提高納子峽引水發電洞頂拱襯砌混凝土密實度的措施

楊剛王可

（中國水電建設集團第十五工程局有限公司 陜西 西安 710065）

1 工程概況

青海納子峽水電站位于青海省東北部的門源縣蘇吉灘鄉和祁連縣默勒鎮的交界處，地處大通河上游末段。電站主要任務是發電，電站開發方式為混合式，其中發電引水洞洞長約600m，由進口漸變段、上平段、上彎段、豎井、下彎段、下平段和壓力鋼管埋管段組成，其中混凝土襯砌段長度450m，壓力鋼管埋管段長度150m，混凝土襯砌段襯砌厚度0.6m（III類圍巖）、0.7m（IV類圍巖），襯砌后的洞徑6m，壓力鋼管埋管段采用外包混凝土，洞徑為5m。整個引水洞正常工作水頭113m，為壓力引水隧洞，未設置調壓井。

由于引水洞工作工況要求很高，因此在高水頭的作用下，對混凝土襯砌要求較高，特別是頂拱范圍內的密實度要求較高。本文根據現場施工實際情況，總結納子峽引水發電洞頂拱范圍提高澆筑密實度的措施，作為類似工程施工借鑒。

本工程引水發電洞混凝土襯砌順序為：下平段→下彎段→豎井→上彎段→上平段→進口漸變段，壓力鋼管埋管段與上平段襯砌同步施工。分倉長度12m，單倉設計澆筑混凝土量約112m3，混凝土標號采用C20W4F200二級配，混凝土采用泵送混凝土，塌落度12cm～14cm。

2 澆筑過程存在的問題

引水洞頂拱混凝土直接很難澆筑密實，或多或少存在空腔，特別是在爆破過程，由于控制不好，導致超挖或表面平整度差，易形成空腔；或者由于在澆筑過程中措施不當，人為形成空腔等。雖然有后期回填灌漿，一是灌漿成本高，二是灌漿過程控制不嚴，也無法完全灌注密實空腔，鑒于此情況，在混凝土澆筑過程采取合理措施，將空腔降低到最小，對提高洞襯質量和降低施工成本意義重大。

3 提高洞襯頂拱密實度的措施

（1）調整混凝土級配

當混凝土澆筑至頂拱時 （頂拱120°范圍），頂拱范圍空間狹小，人員進入不了倉內，同時澆筑至頂拱時，若排氣不暢，頂拱范圍內會形成密閉空間，混凝土進入阻力增大。

澆筑頂拱時，一般可調整混凝土級配，將級配調整為I級配，I級配石子粒徑小，澆筑過程阻力降低，入倉效果好。若I級配混凝土入倉困難時，可考慮直接打砂漿。

總之，在混凝土級配方面及時調整，盡最大努力將空腔面積降下來。

（2）頂拱范圍入倉口及入倉次序

當混凝土澆筑頂拱時，從堵頭位置入倉已經行不通了，需將泵管接至頂拱預留口處，一般頂拱預留口間距2m～3m。納子峽采用鋼模臺車頂拱預留口共4個，每個孔控制澆筑范圍3m。對個別頂拱由于塌方造成的大空間，在備倉前需安裝預埋管和排氣管，預埋管直徑與泵管直徑相同，泵管出口與圍巖距離約0.1m～0.15m，作為二次回填的預留管。

入倉順序從低到高依次進行，即從低處預留口入料，嚴禁跳孔入料。跳孔后，易形成混凝土坎，將頂拱范圍進行了分割，導致頂拱很難澆筑密實。

（3）預埋排氣管（兼觀察孔）

在鋼筋安裝過程中將預埋管一同安裝。安裝位置提前查勘冒頂范圍高度、大小，確定安裝位置。預埋管長度確定后，在加工廠提前加工好，自卸汽車運輸至現場，人工搬運至安裝作業面。安裝過程利用安裝鋼筋搭設的腳手架進行安裝。將預埋管固定在鋼筋網之間，并用拉結筋從三個方向拉緊，根據管道長度，若大于2m拉兩層拉結筋。預埋管的頂部距巖石面預留15cm出混凝土空間，預埋管進料口與鋼模臺車頂模貼緊。排氣管緊挨預埋鋼管安裝，用鐵絲捆綁在預埋鋼管上，出口段高出預埋管約10cm，一端緊貼鋼模臺車頂模，并用編制帶塞口，防止混凝土進入。預埋管安裝見圖1所示。

圖1 預埋管安裝示意圖

圖2 混凝土二次回填示意圖

當頂拱混凝土澆筑至頂拱范圍內時，混凝土澆筑至堵頭高度，頂拱范圍內會形成密閉空腔，空腔內空氣無法排出。所以預埋排氣管非常重要，排氣管一般埋設在倉內最高處，一般用硬塑料管，塑料管口與圍巖距離約5cm～8cm。備倉過程，塑料管用細鋼筋加固牢固，防止澆筑過程傾倒。

排氣管同時兼觀察孔作用，當混凝土澆筑至頂部時，人無法直觀地觀察里面情況，判斷是否澆筑滿，可通過排氣管是否出漿進行判斷。

排氣管一般作為后面回填灌漿或固結灌漿的孔之一，灌漿結束后，按照要求進行封堵。混凝土二次回填示意見圖2所示。

（4）混凝土振搗

當澆筑至頂拱時，混凝土振搗主要依靠附著式振搗器。納子峽采用的鋼模臺車頂拱安裝2.2kW附著式振搗器，間距2m布置。當澆筑頂拱時，混凝土對鋼模臺車壓力非常大，附著式振搗器振搗時間掌握非常重要，一般混凝土入料約4m3～6m3時，時間約30min～40min振搗一次，附著式振搗器開啟時間長20s～30s。入料哪個部位，開哪邊部位的振搗器，嚴禁全開或開啟時間過長。附著式振搗器布置及頂板泵管安裝見圖3所示。

圖3 附著式振搗器布置及頂部泵管安裝

（5）二次回填

在鋼筋安裝過程中將預埋管一同安裝。安裝位置提前查勘冒頂范圍高度、大小，確定安裝位置。預埋管長度確定后，在加工廠提前加工好，自卸汽車運輸至現場，人工搬運至安裝作業面。安裝過程利用安裝鋼筋搭設的腳手架進行安裝。將預埋管固定在鋼筋網之間，并用拉結筋從三個方向拉緊，根據管道長度，若大于2m拉兩層拉結筋。預埋管的頂部距巖石面預留15cm出混凝土空間，預埋管進料口與鋼模臺車頂模貼緊。排氣管緊挨預埋鋼管安裝，用鐵絲捆綁在預埋鋼管上，出口段高出預埋管約10cm，一端緊貼鋼模臺車頂模，并用編織袋塞口，防止混凝土進入。

預埋管、排氣管安裝完成后，在澆筑一次襯砌混凝土時，預埋管要進行保護。澆筑完成后及時把進料口找到，并掏出進入的混凝土。

回填混凝土等一次襯砌混凝土澆筑完成后，且強度達到80%以上可以進行二次回填混凝土澆筑。

澆筑時現將預埋管進料口、排氣管等找到，并確認管路無封堵，將預備好的混凝土泵管與預埋管進行連接，安裝泵管。

混凝土運輸采用罐車運輸，入倉用混凝土泵入倉。每次澆筑前對二次回填區進行預估量，根據預估量拌制混凝土。澆筑過程控制澆筑速度，每小時不超過12m3，回填過程發現排氣孔涌漿，說明回填已滿，停止回填。

（6）回填灌漿

回填灌漿是提高頂拱范圍密實度的最后防線，對混凝土澆筑密實度不夠的補救措施。一般洞內混凝土襯砌后，均要進行回填灌漿，回填灌漿重點灌注部位是在開挖過程中頂拱出現塌方，且圍巖斷面平整度差的部位。

回填灌漿安裝設計要求進行，施工過程中嚴格按照規范要求工序進行控制。

4 施工過程注意事項

（1）澆筑頂拱時勤觀察

當混凝土澆筑至頂拱時，要勤觀察模板的加固，勤緊頂撐絲桿，同時觀察堵頭模板加固及縫間漏漿情況。澆筑過程間歇進料，降低混凝土的澆筑壓力。

混凝土澆筑時保證料按配合比拌制，嚴防預埋管受堵，導致二次回填入料失敗。混凝土入倉前先打水，保證管內濕潤，然后再打砂漿。混凝土塌落度滿足配合比要求，保證混凝土順利打入回填區。

（2）混凝土拌料

拌料嚴格按照配合比進行拌料。由工程技術出具施工配合比，經監理工程師審核，將配合比送至拌和站，拌和站操作人員簽收后方可拌料。

剛開始拌料時由質檢人員旁站，根據拌合料情況及時調整塌落度或砂率，確保拌合料和易性。

（3）通信保障

由于洞內作業，噪音非常大，且混凝土泵距倉面距離較遠，不能直接互通信息。澆筑過程必須配備對講機，便于澆筑過程溝通協調，若通信不暢極易造成事故。

（4）入料順序

澆筑過程嚴格按照從低到高入料，嚴禁跳孔入料。當進料阻力增大時，及時分析原因，查找問題，不可盲目打料。

（5）預埋管、排氣管

對備倉過程中的預埋管、排氣管要加固好、保護好，防止管路堵塞和傾倒。

5 結語

通過采取上述措施，納子峽引水洞洞襯混凝土密實度符合規范及合同要求，在業主委托第三方檢測過程中，均符合要求。實踐證明只要措施到位，頂拱范圍內混凝土澆筑密實是可以保證的。陜西水利