穿行式承重支撐系統在楊房溝水電站導流隧洞施工中的運用

劉 明 生， 王 鵬， 余 勇 輝

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

穿行式承重支撐系統在楊房溝水電站導流隧洞施工中的運用

劉 明 生， 王 鵬， 余 勇 輝

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

在水電站導流隧洞進口復雜結構部位，如何安全、經濟地選擇適宜的承重支撐施工方法，使其既能滿足下部過車交通運輸要求，又能達到保證施工質量、減少施工工作量、降低投資、加快施工進度的效果，對工程的整體效益就顯得極為重要。以楊房溝水電站導流隧洞進口漸變段、閘室三維曲面龍抬頭結構體施工為例，從方案比較、系統設計、施工過程控制以及施工效果等方面進行了詳細闡述，著重對穿行式承重支撐系統進行了介紹，所取得的經驗對類似承重支撐結構系統施工具有一定的參考意義。

導流洞；漸變段；中墩；穿行式承重支撐；楊房溝水電站

1 工程概述

楊房溝水電站工程設置兩條導流隧洞，均布置在右岸。兩條導流隧洞進口高程均為1 985 m，出口高程均為1 981 m，城門洞型，過流斷面均為13 m×16 m(寬×高)。兩條導流隧洞平行布置，中心距45 m，1#導流隧洞靠江側，長716.04 m，2#導流隧洞靠山側，長831.56 m，導流隧洞全斷面采用鋼筋混凝土結構。兩條導流隧洞進口均布置了封堵閘門及進水口，每條導流隧洞閘室及漸變段由中墩將結構分為左右兩孔6.5 m×16 m的過流斷面。

楊房溝水電站導流隧洞襯砌施工僅有位于進口和中部的3#施工支洞下岔洞作為施工交通通道，在導流隧洞進口施工時，必須保證從進口至導流隧洞洞身的交通通暢。導流隧洞進口閘室、漸變段如何選擇合理的承重支撐施工技術是保證導流隧洞施工安全、施工質量，提高施工速度、節約投資的關鍵。

2 施工方案的選擇

2.1 結構設計情況

楊房溝水電站導流隧洞進口樁號0+000～0-18為閘室，拱頂部位的澆筑厚度為1.5 m；樁號0+000～0+36為漸變段，長36 m，拱頂部位的澆筑厚度為2.5 m；樁號0+000～0+18.97部位設置中墩，0+18.97～0+36位置無中墩，無中墩部位縱橫向跨度較大，混凝土澆筑方量大，施工難度以及風險較高，導流隧洞進口漸變段及閘室設計結構見圖1、2。

圖1 漸變段有中墩部位結構示意圖(單位：cm)

2.2 所選擇的施工方案

方案(1)。采用落地式腳手架承重支撐結構系統，模板采用P3015和P1015散裝組合鋼模板，縱環向圍檁采用φ48×3.5 mm鋼管腳手架與φ12拉桿形成支撐系統結構，局部輔以木模板補縫。

方案(2)。采用穿行式腳手架承重支撐結構系統，通過承重腳手架將漸變段拱部承受混凝土的重力傳遞至已預埋的工字鋼橫梁上, 縱環向圍檁采用φ48×3.5 mm鋼管腳手架與φ12拉桿形成支撐系統。頂部模板一般采用3塊P3015配1塊P1015散裝鋼模板進行組合(局部采用木模板)。

圖2 進口閘室部位結構示意圖(單位：cm)

方案(3)。采用貝雷片式承重支撐結構系統，通過承重腳手架將漸變段拱部承受混凝土的重力傳遞至貝雷片橫梁上, 縱環向圍檁采用φ48×3.5 mm鋼管腳手架與φ12拉桿形成支撐系統。頂部模板一般采用3塊P3015配1塊P1015散裝鋼模板進行組合(局部采用木模板)。

2.3 施工方案的比較與選擇

采用方案(1)的優點是：所有承重系統均落在已澆筑混凝土的底板上；節約其它輔助材料，減少工字鋼和其它鋼材的焊接工程量，鋼管腳手架可采用租賃的方式進行采購，使用完成后可以回收。缺點是：因導流隧洞進口漸變段及閘室凈空斷面面積較大，需要耗費大量的鋼管腳手架，同時占用施工場地，影響導流隧洞進口交通通行以及施工進度。

采用方案(2)的優點是：所有承重系統均在已搭設的工字鋼橫梁上進行，工字鋼橫梁底部凈空預留行車通道，可減少并緩解交通壓力；另外，可以通過調整工字鋼橫梁的架設高程，減少鋼管腳手架的有效搭設高度，減少鋼管腳手架的耗用量，拆除安全快捷；拆除后的工字鋼及架管可以回收利用，可以節約成本，減少工程耗材。缺點是：型鋼的使用量較大，在對工字鋼及鋼材的焊接和組合加工時，需動用汽車吊等吊裝設備才能完成。

采用方案(3)的優點是：所有承重系統均在已搭設的貝雷片橫梁上進行，利用貝雷片的大跨度承載能力來承受上部混凝土傳遞的施工荷載；貝雷片橫梁底部預留行車通道，可減少并緩解交通壓力，減少施工干擾；貝雷片的安裝和拆除只需要通過銷釘來完成，從而減少了焊接工程量；貝雷片可以采用租賃的方式進行采購，施工完成后，可回收利用，節約成本，減少工程耗材。缺點是：安裝和拆除貝雷片橫梁時，需動用汽車吊等吊裝設備才能完成；因貝雷片橫梁的架設、安裝和拆除需在導流隧洞洞內(導流隧洞漸變段及閘室用于吊車施工的空間及范圍相對狹小)進行，施工難度極大，安全風險高。

經過對上述3個方案進行比較后決定，采用方案(2)施工更安全、快速、經濟性好，質量控制更有保障，故最終決定采用穿行式腳手架承重支撐系統方案進行施工。

3 方案的設計及施工

3.1 穿行式腳手架承重支撐系統方案設計

針對導流隧洞漸變段及閘室的工程結構特點，兩側邊墻混凝土澆筑分層高度按450 cm施工，中墩混凝土分層澆筑高度按400 cm施工。穿行式承重腳手架支撐系統采用在兩側邊墻1 991.7 m高程處預埋Ⅰ20工字鋼(預埋在混凝土內60 cm，外漏30 cm，埋入混凝土的部分采用3根φ25鋼筋錨固，間距15 cm，工字鋼順水流方向間距為75 cm)；有中墩的部位采用在兩側邊墻和中墩1 994.2 m高程處預埋一根通長Ⅰ20a的工字鋼(兩端預埋在混凝土內60 cm，長度7.7 m，順水流方向間距為75 cm，埋入混凝土的部分同樣采用3根φ25鋼筋進行錨固，間距為15 cm)。通過在已埋設的工字鋼和橫梁之間設置Ⅰ18工字鋼作為八字斜撐并在斜撐部位設置一道拉筋(選用∠63×40×4角鋼)，可使工字鋼、橫梁、斜撐和拉筋形成穩固的支撐系統。

導流隧洞進口閘室段采用同樣的方法施工，在兩側邊墻高程1 991.7 m和1 994.2 m部位預埋了Ⅰ20工字鋼(埋入混凝土內60 cm，外漏30 cm，沿水流方向間距為75 cm，其中埋入混凝土的部分采用3根φ25鋼筋進行錨固，間距15 cm)，在高程1 994.2 m處縱向并排布置了2根Ⅰ20工字鋼縱梁并在縱梁兩端設置了Ⅰ20工字鋼橫梁作為支撐；在預埋的工字鋼和橫梁支撐上設置了Ⅰ18工字鋼斜撐和6.3/4角鋼拉筋形成結構受力支撐系統。在閘室墩頭4.5 m部位采用Ⅰ18工字鋼立柱桁架作為支撐系統。

在已埋設的工字鋼和橫梁之間設置Ⅰ18工字鋼作為八字斜撐并在斜撐部位設置了一道拉筋(選用6.3/4角鋼)，從而使工字鋼、橫梁、斜撐和拉筋形成穩固的支撐系統。方案設計情況見圖3、4。

圖3 有中墩漸變段部位穿行式結構支撐系統示意圖

圖4 閘室龍抬頭段穿行式結構支撐系統示意圖

3.2 穿行式承重腳手架結構支撐系統的計算

根據設計圖對Ⅰ20工字鋼、Ⅰ18工字鋼斜撐、6.3/4角鋼拉筋、Ⅰ18工字鋼立柱、模板、圍檁等結構件按規范進行了結構受力分析與強度、剛度、擾度、抗彎、抗剪等應力計算，應力計算時取最不利工況進行計算，同時利用人民交通出版社出版的、由周水興主編的《路橋施工計算手冊》進行結構力學計算校核，各種結構件的理論計算均滿足設計規范及施工規范要求。

3.3 穿行式承重腳手架結構支撐系統施工方法

(1)首先，在導流隧洞漸變段及閘室兩側邊墻部位按設計圖紙等間排距預埋了Ⅰ20工字鋼和橫梁，無中墩部位設置了2根并排的Ⅰ18工字鋼立柱。閘室墩頭4.5 m部位采用Ⅰ18工字鋼立柱桁架作為支撐系統。

(2)待兩側邊墻混凝土澆筑完成且有一定強度時(至少3 d強度)，即可在預埋的工字鋼和橫梁之間焊接Ⅰ18工字鋼立柱斜撐和6.3/4角鋼拉筋，縱向間距為75 cm，并在其上作施工平臺。焊縫寬度、長度、厚度均按設計要求進行，經檢查驗收合格后方可進行下一工序作業(圖5)。

圖5 工字鋼橫梁施工示意圖

(3)無中墩部位采用Ⅰ18工字鋼立柱(沿水流方向縱向間距為75 cm)，立柱之間橫向采用6.3/4角鋼焊接成整體(2 m一道)，縱向沿水流方向采用φ25鋼筋進行加固。

(4)待預埋工字鋼和工字鋼橫梁支撐系統焊接完成后，施工人員系上安全帶，在操作平臺上采用5 cm厚木板、竹跳板和安全網等進行安全防護。

(5)安全防護搭設完成并經檢查驗收合格后開始按設計要求在Ⅰ20a工字鋼橫梁上進行φ48×3.5 mm鋼管腳手架的搭設，沿水流方向間距為75 cm，橫向間距為50 cm，步距120 cm，環向和縱向圍檁均采用φ48×3.5 mm鋼管腳手架(圍檁由工程部按設計圖紙下料后交給綜合隊進行加工制作),詳見圖6；腳手架搭設完成后安裝環向和縱向水平圍檁、模板安裝以及焊接拉桿等作業，測量人員對模板校正加固后進行下一道工序施工。

(6)導流隧洞漸變段及閘室模板安裝完成并經檢查合格后開始按設計圖要求進行該部位鋼筋的安裝。經驗收合格后，最后進行混凝土澆筑。

圖6 進口漸變段及閘室防護施工示意圖

3.4 施工效果

在楊房溝水電站導流隧洞漸變段及閘室施工中采用穿行式承重腳手架支撐的施工方法完成了

該部位鋼筋混凝土施工，經實際檢驗證明，該方案安全可靠，混凝土外觀質量成型好，施工快捷，經濟性好，綜合效益好。

4 結 語

對于水電工程建設中的一些特殊結構施工，要充分了解現場設計結構情況、現場材料物資情況等進行施工方案的比較與分析，不能墨守成規，應結合各種新技術、新工藝、新方法等選擇適宜的施工方案。

穿行式承重腳手架適用于須滿足交通要求的水電工程施工。大中型水電站進口漸變段及閘室龍抬頭部位采用穿行式承重腳手架進行該部位混凝土澆筑施工安全、快速、便捷，具有較好的社會綜合經濟效益和參考價值。

(責任編輯：李燕輝)

2017-02-06

TV7;TV554;TV52;TV53

B

1001-2184(2017)02-0029-04

劉明生(1973-)，男，四川成都人，項目副經理兼總工程師，高級工程師，從事水利水電、市政工程施工技術及管理工作；

王 鵬(1987-)，男，陜西延安人，項目技術部副主任，助理工程師，從事水利水電工程施工技術與管理工作；

余勇輝(1985-)，男，湖北應城人，項目技術部副主任，助理工程師，學士，從事水利水電、鐵路、市政工程施工技術及管理工作.