引水发电洞砼衬砌施工方案.doc

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河南省河口水库ZT2标水电站引水发电工程
（合同编号：HKCSK-ZTSG-02）

引水遂洞砼衬砌施工措施

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河南省河口水库ZT2标水电站引水发电工程
（合同编号：HKCSK-ZTSG-02）

引水遂洞砼衬砌施工措施

批准：
审核：
校核：
编制：

中国水利水电第十工程局有限公司
河口水库ZT2标水电站项目部
二0一二年二月十六日

引水隧道砼衬砌施工技术措施

一、编制依据
1、 根据设计图纸【编号：河口电(施)ZT2-GJ-FDD-01、02、03、04；号】；
2、 根据国家及有关部委颁发的现行水工混凝土规范、水利水电工程模板施工规范、混凝土结构工程施工质量验收规范和混凝土质量控制标准(编号:DL/T 5144-2001；DL/ T 5110-2000；GB 50204-2002；GB 50164-2011)
3、 根据节点工期目标编制；
4、 根据我局已建引水隧洞工程砼衬砌应用钢模台车施工的成功经验编制。
二、工程概况
2-1概述
河口水库水电站引水隧洞工程位于济源市河口村，引水隧洞全长749.922m，设计坡比i=0.006，主洞型为圆型断面。混凝土衬砌根据不同开挖半径分A、B、C、D四种断面，A型衬砌厚度为70cm，桩号（引0+042.15~引0+089.939）；B型衬砌厚度为50cm，桩号（引0+089.939~引0+624.710），A、B型衬砌形成后洞径为3.5m。C型洞型桩号（引0+624.710~引0+632.710）；D型洞桩号（引0+638.710~引0+699.702），C、D洞型安装压力钢管道回填混凝土。岔洞根据不同开挖半径分为E、F两种断面，E型衬砌厚度为50cm，桩号（岔0+000.000~岔0+018.000），衬砌成形后洞泾为1.8m。F型洞安装压力钢管，桩号（岔0+018.000~岔0+047.396）。洞身砼衬砌结构伸缩缝分段长度为8~12m。伸缩缝中均设铜止水片。
引水主洞连接大厂房，由上平段、斜井段和下平段组成。岔洞从引水主洞上平段（引0+557.960）桩号分出，连接小电站厂房。岔洞长65.035m，洞径1.8m，设计底坡i=0.004。
引水发电洞混凝土施工主要工程量为：混凝土5440m3，固结灌浆4677m，回填灌浆4004m2，接触灌浆372m2，钢筋393t，铜止水片 1110m 。
2-2工程地质
引水发电洞主洞洞径3.5m，全部在太古界登封群变质岩体中通过，隧洞经过的地段没有大的断层发育。根据勘察资料，考虑到F11断层断距不大，倾角较缓，预测大厂房引水发电洞桩号0+035.15～0+050洞段为Ⅳ类围岩（断层带为Ⅴ类），其余以Ⅱ类围岩为主（局部小断层、节理裂隙发育段为Ⅲ～Ⅳ类）。
引水发电洞岔洞洞径1.8m，全部在太古界登封群变质岩中通过，隧洞经过区域没有大的断层发育。根据水利水电围岩分类标准，考虑发电洞出口段较靠近地表位于中等风化卸荷带内，预测桩号0+062.893～0+075.393为Ⅲ～Ⅳ类围岩，
其余洞段以Ⅱ类围岩为主（局部小断层、节理裂隙发育段为Ⅲ～Ⅳ类）。
三、施工方案
3-1施工顺序及衬砌形式
引水发电洞砼衬砌主要分两个作业面进行。作业面一：以砼衬砌分标桩号（引0+42.15）开始，从上至下逐段浇筑施工，至岔洞（引0+554.96）结束。作业面二：以主洞钢管衬砌桩号（引0+624.71）开始，从下至上逐段浇筑斜井，至岔洞（引0+564.96）结束。
1、上平段（引0+042.15~引0+554.96）总长约512.8m。此段砼衬砌顺序采用从上至下逐段浇筑施工。其中转弯段（引0+042.15~引0+089.939）长约48m，采用组合钢模衬砌。此段砼衬砌程序为：先底拱，后边顶拱。上平段（引0+089.939~引0+554.96）长约465m，此段砼浇筑采用针梁式钢模台车全断面衬砌。当砼衬砌至岔洞（引0+554.96）时，引水隧洞上平段砼衬砌结束，拆除钢模台车。
2、斜井段（引0+564.96~引0+624.71）总长约78m。此段砼衬砌顺序采用从下至上逐段浇筑施工，分6m一仓，采用组合钢模全断面衬砌。由于斜井段倾斜角度过大，钢模板安装的时，所需模板、钢筋不易搬运，应在斜井上弯段顶部处安装两个定滑轮，方便材料运输。砼浇筑时，应保持砼和洞轴线平行，直至最后一仓封堵衬砌完成，当砼衬砌至岔洞段（引0+564.96）时，斜井段砼衬砌施工结束。
3、岔洞段（引0+554.96~引0+564.96， 岔0+000~岔0+008）长度10m。此段为引水隧洞主洞最后衬砌的一段。此段采用组合钢模衬砌，砼施工顺序为：先底拱，后边顶拱。
4、岔洞水平段（岔0+008~岔0+018）长度10m。此段采用组合钢模全断面一次性衬砌施工。
5、钢衬段（大电站 引0+624.71~引0+711.952， 小电站 岔0+018~岔0+061.444）长度约87+43m。此段待压力钢管安装后，从洞内到洞外逐段浇筑砼。
3-2施工用风、用水、用电布置
施工用风：供风管路利用原隧洞开挖时布置的风管系统，采用Φ80供风管供风，布置在隧洞左侧腰线上，随隧洞混凝土衬砌完成，逐段拆除。供风主要用于清基处理。
施工用水：引水发电洞混凝土衬砌供水由主洞洞口外布置的供水池接入，采用Φ30供水管供水，布置于隧洞左侧腰线上，延伸至衬砌断面。供水主要用于砼养护。
施工用电：在大小厂房附近布置一台630KVA变压器，供电线路由施工岔洞及洞口供电系统引入。洞内施工供电线路布设高度距地2.5～3.0m，严禁使用裸导线。在浇筑面安装配电板以满足其它用电器的使用，施工面采用3盏1000w碘钨灯照明。浇筑仓内照明采用带防护罩的行灯照明，行灯电压不得超过36V。
3-3通讯系统
在工作面和交通岔洞洞口各配置一部对讲机，便于联系后勤补给。
3-4拌和系统
采用厂房混凝土施工的拌和系统：采用1台JS750A拌合机，每小时生产能力为12~15 m3/h，月生产能力5184 m3/月，保证系数2.1，完全满足砼施工。
3-5施工道路及运输
施工道路通过现有厂房和遂洞开挖时的施工道路。混凝土运输采用3m3砼运输车从砼拌合站接料运输至洞内工作面。砼运输车安排2～3辆，能够满足砼浇筑强度。
四、组合钢模板的施工
河口村水库发电引水隧洞（引0+089.939~引0+042.15）长约48m，其中直线段23m，转弯段25m。此段砼衬砌采用组合钢模，分五段进行砼浇筑。前7.5m为一段，后三段为10.5m，第五段为9m。
岔洞段（引0+554.96~引0+564.96）长度10m，分为一段进行砼浇筑。此段砼衬砌采用组合钢模施工。
为保证砼的衬砌质量，上述六段砼均采用先底拱，后边顶拱浇筑施工方法。底拱浇筑分缝中心角为120度（参见附图一）。
4－1施工程序
施工程序为：清基――绑扎钢筋――架立底拱模板――安装铜止水、预埋灌浆管――底拱砼浇筑――安装边顶拱模板――安装铜止水、预埋灌浆管――边顶拱砼浇筑――脱模――砼养护――下一循环
4－2建基面清理
引水隧洞开挖完成后，立即进行建基面的清理和欠挖检查，凡不符合质量要求的要立即进行处理。建基面清理要逐段进行，清理一段，验收一段，浇筑一段。清基要求建基面无松动块石，之后用高压风水枪清理至无积渣杂物和积水。废渣由人工配合扒渣机、农用车运出洞外。底板清理完成后组织进行基础面验收工作。建基面验收合格后，进行下一工序。
4－3拱架设计与制作
引水隧洞为圆形结构，内径Φ3.5m。采用组合模板衬砌，必须事先制作好拱架，在立模时便于进行组合安装。为了使组合钢模板在砼浇筑时具有很好的整体性和稳定性，重量又便于人工搬运和操作。因此我们在圆形断面上将拱架设计成三榀独立和相同的拱架（参见附图二）。
拱架在营地制作，材料采用Φ50的钢架管。单榀拱架结构形式见附图一。拱架制作时要选择好钢管，壁厚不少于4mm。拱架结点处采用电焊焊接，焊接处必须结实牢靠。拱架制作好后，要进行试组装，保证拱架的制作质量，有问题要及时处理或返工。
4－4模板安装
1、浇筑段钢筋绑扎好后，即可进行组合钢模板的安装工作。安装前测量人员要放出高程点、中心点等控制点线，在转弯段要加密控制点。安装人员根据控制点用架管或Φ28~32钢筋按现场焊接支撑架 ，支撑架必须与锚筋焊接牢固，避免变形移位，影响砼衬砌质量。
2、在支撑架上安装底部拱架（底拱），拱架间距为70~75cm一榀。钢模板采用P3015和P2015标准钢模板，安装时用扣件或铁丝将钢模板固定在底部拱架上，使钢拱架与模板紧贴，形成整体。仓号内模板安装完毕后，要使用架子管将钢拱架连为整体，同时用架管或木枋从底拱支撑至围岩顶部和侧部，避免砼浇筑时产生左右位移和上浮。安装模板前，要将模板面清理干净，并涂刷脱模剂。底拱模板安装校正后，经验收合格，即可浇筑底拱砼。
3、底拱砼浇筑完成后，马上安装上部拱架和钢模板。在顶拱两侧预留砼进料孔和振捣孔。拱顶安装进料泵管，泵管间距控制在5m以内。 模板安装完毕后，要使用架子管将钢拱架连为整体。最后进行模板安装校正，经验收合格，即可浇筑边顶拱砼。
4、由于开挖轮廓不规则，端模封堵可采用木模板，与安装止水片同时进行。端头封堵面要平整、牢固、密实，浇筑砼时不漏浆，满足伸缩缝质量要求。

五、钢模台车的施工
引水隧洞（引0+089.939~引0+554.960）长约465m，此段采用全断面针粱式钢模台车从上至下逐段浇筑。此段共分为52段，前51段衬砌长度为9m，最后一段衬砌长度为6m。
5－1施工程序
施工程序为： 清基――绑扎钢筋――钢模台车安装、就位――安装铜止水、预埋灌浆管、端头封堵――砼浇筑――脱模――砼养护――下一循环
5－2钢模台车制作
钢模台车由选定的专业生产商制造。根据隧洞设计图纸和施工特点，钢模台车模板外圆直径为Φ3.5m，长度为9.2m。现初步选定的生产制造商为洛阳强力机械有限公司。钢模台车的设计结构即运行原理参见附图二。
5－3钢模台车组装
钢模台车组装在洞内进行。在引水发电洞（引0+100~引0+112）长12m段进行扩挖，形成台车安装间。组装，在顶拱上打天锚，用定滑轮进行钢模台车模板升降，方便钢模台车圆弧模板进行安装调试。
1、 在台车安装间扩挖底拱，深度至少50～60cm。同时在顶拱打三排锚杆，顶拱中心一根，两侧（相距1.5m左右）各一根，排距2m左右。锚杆Φ25，孔深2.5m，焊弯钩于锚杆外端部，安装台车时用于吊升台车组件。
2、台车安装由厂家负责，项目部派人参与配合。
3、台车安装完成后，要进行试运行检查验收。要检查钢模关闭时是否严密，各结点运动是否灵活，针梁运行是否平稳，卷扬机运行是否稳定等。验收合格，即可进行钢模台车浇筑砼工作
5－2台车就位
先浇筑钢模台车衬砌第一段，即（引0+89.939～引0+98.939）。利用台车上卷扬机系统，将针梁缓慢伸出，伸出长度约10m，将针梁的末端伸至已浇筑好的砼底拱上（引0+89.939），此时利用针梁的支撑腿将针梁固定在已测量好的中心点上。再次利用卷扬机系统将模板整体延针梁移至浇筑段就位。台车就位后，根据测量中心线和高程点利用千斤顶进行上下左右整体校正。最后利用木模板封堵端头，安装止水片和预埋灌浆管，即可进行混凝土浇筑施工。
5－3台车前移
砼在浇筑完毕后，经过12～18小时待凝，即可进行脱模工作。利用钢模千斤顶先收缩第一块钢模，待第一块钢模完全脱离砼后，再利用第二块钢模千斤顶收缩第二块钢模，依此进行，将钢模台车全部脱离砼。此时，利用台车上卷扬机系统，将针梁缓慢向下一段伸出，针梁末端支撑不动，将前端支撑固定好后，再利用卷扬机系统将模板整体延针梁移至浇筑段就位，继续下一循环的作业。
六、钢筋制安
引水发电洞钢筋制安工程量为393t。
6－1钢筋制作
1、钢筋的加工制作在营地加工场内完成。钢筋加工工艺流程见下框图。
2、钢筋加工前，认真阅读设计文件和施工详图，以仓位为单元，编制钢筋放样加工单，经复核后转入制作工序；以放样单的规格、型号选取原材料。依据有关的规范规定进行加工制作；成品、半成品经质检员及时检查验收；合格品转入成品区，分类堆放、标识。
3、钢筋出厂前，依据放样单，逐项清点，确认无误后，用5t自卸汽车运至现场，由施工人员现场安扎。
6－2钢筋绑扎
1、绑扎时根据设计图纸，测放出中线、高程等控制点，根据控制点，对照设计图纸，利用预埋锚筋，布设好钢筋网骨架。钢筋网骨架设置核对无误后，铺设分布钢筋。钢筋采用人工绑扎，绑扎时使用扎丝梅花形间隔扎结，钢筋结构和保护层调整好后垫设预制混凝土块，并用电焊加固骨架确保牢固。钢筋搭接采用电焊搭接，单面焊10d，双面焊5d。
2、钢筋的绑扎要有足够的稳定性。在浇筑过程中，安排值班人员盯仓检查，发现问题及时处理。
七、铜止水片、预埋灌浆管施工
7－1铜止水片制安
1、铜止水片在营地加工制作。根据设计图纸要求，先自制一个压制铜止水片的加工台。加工台要制作精确，以保证压出的止水片满足设计要求。
2、铜止水片采用卷材，宽度与厚度必须符合设计要求。
3、为了便于洞内安装止水片，加工止水片的长度不宜过短及过长。过短焊接头太多，浪费太大。过长不不宜运输和安装。按隧洞断面将止水片分为三块，每块长度约4.2m。
4、 铜片止水安装时需要注意保持平整度，表面的浮皮、锈污、油漆、油渍均应清除干净。如有砂眼、钉孔，应予焊补。 焊接部位按照要求保证搭接方式和搭接长度。一般采用双面焊接，焊接材料采用铜焊条，搭接长度为2cm。
5、 铜止水片安装应准确、牢固，其鼻子中心线与接缝中心线偏差为±5mm。定位后应在鼻子空腔内嵌填氯丁橡胶棒材料。
6、止水带安装应由模板夹紧定位，支撑牢固，避免砼浇筑过程中移位。
7－2预埋灌浆管施工
1、引水隧洞砼衬砌后，需进行回填灌浆和固结灌浆。根据设计要求，在砼浇筑前，要预埋灌浆管。其目的是避免在衬砌好的砼上钻灌浆孔时，打断钢筋。
2、灌浆管采用PVC管，直径Φ50mm，每根灌浆管长度50cm。
3、按设计图纸要求的间排距布置灌浆管位置。安装灌浆管时，用铁丝将灌浆管牢牢邦在钢筋上，并在组合模板上用红油漆做好标示。脱模后，根据油漆印记找到灌浆管。灌浆前，再用手风钻疏通灌浆孔。预埋灌浆管时与安装组合钢模板同时进行。
4、钢模台车衬砌段预埋灌浆管的做法是：
1）、在制作钢模台车时，在钢模上根据设计要求布置预留孔。孔径Φ60mm，以利PVC管插入。钢模上共布置三排预留孔。第一排距台车端口为1.5m，其余间距为3m。预留孔为梅花形布置。
2）、台车就位后，在预留孔中插入PVC管，并进行绑扎固定。
3）、台车脱模时，将露出台车内的PVC管打掉即可。
八、砼施工措施
8－1砼制备
砼拌和由营地内设置的搅拌站生产，产量每小时12～15m3。砼制备时，必须严格按照当前砼仓号的配料单称量、拌和。各种材料的投放，均采用自动称料控制系统。砼的各种原材料和搅拌时间必须满足相应规范规定。
8－2砼运输
砼的水平运输采用3m3砼搅拌运输车，直接从拌和站出料口接料，运输至洞内或洞口卸料。
8－3砼入仓
采用HB－60砼泵泵送入仓。砼泵布置在洞内，距浇筑仓号不大于30m。浇筑钢管衬砌段和斜井下弯段时，砼泵布置在洞口处。砼制备时要严格控制骨料的最大粒径和砼的塌落度，防止砼在泵送入仓时出现堵管现象。砼浇筑时要连续进行，避免出现施工冷缝。
斜井段砼浇筑采用溜槽或溜筒入仓。在上弯段处布置一集料槽，砼运输车卸料后，人工控制下料速度，使砼缓慢流入仓内。

8－4平仓振捣
砼入仓后由人工手持Φ2“插入式软轴振捣器振捣密实。另为使所浇筑的砼内实外光，在模板顶部和侧部布置一定数量的附壁式振捣器振捣。振捣时均匀移动振捣器，移动间距不大于振捣器的影响半径。振捣