溪洛渡水電站左岸泄洪洞工程混凝土施工方案綜述

劉 英，唐杰偉，韓金濤

(中國水利水電第七工程局有限公司一分局，四川彭山 620860)

1 工程概述

溪洛渡水電站位于四川省雷波縣與云南省永善縣接壤的金沙江溪洛渡峽谷中，下游距宜賓市184km，左岸距四川省雷波縣城約15km，右岸距云南省永善縣城約8km。

溪洛渡水電站樞紐由攔河大壩、泄洪建筑物、引水發電建筑物等組成。攔河大壩為混凝土雙曲拱壩，最大壩高285.5m，壩頂高程610m，頂拱中心線弧長698.07m;泄洪采取“分散泄洪、分區消能”的布置原則，在壩身布設7個表孔、8個深孔與兩岸4條泄洪洞共同泄洪，壩后設有水墊塘消能;發電廠房為地下式，分設在左、右兩岸山體內，各裝機9臺、單機容量為770MW的水輪發電機組，總裝機容量13860MW。

溪洛渡水電站泄洪洞建筑物由4條泄洪洞組成，分左、右兩岸布置，左岸為1#、2#泄洪洞，右岸為3#、4#泄洪洞。設計泄洪流量為15432m3/s，最高流速近50m/s。溪洛渡水電站左岸兩條泄洪洞即1#、2#泄洪洞由中國水利水電第七工程局有限公司承建。1#泄洪洞長1789.571m，2#泄洪洞長1583.304m。泄洪洞有壓洞段設計為圓形隧洞，襯砌后凈洞直徑為15m，設計襯砌厚度為1～1.05m，縱坡約1%，設置1個直徑為200m的平面轉彎洞段;無壓洞段設計為直墻圓頂型，襯砌后凈空為14m×19m(寬×高)，設計襯砌厚度為0.8 ～1.5m，其中上平段縱坡約 2.3%;龍落尾段由奧奇曲線段、斜坡段及反弧段組成，斜坡段坡度約22.5°，布置有3個摻氣槽。

本工程襯砌混凝土總量約38.5萬m3。其中有壓段混凝土設計標號為C9040F150W8;無壓段上平段底板及邊墻混凝土(拱肩2m以下)設計標號為C9040F150W8，頂拱混凝土設計標號為C9025F150W8;無壓洞段龍落尾段底板及邊墻混凝土(拱肩2m以下)設計標號為C9060F150W8(底板摻硅粉)，頂拱混凝土設計標號為 C9025F150W8。

2 工程特點及難點

(1)工程規模巨大。左岸泄洪洞工程分別布置有 1#、2#泄洪洞，1#泄洪洞長 1789.571m，2#泄洪洞長1583.304m，寬14m，高19m，襯砌混凝土總量約38.5萬m3。

(2)體型復雜多變。單條泄洪洞均采用有壓接無壓、中段設置閘門室、洞內龍落尾的方式。有壓段為圓形，由直段和彎段組成，彎段轉彎半徑為200m，圓心角為62°，1#泄洪洞有壓段底板縱坡約為0.8273%，2#泄洪洞有壓段底板縱坡約為0.9913%;無壓段為城門洞型，由上直坡段和龍落尾段組成，上直坡段縱坡約2.3%;龍落尾段由奧奇曲線段、斜坡段及反弧段組成，龍落尾段縱坡約22.5°。洞室體型復雜多變，給模板及混凝土施工帶來了巨大的挑戰;同時，泄洪洞使用頻繁，對泄洪洞體型精準度、表面平整度、防裂和抗沖磨等要求高。

(3)泄洪流速高、過流面平整度要求特別高。泄洪洞泄洪流量大、流速高，設計泄洪流量達15432m3/s，最高流速達50m/s，為國內最大的泄洪洞。由于其使用頻繁，要求過流面不允許有垂直升坎或跌坎，過流面不平整度(用3m直尺檢查)控制在3mm以下。

(4)高強度混凝土溫控防裂:抗沖耐磨混凝土標號高。如何確定合適的高摻粉煤灰配合比，使之既滿足混凝土強度，同時又能減小溫升、降低施工成本和防止產生裂縫等難度大。

(5)施工難度大、進度要求高。由于泄洪洞規模巨大、體型復雜多變、抗沖耐磨混凝土強度高，對混凝土模板、入倉等施工工藝和技術措施要求高，同時，泄洪洞為溪洛渡水電站的關鍵工程，在保證混凝土施工質量的前提下，如何加快施工進度對施工技術提出了更高的要求。

3 施工布置

3.1 施工通道布置

根據左岸1#、2#泄洪洞及其施工支洞布置特點，混凝土澆筑主要利用現有場內施工道路、前期施工支洞及洞身作為其施工通道。主要施工路線有兩條，即材料運輸和混凝土運輸路線。

材料運輸路線:①3#低高程場地→3#路→13#支洞→13#－1支洞→外延線、霧化區道路→左泄－3#支洞→澆筑工作面;②3#低高程場地→3#路→1#路→17#路→17#－1路→進水口高程516m平臺外延線→泄洪洞進口→澆筑工作面;③3#低高程場地→3#路→11#路→改線公路→泄洪洞出口工作面。

混凝土運輸路線:①中心場混凝土拌合系統→3#路→13#支洞→13#－1支洞→外延線、霧化區道路→左泄－3#支洞→澆筑工作面。②中心場拌合樓→3#路→13#支洞→13#－1支洞→外延線、霧化區道路→龍落尾施工支線;③中心場拌合樓→3#路→11#路→改線公路→泄洪洞出口工作面。

3.2 施工風、水、電布置

施工用風項目主要包括:架立筋、錨筋等造孔施工用風，沖洗基巖面用風等。考慮到幾個工作面同時用風的情況，設計總用風量為60m3/min，布置兩臺40m3空壓機即可滿足要求，主要利用開挖期間供風系統供給，供風管路沿洞壁布置。

施工用水項目主要包括:底板沖洗、隧洞巖面清洗、倉號沖洗及混凝土養護等施工用水。可利用開挖期間供水系統供給。底板沖洗用水可利用增壓泵增壓或加風以滿足沖洗壓力要求。

施工用電項目主要包括:洞內照明、倉號內照明、抽排水施工、混凝土澆筑振搗、襯砌鋼模臺車、混凝土泵、空壓機等施工用電，總用電容量按照700W考慮，變壓器型號選擇 S9－800kVA/6 kV/O.4kV，主要利用開挖施工期間布置的供電設施供給。

3.3 施工排水

基巖面清理、倉號沖洗等施工廢水利用底板低洼處的集水采用潛水泵接消防水帶抽排，經洞內排水系統管路排至洞外。混凝土養護施工用水利用粘土或粘土編織袋等在底板攔截擋水，避免養護用水流入下段澆筑底板倉面且將多余的養護用水用潛水泵抽排至洞外。

3.4 混凝土供應

混凝土全部采用在中心場混凝土生產系統購買的商品混凝土。

3.5 鋼筋廠及材料堆放場

3#低高程場地為本工程主要施工布置場地。鋼筋加工廠、加工成品材料堆放廠、模板、止水、拉筋等材料堆放、鋼筋材料倉庫及中心倉庫、機械停放場、修配廠等均布置在此場地內。

3.6 鋼模臺車組裝及拆除場地

1#、2#泄洪洞無壓段上平段混凝土澆筑采用邊墻和頂拱鋼模臺車各一套，組裝、拆除均在洞內進行。鋼模臺車安裝前，在已澆筑的混凝土底板上鋪設枕木或采用28#槽鋼鋪底，安裝臺車軌道，然后采用汽車吊、頂拱錨桿配葫蘆進行吊裝。鋼模臺車拆除在各部位最后一倉混凝土澆筑完成拆模后進行。

4 混凝土澆筑施工方案

4.1 有壓段施工方案

有壓段混凝土施工總體方案為:先施工1#泄洪洞有壓段，再施工2#泄洪洞有壓段。以左泄－3#支洞為主要通道，經無壓段、中閘室進入有壓段施工，澆筑方向為從中閘室方向往有壓段進口方向進行施工。結構混凝土按照“先底拱、后邊頂拱”的順序澆筑;混凝土運輸主要采用6m3混凝土罐車;底拱采用TB110布料機澆筑、底拱翻模技術施工，采用P1015和P3015鋼模板，端頭采用木模板;邊頂拱采用鋼模臺車襯砌，堵頭模板采用木模板，HBT60混凝土泵澆筑;邊頂拱鋼筋安裝采用鋼筋臺車施工。

混凝土施工分層、分塊:底板結構線以外的墊層混凝土單獨施工，結構混凝土按照“先底拱、后邊頂拱”的澆筑順序分兩層施工。第Ⅰ層底拱100°范圍，第Ⅱ層邊頂拱260°范圍，具體分層情況見圖1。1#、2#泄洪洞有壓段混凝土一般按9m標準塊施工。

圖1 1#、2#泄洪洞有壓段混凝土施工分層圖

4.2 無壓段上平段施工方案

無壓段上平段混凝土施工總體方案為:先施工2#泄洪洞無壓段上平段，再施工1#泄洪洞無壓段上平段。以左泄－3#支洞為主要通道，無壓段上平段混凝土施工分為上、下游兩段。先施工結構線以外墊層混凝土，再施工結構混凝土;結構混凝土按照“先底板、再邊墻、后頂拱”的順序澆筑;混凝土運輸主要采用6m3混凝土罐車和15t自卸汽車;底板采用TB105布料機澆筑，普通鋼模板立模，局部采用木模板;邊墻采用我局自主研發的“自動升送帶式臺車”澆筑低塌落度混凝土;頂拱采用頂拱鋼模臺車襯砌，堵頭模板采用木模板，HBT60混凝土泵澆筑。邊墻、頂拱鋼筋安裝采用定制鋼筋臺車施工。

混凝土施工分層、分塊:無壓段上平段底板結構線以外的墊層混凝土單獨施工，結構混凝土按照“先底板、再邊墻、后頂拱”的澆筑順序分三層施工。第Ⅰ層為底板及底板以上60cm邊墻;第Ⅱ層為邊墻(扣除底板以上60cm和頂拱以下200cm);第Ⅲ層為頂拱及頂拱以下200cm邊墻。1#、2#泄洪洞無壓段上平段混凝土一般按9m標準塊施工。

4.3 龍落尾邊頂拱施工方案

4.3.1 總體施工方案

龍落尾邊頂拱混凝土施工方案為:先施工2#泄洪洞，再施工1#泄洪洞，澆筑方向均從下游向上游進行。先施工結構線以外墊層混凝土，再施工結構混凝土;結構混凝土按照“先邊頂拱，后底板”的順序澆筑;以泄洪洞無壓段、龍落尾施工支線及泄洪洞出口作為供料點，混凝土運輸主要采用6m3混凝土罐車;邊墻及頂拱均采用我局研制的“液壓自行式斜洞常態混凝土澆筑臺車”一次襯砌成型，邊墻采用低塌落度混凝土，自制提升吊罐系統配合皮帶機入倉澆筑，堵頭模板采用木模板或自制定型鋼模板;頂拱則采用HBT60混凝土泵送澆筑。邊墻、頂拱鋼筋安裝采用鋼筋臺車先行施工。

龍落尾底板混凝土施工方案為:龍落尾底板2區、3區、4－1區澆筑采用我局研發的“斜洞液壓自行式隱軌拖模”，澆筑方向均從下游向上游進行;1區及4區通氣豎井至無壓段底板采用布料機澆筑。1區自上游向下游進行，4區通氣豎井至無壓段自下游向上游進行。以泄洪洞無壓段、泄洪洞出口作為供料點，混凝土運輸主要采用6 m3混凝土罐車;1區、2區及3－1區底板混凝土由泄洪洞出口泵送入倉，3－2區、4區底板混凝土由無壓段泵送入倉，溜槽輔助;堵頭模板采用木模板或散裝鋼模板。龍落尾底板混凝土施工分區見圖2。

4.3.2 龍落尾底板施工分層、分塊

(1)施工分層。

龍落尾底板結構線以外的墊層混凝土單獨提前施工，結構混凝土按照“先邊頂拱、后底板”的澆筑順序分兩層施工。

(2)施工分塊。

龍落尾邊頂拱施工分塊:考慮到龍落尾整體結構特點，分塊時，反弧段邊頂拱襯砌標準段按底板迎水面弧線長9m計;斜坡段邊頂拱襯砌標準段按底板迎水面長度9m計;奧奇段邊頂拱襯砌標準段按頂拱下頂面弧線長度9m計。1#泄洪洞龍落尾邊頂拱混凝土澆筑共分39塊進行施工，2#泄洪洞龍落尾邊頂拱混凝土澆筑共分44塊進行施工。

龍落尾底板混凝土施工分塊:1#、2#泄洪洞龍落尾底板各分7塊進行施工，分別為:1區、2區、3－1區、3－2區、4－1區、4－2區、4－3區，詳見圖2。

4.4 龍落尾摻氣坎施工方案

(1)總體施工方案。

圖2 1#、2#泄洪洞龍落尾底板混凝土施工分區圖

根據龍落尾施工特點，經商討研究，擬定1#、2#泄洪洞龍落尾1#～3#摻氣坎段混凝土施工總體方案為:根據施工進度安排，先施工2#泄洪洞，再施工1#泄洪洞，澆筑方向均從下游3#摻氣坎向上游1#摻氣坎進行。單個摻氣坎中，先施工摻氣豎井側槽C9025混凝土，再施工邊墻C9060及頂拱C9025混凝土，最后施工底板C9060混凝土;以泄洪洞無壓段及泄洪洞出口作為供料點，混凝土運輸主要采用6m3混凝土罐車;邊墻及頂拱均采用搭設作業排架的形式，選用組合鋼模板分層進行澆筑，均采用HBT60混凝土泵送澆筑混凝土(底板如具備條件，可用布料機)，堵頭模板采用木模板或組合鋼模板。

(2)澆筑分層、分區方案。

結構混凝土按照“先邊墻，再頂拱、最后底板”的澆筑順序分4層施工(其中邊墻又分為2層)。摻氣坎分層澆筑情況見圖3。

圖3 摻氣坎分層澆筑圖

考慮到摻氣坎整體結構特點及混凝土標號的不同，在2#泄洪洞龍落尾1#～3#摻氣坎及1#泄洪洞龍落尾1#～2#摻氣坎施工中，先將左右側摻氣豎井側凹槽C9025混凝土作為一區進行施工，待一區混凝土完成后再進行二區邊頂拱及底板C9060混凝土的分層澆筑。摻氣坎分區澆筑見圖4。

圖4 摻氣坎分區澆筑圖

5 混凝土溫控防裂措施

洞室襯砌混凝土施工雖經歷冬季和夏季，但洞內溫度基本恒定，施工中的溫控措施主要是按設計要求控制混凝土的入倉溫度和最高溫度，具體措施有:

(1)優化混凝土配合比，減少膠材用量，降低混凝土最高溫升。

(2)采取合理的分層、分段及間歇期，有利于混凝土澆筑塊的散熱。

(3)對于有溫控要求的混凝土，通過采用下述措施降低混凝土的澆筑溫度:

①采用業主提供的商品預冷混凝土，控制好出機口溫度和澆筑溫度;

②運輸混凝土的工具設遮陽措施，縮短混凝土的曝曬時間;

③ 倉面實施噴霧措施，降低倉面的環境溫度，并且將混凝土盡可能安排在早晚和夜間施工;

④在混凝土內預埋冷卻水管，通水進行冷卻。

(4)在施工中，通過試驗、檢測建立混凝土出機口溫度與現場澆筑溫度之間的關系，確保混凝土出機口溫度能滿足混凝土澆筑溫度的要求。

(5)減少混凝土轉運次數，避免和減少運輸中的干擾和停滯，縮短運輸時間;運輸設備設置遮陽、保溫、隔熱設施等。

(6)溫度監測:按施工圖紙和監理人的指示對指定部位進行溫度監測，采用埋設在混凝土中的電阻式溫度計或熱電偶測量混凝土溫度并將每周的溫度測量記錄。

(7)加強混凝土表面養護，對表面混凝土采用灑水或噴霧養護。進入冬季后，選擇保溫效果好的保溫材料并將其覆蓋在混凝土暴露面上，防止混凝土表面產生裂縫。

6 結語

大流量、高流速的溪洛渡水電站左岸泄洪洞工程由于規模巨大、體型復雜多變、抗沖耐磨混凝土強度高，因而對混凝土模板、入倉等施工工藝和技術措施的要求高。在混凝土施工過程中，通過對特大洞室混凝土襯砌設備的研制、模板的改進和澆筑工藝的優化等，有效控制了泄洪洞表面平整度、混凝土內部溫升和裂縫的出現。