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引水式水電站開發(fā)建設中，根據(jù)地形地質(zhì)條件，大多數(shù)電站往往需要設計布置較長的引水隧洞才能得到合理的利用水頭。引水隧洞施工往往成為控制發(fā)電工期的關鍵線路，也是水電站參建各方需要通過技術創(chuàng)新、合理規(guī)劃和加強管理等手段重點突破解決的難題之一[1]。在長期工程實踐中，引水隧洞混凝土襯砌方式也在不斷探索和創(chuàng)新，具體襯砌方案需要根據(jù)不同工程實際情況進行針對性的分析研究。阿薩漢一級水電站引水隧洞洞線較長，為潛在的制約發(fā)電工期的關鍵線路，通過采用合理的底拱混凝土襯砌技術，較好地解決了存在的問題。

1 工程概況

阿薩漢一級水電站位于蘇門達臘島，距北蘇門達臘省會棉蘭市約130km。該電站為引水式電站，以發(fā)電為主，裝有2臺水輪發(fā)電機組，單機容量90MW，總裝機容量180MW，年保證發(fā)電量11.75億kW·h，電站設計水頭163.5m，設計流量125.8m3/s。主要樞杻建筑物包括擋水壩、引水隧洞、調(diào)壓井、壓力斜井、地面發(fā)電廠房和升壓開關站。其中，擋水壩最大壩高39m，擋水壩工程土建和金結閘門安裝，以及233m導流隧洞由其他承包商早在1981年就已建成運行，其余建筑物均為本電站新建，已建導流隧洞改建后及其進水口閘門和攔污柵經(jīng)檢查修復處理后，作為本電站引水系統(tǒng)進口段的一部分，后接新建引水系統(tǒng)工程。

2 隧洞襯砌難點分析

2.1 隧洞沿線布置施工支洞的條件有限

由于引水隧洞穿越的山體比較雄厚，沿河山坡地形陡峻，臨時施工道路修建困難，隧洞沿線布置施工支洞的條件有限，致使約6.5km的引水隧洞只能布置3條支洞，2個支洞之間工作面距離長，很難同時組織多工作面進行混凝土襯砌施工。

2.2 塌方較多

引水隧洞開挖由于2號支洞上游面主洞發(fā)生較大塌方，塌方處理耗費了約10個月時間，直接影響隧洞總體開挖進度，壓縮了后期隧洞混凝土襯砌工期。

2.3 混凝土澆筑困難

由于單工作面距離長，并且一條引水隧洞有2個長工作面需要同時組織施工，采用常規(guī)的單倉12m逐倉立模襯砌的方式無法按確定工期完成混凝土施工，而且逐倉立模澆筑方式勞動強度大、施工成本高。采用常規(guī)的立模澆筑混凝土的襯砌方式，引水隧洞底拱容易產(chǎn)生氣泡、水紋和麻面等質(zhì)量缺陷，而底拱部位更易造成水流沖刷，需要改善混凝土質(zhì)量。

3 底拱無軌滑模方案

3.1 底拱襯砌思路

通過對引水隧洞襯砌施工難點的綜合分析，底拱襯砌主要從以下方面考慮：

若采用常規(guī)的每12m分倉分塊逐倉襯砌澆筑的方式很難滿足工期要求，而且勞動強度大、施工成本高，需要考慮一種連續(xù)襯砌澆筑方式；若采用全圓針梁鋼模臺車進行全斷面混凝土砌襯，則需要制作多臺套針梁鋼模臺車，制作成本高，而且針梁鋼模臺車底拱部位混凝土容易產(chǎn)生氣泡和麻面，質(zhì)量缺陷難以消除[2]；若采用底拱翻模技術[3]進行底拱襯砌，雖能夠解決底拱混凝土產(chǎn)生氣泡的問題，但施工進度不能滿足要求。

經(jīng)過綜合分析，采用引水隧洞底拱和邊頂拱分開澆筑的方式，先襯砌底拱，邊頂拱鋼模臺車襯砌跟進[4]，底拱襯砌采用滑模施工方案[5]，并嘗試創(chuàng)造性地采用無軌滑模施工技術。

3.2 無軌滑模設計

無軌滑模指在底拱倉面兩側不單獨進行“Ⅰ”字鋼軌道安裝，滑模直接在混凝土表面滑軌上滑行，節(jié)省軌道安裝的工期和成本，滑模運行操作更簡單方便?；＝Y構見圖1，滑模面板展開尺寸見圖2。

圖1 滑模結構示意圖

圖2 滑模面板展開

滑模制作成“燕尾”式，滑模全長9m，由6段長度為1.5m定型鋼模板通過螺栓連接而成?；Ｕw由5部分組成：?模板，包括面板、弧板和肋板；?模板支撐架；?模板滑道；?模板配重；?模板牽引系統(tǒng)；?抹面平臺。

滑模采用12mm厚鋼板做弧板、采用8mm厚鋼板做面板加工而成，[16槽鋼做肋板，上部支撐架采用[20槽鋼和∠63×63角鋼制作而成，單塊1.5m長模板和支撐架重約1200kg，全部模板和支撐架重約7000kg。

滑模采用1臺5t卷揚機向前牽引滑行，采用一組動滑輪，牽引力達100kN，卷揚機放置在滑模前端第1塊鋼模板正中。同時，在模板底部安裝4臺附著式振搗器，用于混凝土振搗和提漿，在滑模滑行時將振搗器開啟以減少模板與混凝土之間的黏結力；另在滑模尾部設置抹面平臺，滑?；泻笤儆扇斯つ媸展?。

在滑模底部正中和左、右兩側翼緣處設計混凝土面縱向分別安裝1根φ48鋼管作為滑模的支撐滑軌，同時作為混凝土的抹面樣架，鋼管滑軌用鋼筋牢固支撐在巖面上，并與底拱面層鋼筋網(wǎng)穩(wěn)定連接成整體。

底拱滑?；炷烈r砌角度為93°，邊頂拱襯砌鋼模臺車與底拱襯砌混凝土之間兩側有10cm搭接長度，防止混凝土接縫錯臺。

4 無軌滑模施工布置

引水隧洞設置有1號、2號+、2號、3號施工支洞，1號和2號+施工支洞之間需襯砌長度2854.3m，2號+和2號施工支洞之間襯砌長度504m，2號和3號施工支洞之間襯砌長度2258m，根據(jù)施工需要和襯砌規(guī)劃，需制作3套無軌滑模，并根據(jù)隧洞開挖貫通情況合理安排各工作面襯砌順序和時間。

底拱襯砌采用無軌滑模施工，混凝土襯砌分塊長度由原設計12m一倉調(diào)整為48m一倉，各分塊之間設置一道伸縮縫并安裝橡膠止水。

滑模安裝就位后，對其兩側每隔1.5m用內(nèi)拉條進行加固，以抵抗混凝土下料和振搗時對滑模產(chǎn)生的較大浮托力。內(nèi)拉條采用φ16彎鉤螺栓，一端掛在底拱外層鋼筋的主筋上，另一端與滑模兩側的肋板通過螺栓固定。

底拱滑模襯砌按每48m一段(倉)進行澆筑，為確保混凝土澆筑連續(xù)性，在澆筑前一倉混凝土時，平行組織下一倉的清倉和鋼筋綁扎等準備工作，混凝土泵和運輸車等設備布置在準備倉的前面，如此循環(huán)推進?；Ｊ┕て矫娌贾靡妶D3。

圖3 滑模施工平面布置

5 滑模混凝土施工

5.1 混凝土拌制

引水隧洞施工戰(zhàn)線長，1號拌和樓承擔1號施工支洞上、下游工作面混凝土襯砌，布置1臺HZ75型拌和機；2號拌和樓布置2臺HZ75型拌和機，主要承擔2號+支洞上、下游工作面和2號支洞下游、3號支洞上游面混凝土襯砌施工。

襯砌混凝土等級為C20，采用二級配，骨料最大粒徑40mm，每立方米混凝土水泥用量為309kg，采用的混凝土配合比(重量比)水 ∶水泥 ∶人工砂 ∶天然砂 ∶小石(粒徑0～20mm) ∶中石(粒徑20～40mm) ∶減水劑 ∶引氣劑=0.56 ∶1 ∶1.37 ∶1.37 ∶1.92 ∶1.28 ∶0.015 ∶0.001，混凝土坍落度14～18mm。

水泥采用TYPE-Ⅰ水泥(相當于國內(nèi)P·O42.5普通硅酸鹽水泥)；粗骨料采用凝灰?guī)r人工碎石，細骨料采用人工砂摻當?shù)刭徺I的天然砂；外加劑選用Sikament-NN型減水劑和Sika AER型引氣劑。其中，減水劑摻量為水泥摻量的1.5%，引氣劑摻量為水泥摻量的0.1%，拌和用水采用沉淀后的河水。

5.2 混凝土澆筑

混凝土運輸采用8m3混凝土攪拌車運輸?shù)浆F(xiàn)場，每個工作面采用1臺HBTS60泵，5臺φ70插入式振搗器配4臺附著式振搗器振搗?；炷翝仓捎闷戒伔ㄤ伭?，首先在底部中間分層下料振搗，當混凝土澆筑至模板底部時，再從兩側對稱下料，插入式振搗器振搗，保證兩側均衡上升，兩側混凝土高差不宜超過30cm,混凝土下料速度控制在12～15m3/h。澆筑過程中，注意觀察兩側內(nèi)拉條的緊固情況和模板抗浮情況，確?；炷猎O計體型尺寸。

5.3 模板滑行

滑模底部和兩側均充滿混凝土并經(jīng)充分振搗后即準備滑行，初始滑行要求混凝土強度達到0.1～0.3MPa，初始試滑行距離為10cm?；星盎Ｇ斑叺幕炷梁突壱謇砀蓛?，鋼絲繩與滑模滑行方向一致，滑行后觀察出模的混凝土強度，以兩側混凝土能自穩(wěn)不垮塌為宜。滑?；芯嚯x一次性不宜過大，滑動要勤、滑動距離要短，一般每10～15min滑動一次，距離大致以50～60cm為宜?；泻罄^續(xù)進行混凝土下料澆筑，滑模滑行與混凝土入倉交替進行。

起始段混凝土澆筑時，滑模兩側尾部2塊“翼形”模板需安裝在堵頭模板外，底拱中間部位混凝土充滿振搗后，開始進行試滑行，初始試滑行距離為10cm。當滑?；练挚p處接近收倉時，先將滑模的船頭部分滑出分縫以外，主滑模要覆蓋分縫端模板，再將底拱剩余混凝土澆筑滿。此時，混凝土對滑模的浮托力也較大，應在兩側用內(nèi)拉條進行加固?；炷脸錆M并經(jīng)振搗后約1.0～1.5h，可將滑模拖至下一個澆筑倉。

5.4 混凝土抹面

每次滑?；泻螅瑢⒁褱蕚浜玫哪鏄蛹馨惭b就位，由5個抹面工進行抹面，抹面分兩次進行，第1次按樣架進行局部找平、壓實，第2次進行整體抹面壓光，要求表面光潔、均勻、平整。抹面過程中，注意防止頂拱巖體滴水，加強混凝土表面保護。

5.5 混凝土養(yǎng)護

底拱混凝土面采用濕麻袋和草席進行覆蓋，人工灑水進行保濕養(yǎng)護，保持混凝土表面處于濕潤狀態(tài)，養(yǎng)護時間不少于14天。

6 實施效果

無軌滑模技術在引水隧洞底拱混凝土襯砌中取得了成功，達到了預期的效果。

a.無軌滑模結構設計相對簡單、制作成本相對較低、施工操作方便，對長距離多工作面引水隧洞底拱混凝土襯砌施工具有較強的適用性。

b.無軌滑模一次制作、長期連續(xù)使用，周轉次數(shù)高，可節(jié)省大量施工材料和勞動力成本。實踐證明，一套無軌滑模在日常維護到位的情況可連續(xù)澆筑底拱混凝土1.5km以上，并且由于拆裝方便，可在不同工作面之間轉移使用。

c.無軌滑模技術實現(xiàn)了底拱混凝土的連續(xù)澆筑，澆筑和備倉作業(yè)同步進行，加快了施工進度，單倉48m平均澆筑時間為18～20h，底拱月最高澆筑記錄達360m，搶回了開挖耽誤的工期，有效解決了長距離引水隧洞關鍵線路的工期緊張問題。

d.無軌滑模施工通過人工抹面作業(yè)，消除了常規(guī)施工方法中存在的底拱混凝土氣孔和麻面多的質(zhì)量缺陷，混凝土表面平整光滑，外觀質(zhì)量優(yōu)良(見圖4)。在電站投入運行1年后，進入隧洞進行全程檢查，未發(fā)現(xiàn)隧洞底拱有明顯的沖刷痕跡，說明施工質(zhì)量優(yōu)良。

圖4 底拱混凝土外觀質(zhì)量

e.經(jīng)過對無軌滑模施工的底拱混凝土體型尺寸和平整度進行檢查，水平方向平均偏差1.78cm，垂直方向平均偏差1.82cm，不平整度平均偏差1.93cm，體型尺寸控制較好。底拱兩側滑模與邊頂拱臺車搭接的部位，未見明顯錯臺，混凝土連接平順，質(zhì)量控制較好(見圖5)。

圖5 隧洞混凝土襯砌體型(轉彎段)

7 結 語

無軌滑模技術在水電站引水隧洞混凝土襯砌中應用并不多見，沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗可以借鑒。無軌滑模與大型鋼模臺車相比，結構設計簡潔、重車輕、制作成本相對較底、施工操作簡單靈活，周轉次數(shù)高，施工速度快，本工程實踐證明，月最高底拱混凝土襯砌記錄可達360m，有效解決了引水隧洞關鍵線路的工期滯后問題。同時，無軌滑模施工通過人工抹面，消除了底拱混凝土常見的氣泡、麻面等質(zhì)量缺陷，提高了混凝土質(zhì)量。在施工技術、成本和質(zhì)量控制等方面，無軌滑模技術可為同類型長距離引水隧洞混凝土襯砌提供有益的借鑒和參考。