1、1高落差小断面斜井混凝土衬砌施工技术摘要：布置在小流量河流上的发电引水一般采取的是高落差引水洞引水发电，这种引水洞洞径较小，衬砌施工较为困难。高落差斜井的混凝土施工尤为困难，在材料运输及台车等设备安装中无法使用施工机械，必须选择合适的施工技术方案。而小电站单价较低，施工成本往往又限制着施工技术方案，因此小电站高落差斜井的施工技术成为制约着一个工程工期与效益的重要因素。 关键词：引水隧洞高落差斜井衬砌混凝土施工技术 中图分类号： TU74 文献标识码： A 文章编号： 0 引言 沃代水电站（Stung Atay Hydroelectric Power Project）位于柬埔寨王国菩萨省列文县欧
2、桑乡的额勒赛河上游支流沃代河上，坝址南面距国公省省会国公市路程约 60km（其中水路约 22km，进场公路约38km） ，北面距离列文县城路程约 60km。电站分两级开发：第一级为坝后式电站，装机容量 20MW，第二级为引水式电站，装机容量 100MW，两级电站总装机容量 120MW。工程等别为等，工程规模为中型，永久性主要建筑物拦河坝、溢流坝、引水系统及引水式厂房属 3 级建筑物，其他次要建筑物为 4 级建筑物。 二级引水式电站位于一级电站主坝下游约 6km 处，在河道上建一座壅水坝，拦蓄一级电站的发电尾水和两坝间的区间来水，通过坝左岸引2水隧洞引水发电。枢纽建筑物包括壅水坝及 1 座副坝、
3、塔式进水口、压力引水洞、高压管道、调压井、引水式厂房及开关站等；引水式地面厂房位于壅水坝下游约 6.5km 的河道左岸，厂房装机 4 台，单机容量为25MW，总装机 100MW。 斯登沃代引水隧洞全长约 6.3km，包含低压段（0+000.0005+415.000） 、调压井（中心线位于 5+400.5000，高差100m。 ） 、斜井段（5+415.0005+486.860，高差 125m） 、高压段（5+486.8605+935.239） 、钢衬段（5+935.2396+288.758） 。共布置有 4 条施工支洞，分别位于 1+740、3+590、5+100、5+887 的位置。 1 斜
4、井混凝土工程概况 斜井上弯段中心半径为 25m，角度为 75 度，中心线长 32.725m，直线段倾角为 75 度，直线段长 91.043m，下弯段中心半径为 25m，角度为75 度，中心线长 32.725m，斜井中心线全长为 156.493m。衬砌后为直径5m 的圆形隧洞，衬砌混凝土为 C25 二级配混凝土，厚度 50cm，结构钢筋为单层钢筋，主筋 22150mm，分布筋 12200mm。上弯段距上游面 3#施工支洞 315m，下弯段距 4#施工支洞约 400m。 图 1 斜井结构示意图 2 斜井上、下弯段混凝土衬砌模板设计 3斜井上下弯段的施工难点在于模板的设计，该部位为异形模板，若考虑定
5、制钢模板，则费用太高，且基本不能周转使用。比较之后选择使用木模板，在木工厂进行加工制作，施工现场拼装。因为该模板表面为不规则球面，表面无法铺设铁皮等，在木工厂加工必须确保模板的外观，同时又要考虑现场安装的可操作性，模板尺寸必须满足在狭窄的排架中人工安装。 木拱架采用当地木料，当地木料密实度较好。拱架采用 5cm 厚，10cm 高的方木加工而成，由于当地木材材质致密，方木之间的连接使用抓钉很难嵌入，不得不采用钉子连接，注意每个连接点需钉入 2 颗钉子，保证稳定。每个圆周由 12 个标准拱架组成，每个拱架占圆周的 30 度。拱架加工示意图见图 2。 图 2 木拱架加工示意图 每两个拱架之间表面使用
6、 3cm 厚木板铺设连接形成模板，在木工厂刨平保证模板外表面光滑平顺。每个圆周的 12 个榀架模板对称布置，共分为 6 种，编号分别为。每个模板间的间距如图 3。 4图 3 木拱架模板展开示意图 每个块模板拼装完成后木材总量约 0.05m3，相当于一 5m 长的10cm10cm 的方木，非常轻便，两个人能够轻松抬动。木拱架模板尺寸最大为 110cm72cm60cm，也适合在钢管排架中搬运。 图 4 木拱架模板展开示意图 木拱架模板现场安装后，由于模板拱架方木在加工时有损伤，局部厚度较薄，抗弯等性能不能承受混凝土压力，因此在现场安装时，底部加一根 10cm10cm 的方木，确保模板拱架强度，详图
7、见图 3。 3 斜井材料、钢筋运输提升系统 高落差斜井的难点在于材料运输困难，材料运输是斜井施工最大的安全隐患，也制约着混凝土衬砌的施工工期。综合考虑斜井每仓施工所需要的钢筋和钢管工程量，并综合考虑安全因素，拟在斜井布置一条提升能力为 1T 的卷扬系统。 3.1 提升系统组成布置 提升系统在开挖时紧跟开挖进度布置，轨道使用63 的等边角钢，轨道间距 1.5m，轨道间使用 16 钢筋连接，间距 40cm，兼做爬梯之用。轨道支撑为 20 锚筋，锚深 80cm，锚筋支撑间距 2m。提升动力使用 5T卷扬机，卷扬机坐在布置在上弯段的混凝土基础墩上，基础墩有 6 根525L=3m 锚杆锚固。卷扬机钢丝绳
8、使用单根直径 21.5mm 的 637+1 钢丝绳。定滑轮固定在工字钢钢梁上，钢梁末端埋入混凝土墩，中间和前端使用工字钢支撑。 3.2 卷扬机安全系数验算 a：正常工作状态验算 轮式吊篮主要作为斜井混凝土施工钢筋材料运输主要工具，兼做人员上下工具，吊篮自重约 166Kg。每次承运施工人员不超过 4 人，则载重约为 400kg。采用单根直径 21.5mm 的 637+1 钢丝绳（设计破断拉力 Sb不小于 249KN） ，长度取 200m，钢丝绳自重为 194kg。则总重 G760Kg。 吊篮钢轮与轨道角钢的摩擦系数为 0.1。 卷扬机牵引力： TGsin75Gcos7573420754Kg 当提
9、升设备用于载人时，钢丝绳安全系数不低于 14。 安全系数 K=Sb/T=249103/(75410)=3314。 故选择 5t 卷扬机，设计牵引力为 5t，采用单根直径 21.5mm 的637+1 钢丝绳，可以满足规范要求。 b：许用拉力验算 载人时许用拉力：P= Sb/K=249/14=17.79KN，则载人最大重量为1019kg。 故该提升系统限载 1t，可满足规范要求。 综上，该提升系统满足规范要求。 4 斜井混凝土输送系统 6斜井混凝土的输送需要考虑场地和工期需要，斜井直线段混凝土和4#支洞上游面混凝土衬砌在工期编排时同时施工，因此斜井混凝土必须考虑从上部进料，综合考虑后工期和成本后，
10、决定采用 MY-BOX 管下料线。MY-BOX 管下料线顶部集料口布置在直线段顶部，上弯段混凝土输送采用溜槽的形式，混凝土搅拌车运输至上弯段，通过溜槽运输至下料线的集料口中，再通过下料线输送至仓面。 溜槽使用脚手管搭设简易排架，排架下部布置 25L=1m 入岩0.8m2.0m 的锚筋 2 排，溜槽表面铺设 1.1mm 厚铁皮。下料线集料斗也必须搭设排架支撑，排架下面布置插筋加固，插筋形式为 25L=2.2m 入岩2m1.0m。 MY-BOX 管下料线的主管使用 DN200 钢管，主要用在直线段混凝土浇筑，共需布置 82m，因为安装时没有设备辅助，完全靠人工，故钢管加工为 3m 一节，节与节之间
11、使用法兰盘连接。缓降器使用锰钢加工，每 20m布置一组，共需布置 3 组。 下料线的钢管和缓降器依靠一根规格为 35W7-24-1870 的钢丝绳串联起来，钢丝绳顶端用 4 根 25L=2.8m 入岩 2.5m 的锚筋固定，下料线每隔 6m 在法兰盘下部焊接 2 根 16 钢筋吊耳，使用 16 钢丝绳扎头穿过吊耳把钢管和主钢丝绳连接起来。再沿下料线对称布置 2 排25L=2.2m4.0m 入岩 2m 的锚筋，用于下料线加固。缓降器形式见图1.4-5 7图 5 斜井缓降器大样图 斜井直线段施工以斜长 9m 为一层施工，浇筑前，在每仓的顶部平台中心搭设一集料平台，向四周分料，下料线随施工进度逐步拆
12、除。 此种方案的难点在于下料线的安装，本工程项目是在混凝土衬砌前利用提升系统和搭设排架安装的，建议在以后的施工中在斜井扩挖时同步安装，利用扩挖时的平台，安装省时省力、安全保证。 总结 在中小型电站施工中，受困于经济效益、安装手段、施工技术水平等综合因素，大多不具备使用斜井拖模的条件，为确保质量和工期，仍优先选择使用小钢模组装法施工。 斜井直线段共计约 91m，9m 一层，共分为 10 层施工。每仓排架搭设需要 1 个台班，钢筋制安需要 1 个台班（绑扎接头） 、翻模加固需要 2 个台班、铜止水焊接需要 1 个台班、混凝土浇筑需要 1 个台班，共计 6 个台班一个循环。白班晚班连续施工，一个循环只需 3 天，直线段贯通理想工期仅需 27 天。此种方案的好处还包括现立排架可以供后续固结灌浆和回填灌浆施工需要，节约成本和工期，值得在中小型电站推广。 参考文献 1水利水电工程模板施工规范（DSL/T5110-2000） 2扣件式钢管脚手架安全规范3水工混凝土施工规范（SDJ207-82） 作者简介：万兆欣（1982 年 6 月出生）男 助理工程师，2005 年 7月在中国水利水电第八工程局参加工作。 8
