带渣浇筑混凝土底板在漫松引水洞中的应用.pdf

工程施工 东北水利水电 2 0 1 0 年第 1 期 文章编号 】 1 0 0 2 -0 6 2 4 ( 2 0 1 0) O l 一0 o 4 6 一( 】 3 带渣浇筑混凝土底板在漫松引水洞中的应用 张晓光 徐海岩 ( 1 松江河发 电厂 ， 吉林 抚松 1 3 4 5 0 0 ； 2 松辽水环所 ， 吉林 长春 1 3 0 0 2 1 ) 摘要水工 隧洞混凝土衬砌施工底板石渣 清理施 工工序 非常繁 琐 ， 特 别是 最后 阶段 需要人工 进行细致清翘 、 冲洗并排除污水， 费时、 费力。而且采用钻爆法开挖的隧洞底板普遍存在超挖现 象， 需要使用混凝土对超挖部位进行回填。 增加工程投资。松江河梯级水电站松山引水工程的漫 松引水洞工程长 1 2 5 8 8 5 2 m， 为加快工程进度 、 节省工程投资、 降低施工难度 在部分地质条件较 好的洞段采用了带渣浇筑混凝土底板的技术， 并取得了较好的经济效益和社会效益。本文通过工 程实例， 对带渣浇筑混凝土底扳在本工程中的实际应用进行 了总结和探索。 关键词隧洞； 混凝土衬砌； 底板； 带渣浇筑 中图分类号 T V5 4 4 文献标识码A 1 工程概 况 松山引水工程位 于吉林省抚松县境内 是松 江河梯级水电站工程 5个枢纽之一 属大 I I 型二 等工程。枢纽由面板堆石坝、 岸坡式溢洪道、 漫松 引水洞组成 利用 1 2 5 8 8 5 2 m 的引水隧洞将漫江 径流 引入位于松江河上的小山水 电站 ，增加小 山 水 电站多年平均发 电量 1 5 9 2 x 1 0 k W h 。松 山引 水工程设计最大引用流量 5 8 8 2 mVs 最小引用流 量 2 9 4 1 m s 。 1 9 9 2年 1 2月 1 1日， 主体工程开工 ： 1 9 9 8年 9月 1 5日截 流 ， 2 0 0 2年 3月 3 0日蓄水 ， 2 0 0 2年 5月 1 3日漫松 引水洞通水 。 2 原设计 结构 型式 漫松 引水洞断面为城 门洞型 。基本内径尺寸 为 5 2 rex 4 9 r D ( 宽x 高 ) ， 由于各种 混凝土衬砌结 构形式的不同， 上述尺寸略有变化 ， 最大内水压力 为 O 5 1 MP a 。 技施设计阶段漫松 引水洞根据围岩地质条件 不同分为五种不同型式衬砌结构， 详见表 1 。 I 、 I I 型衬砌结构型式 见图 1 。 ，隧洞衬砌分两部分施工， 首先采用轻型台车进 表 1 漫松引水洞技 施设计 村砌类型表 行边顶拱衬砌 ， 然后衬砌底板。 由于隧洞洞线较长 ， 工作面狭窄， 交叉作业较多， 混凝土衬砌施工进度 非常缓慢 ， 尤其底板混凝土衬砌需精细清基 ， 每 1 O m段需要 2 d左右。这与既定通水时间产生了矛 盾。建设各方提 出对底板混凝土进行优化的设想 ， 初步确定带渣浇注混凝土底板的思路。 3 分 析与论证 漫松 引水洞混凝土底板主要为实现 以下功能： ( 1 ) 降低底板糙率 ， 提高输水能力； ( 2 ) 保护底部围岩， 防止围岩进一部风化或冲蚀； ( 3 ) 满足检修人 员、 设备的通行 ； 2 0 1 0 年第 1 期 东北水利水电 工程施工 0 8 寸 二 = = 5 9 0 0 , l 二二二= ( a )I型衬砌结构 图 I 钢筋混凝 土 l 5 3 0 01 0 Q t ( b ) I I 型衬砌结构图 图 1 I、 型衬砌结构 图 ( 4 ) 作为承载结构的一部分保证围岩稳定 ( I v， v类围岩整体式衬砌) 。 由上述功能和工作 状态可 以看 出， 除 I v， v类 围岩整体 式衬砌 以外 ，其 它部位 的混凝土底 板没 有结构 要求 。要想采取带渣浇注混凝土底板 的方 案 需要满足以下条件 ： ( 1 ) 混凝土底板 自身具有足够 的强度 、 刚度和 稳定性 ， 在任何 工作状态下都不会被破 坏 ； ( 2 ) 混 凝土底 板下部 的石渣必须 有足 够 的密 实度 保证其在水压 力作 用下对底板有足够 的支 撑作 用。 由于漫松引水洞在全洞设置 了排水 管 ，通过 加设排水管 ( 孔) 的方式 ， 释放外水压力 ， 洞 内衬砌 衬砌结构基本不承受外水压 力。因此混 凝土底板 下部的石渣 只要具有足 够的密实度 ，能够为混凝 土底板提供均匀的支撑作 用即可。 4 底板石 渣试 验 要确定底板石渣是否具有足够的密实度， 必 须通过现场取样试验 。 原东北勘测设计 研究院( 现 中水东北勘 测设计研究有限责任公 司)科研院于 2 0 0 0年对 漫松引水洞底板石渣进行试 验 ，全共抽 取 1 4个 断面 2 8个试坑进行试 验 。以测定底板石 渣的干容重、 含水率、 颗粒组成、 石渣厚度。 为确定 是否采用带 渣浇筑底板混凝土方案及采 用部位提 供科学依据。从试验成果 中得知 全洞石渣容重最 大值为 2 2 5 6 k N m3 ， 最 小值 为 1 7 6 6 k N m3 。 石渣 厚度最大值 为 6 7 c m， 最小厚度 为 7 c m， 平均值为 2 4 c m。试验成果见表 2 。 5 带渣 浇筑底 板结构 型式 施工阶段为加快工程进度 、 降低施 工难度 、 节 省投资，在部分地质条件较 好的洞段采用 了带渣 浇筑混凝土底板 ， 详见表 3 。 表 3 带 渣浇筑底 板混凝 土结构类 型表 带渣浇筑混凝土底板结构型式见图 2 。 0 0 t - ( a )I 型衬砌结构图 I 钢筋混凝 土 j l J s 3 o o t l ( b ) I I 型衬砌结构图 图 2 带 渣浇筑混凝 土底板 结构 图 6 抗扬压 力补 充措 施 由于底板 也需要布置 排水孔 释放 外水压 力 为 防止底板下部 的石渣 中的细颗 粒被水流带 出 ， 4 7 工程施工 东北水利水电 2 0 1 0 年第 1 期 造成其密实程度不均匀 不能 为混 凝土底板提供 均匀的承载 力，底板的排水孔采 用了具 有透水性 能的软式排水管 ， 间、 排距 2 m， 结构形式见图 3 。 图 3 排 水 孔 结 构 图 7 取得的效益 加快 工程进度 ：由于减少 了清基工作和混凝 土浇筑量。 底板混凝土施工进度明显加快。 使漫松 引水洞的总体工期较常规底板 混凝土施工方案提 个 月 。 经济效益 ：由于采 用带渣浇筑混凝土底板 的 结构形式 ，底板混凝土结构以下的超挖部分不必 使用混凝土回填。 减少混凝土 9 3 1 8 m ， 节省工程 投资 7 1 9万元 。 8 结论 漫松 引水洞经过 1年零 4个月的运行后 。 于 2 0 0 3 年 9月 3 0日进行 了放空检查 ， 全洞未发现带 渣浇筑 的混凝土底板有抬动 、 变形 、 裂缝或其它任 何形式的破坏 。 检查结果证明 ， 漫松引水洞带渣浇 筑底板混凝土技术是成功的。 采 用带渣浇筑混凝 土底板技术对加快施工进 度、降低施工难度、节省工程投资的效果是明显 的， 特别是对较 长的水工隧洞 ， 具有十分 明显的经 济效益 。 【 收稿日期】 2 0 0 9 0 7 1 6 【 作者简介 张晓光， 男， 工程师， 从事发电厂水工运行管理工作。