡比高达20.81%，且地质条件差。工程枢纽建筑物由碾压混凝土重力坝、坝身泄洪系统、岸边引水发电系统组成。帕图卡Ⅲ引水系统布置于右岸，由2条平行的引水洞组成，中心间距21.4 m。隧洞为圆形，开挖直径为7.6～9.0 m，1号引水洞总长185.818 m，2号引水洞总长212.711 m。洞身岩石主要为角砾岩，围岩类别为V、IV类，洞身坡比均为i=20.814%。

2 衬砌施工

2.1 钢模台车的方案选择

(1)钢模台车方案1：全断面针梁钢模台车

优点：一次成型，减少缺陷处理时间。节约二次底拱混凝土浇筑时间。

缺点：全断面针梁钢模台车内部空间狭小，钢筋、混凝土弃料、工器具等材料倒运困难，对洞内其他工作面施工影响较大。洞内坡比高达20.814%，全断面钢模台车重量大，牵引设备和支撑系统要求高，安全隐患大。1号洞向2号洞子转运时不能一次吊装，需要拆卸再次组装，消耗工期。

(2)钢模台车方案2：下半洞拉模+上半洞钢模台车

优点：底模拉模速度快效率高，可较快为上半洞台车提供作业面。设备重量轻(约57 t)，牵引设备容易选型。1号洞向2号洞子转运时可利用350 t吊车一次就位,节约台车拆装时间。内部空间大，人员通道宽敞，材料及小型工器具倒运方便。底模拉模速度快、效率高。

缺点：上半洞钢模台车支撑结构需要在混凝土面固定，需要在已浇筑的底拱混凝土面上钻孔固定马凳。马凳部位需要后期进行缺陷处理。上下半洞分开施工，接缝处平顺度不如全洞衬砌断面，后期需要打磨处理。

(3)综合考虑

考虑到引水洞坡比大，安全第一，以及现场350 t吊装设备条件，决定采用方案2.

2.2 拉模施工

2.2.1 拉模结构组成

拉模结构组成如下所示(见图1)。

2.2.2 拉模安装

(1)安装的基准。按总图要求将模板固定在工作位置，保证安装的基准。

(2)轨道。轨道选用I16工字钢，焊接在预埋钢筋上。轨道中心距必须达到设计要求，误差不大于10 mm，轨道高差不大于10 mm，轨道中心与隧道中心误差不大于20 mm，每侧长度为60 m。拉模轨道预埋钢筋间距1 m，采用直径25 mm螺纹钢，安装时检查I16工字钢平顺度。

(3)部分由下至上依次安装，即模板总成→托架总成→抗浮支架→滚轮装置→限位装置→液压千斤顶→平移装置。

(4)各部件的检查。拉模安装安毕后，全面检查各部位螺栓联接是否有松动；各液压千斤顶、调整丝杆伸缩是否达到设计要求等。

(5)检测各设计尺寸。检测拉模各重要尺寸是否达到设计要求。

1-移动平台； 2-滚轮装置；3-限位装置；4-抗浮支架；5-托架总成；6-模板总成(6 m长)

(6)预埋螺杆为固定马凳使用，间距1 m，预埋时要加固好，防止混凝土浇筑过程中出现位移变形而丧失作用。

2.2.3 拉模使用

(1)拉模安装完毕后，检测各部结构是否到位，并检查各部位螺栓联结是否牢固，然后进行初步调试。要求各液压千斤顶、调整丝杆动作可靠，各基本尺寸达到设计要求。

(2)确定拉模工作位置的轨面标高正确后，保证轨道相对隧道中心线对称，轨道平直，轨面平整。

(3)准备工作完成后，拉模即可就位。

(4)为方便脱模，要在模板外侧涂抹脱模剂。

(5)拖动拉模行走，使拉模在外力(10 t卷扬机)牵引下行走到工作位置。

(6)拉模就位后，锁定限位装置和调整丝杆，防止拉模移动。

(7)操作液压千斤顶工作，上下调节；调整平移装置丝杆，左右调节，使底模外形达到施工要求。

2.2.4 拉模混凝土浇筑

利用HTB60混凝土泵输送至作业面，浇筑过程中注意检查螺栓是否松动，还要定时检查模板变形情况；混凝土浇筑速度控制在1.5～2 m/h。

为保证浇筑的平顺性和防止人为因素造成拉模两侧下料不均、模板变形跑偏，可在拉模上部搭设分溜槽。

为保证在拉模使用过程中平顺，可在卷扬机钢丝绳与拉模之间设置定滑轮，防止2台卷扬机不同步造成模板位移变形。

拉模混凝土收面时要标识出预埋螺栓位置，便于上部台车底部马凳的快速安装。混凝土浇筑结束后要检查预埋螺栓有无损坏和位移，若不能使用需要重新钻孔，补打插筋固定上部台车马凳。

2.3 上部钢模台车施工

2.3.1 马凳及轨道支撑系统安装

在底拱混凝土强度达到7 d强度后即可安装马凳，马凳采用1 cm厚钢板焊接。安装时预先对准预埋螺栓孔，按照测量预定高程固定马凳并使其与混凝土面接触良好。

轨道支撑梁铺设时两轨要平行，轨距符合台车设计轮距并于马凳接触良好，检查无误后点焊固定，防止台车倾斜和倾覆。

轨道型号为43 kg/m重轨，轨道与支撑梁连接采用螺栓压板连接。

2.3.2 钢模台车组装

钢模台车在洞外安装，预先铺设好轨道平台，采用50 t汽车吊吊装。台车安装完成调试结束后，利用卷扬机和行走机构将台车开进洞内。

安装步骤为：铺设轨道→门架安装→平移小车到位→安装托架总成→安装模板总成→安装液压站及液压管道→电器配线→部件检查→检查设计尺寸→安装验收。

2.3.3 牵引设备的选型

经计算，选用2台10 t的卷扬机+2组滑轮组可满足要求。

2.4 钢模台车混凝土浇筑

2.4.1 顶拱混凝土浇筑

(1)边顶拱安装在钢模台车进洞前预先进行，安装时清理一次支护面的杂物。

(2)橡胶止水安装时要用止水夹固定，防止混凝土浇筑时止水移位失去作用。止水与堵头模板结合严实。

(3)基础面和钢筋验收在钢模台车就位前完成。

(4)钢模台车就位后经测量检查复核无误后，固定钢模台车及模板。

(5)施工缝凿毛，贴膨胀止水条。结构缝装闭孔泡沫板和橡胶止水带。

(6)浇筑分层厚度不大于50 cm，两侧边拱均匀下料。混凝土仓号内要有专人检查混凝土下料时两边拱混凝土高差，避免出现跑模。

2.4.2 注意事项

(1)从洞外向洞内利用混凝土泵输送混凝土为下坡时，要设置缓冲装置，防止堵泵。

(2)为保证仓号内混凝土下料高度和骨料的均匀性，仓号要设置溜筒，防止出现骨料集中。

(3)预埋回填灌浆和固结灌浆管时一定要加固牢固，防止混凝土浇筑过程中发生位移，导致后期钻孔时角度不对，造成废孔还要进行缺陷处理。

(4)为保证底部混凝土与上部混凝土的整体性，避免出现渗流，在施工缝范围内应设置膨胀止水条。

(5)结构缝位置止水要加固牢固，以防后期止水失效后对结构缝的渗水处理。

2.5 拆模时间

拆模时间控制在12～18 h，拆模后洒水养护时间不少于14 d。

3 钢模台车拆除

钢模台车使用完成后，洞内拆除通风条件差，吊装设备难以近身，可利用轨道移出洞外，利用汽车吊拆除。

4 结 语

洪都拉斯帕图卡项目引水洞施工从2016年2月开始，于2018年4月份结束。结合钢模台车施工方案、台车组件和钢结构的结构设计、现场制作组装、混凝土浇筑的实施和完工拆除等过程的详细分析，解决了不良地质条件下大断面大坡度开挖及衬砌的技术问题；施工过程非常成功，取得了良好的效益。