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浅谈高水头引水隧洞底板带渣浇筑砼
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摘要：在老挝南杉3A水电站引水隧洞底板施工过程中，由于前期地勘资料欠缺，设计论证不足，实际施工过程中IV-V类围岩底板设计要求非常高，底板清理难度及大，清理深度较原设计深度普遍深1~4米，导致施工周期延长、工程投资加大。通过现场考察论证，对混凝土底板抗外水抬动等试验，并参考类似工程经验，对原钢筋混凝土底板施工方案进行了优化，在大部分IV-V类围岩洞段底板混凝土进行带渣砼浇筑，简化了底板清理的施工工序，降低了底板混凝土厚度，增加了混凝土底板钢筋及边墙排水孔，对控制投资、加快施工进度起到了积极作用。
关键词：高水头；引水隧洞；底板带渣浇筑砼
一、引言
老挝南杉3A水电站位于老挝川圹省（XiengKhouang）境内南衫河上。南衫河为湄公河左岸一级支流，发源于老挝川圹省境内，南衫河大致自东向西流至PhouThenchao村附近称NamNgan河，接纳左岸NamHok河后称南衫河。南衫河大致由北向南，纳入左岸的NamPho河后折向东南，最终汇入湄公河。南衫河全长125km，流域面积为2419km2。流域开发程度不高，人类活动对河川径流的影响很小。
3A电站主坝位于南衫河上游段，主坝址以上流域面积143km2，引支流坝流域面积为25km2。电站位于南衫河上游流域，降雨相对较少，根据流内及邻近流域雨量站实测降雨资料，同时结合老挝国内降雨量等值线图，得3A主坝与引支流坝以上流域面平均雨量为1800mm，流域属热带季风型气候区，全年只有雨、旱两个季节，雨季时间为每年3月到9月。雨季和旱季分别占了全年的半年时间。由于老挝国内发展缓慢，交通落后，在雨季因道路问题对施工影响极大。
南杉3A水电站业主方为中国东方电器集团投资公司，设计单位是昆明院，监理单位是四川大桥水电监理咨询有限责任公司，施工单位是中国水电集团第八工程局。
引水隧洞为700米高水头且洞身长（总长4.2公里）的引水隧洞，引水隧洞IV-V类围岩占总长的40%。设计采用A、B、C、D四类支护方式，其中II、III类围岩区采用A、B型支护。底板衬砌为厚度20cm的C20素砼，但因围岩断层交错，且透水量大，给砼施工带来很大的施工难度。后期因老挝政府要求、发电工期紧等具体情况。为确保证2015年8月顺利发电，并参考国内类似工程的成功经验，结合3A引水隧洞的实际情况，基本确定该工程洞内地板可以采用带渣浇筑施工，并要求施工单位先进行带渣浇筑混凝土的模拟实验、混凝土底板抗外水抬动等验算及试验并对混凝土厚度、强度等进行了实验检测，并根据时间情况要求布置锚筋、实施排水孔等措施。具体方案按如下要求进行：
二、实验情况说明
为更进一步取得带渣浇筑砼的实验数据，为引水隧洞底板带渣浇筑砼提供准确的参考数据，要求施工单位模拟洞内浇筑环境进行了浮渣上的砼浇筑实验块，实验分两块，先在夯实的基础上铺设铁皮,并安装40cm高模板,在铁皮上利用3#洞内取出的虚渣进行平铺,两个实验块底板石渣厚度均为15cm,其中一块底板浮渣含水量为饱和状态，另一块非饱和状态，然后浇筑25cm厚C20砼(试块尺寸为1.2mx1.5m)，浇筑完成后对浇筑外观质量、实际混凝土厚度、强度进行对比，具体数据结果见下表：
表1带渣浇筑实验成果对比表
项目
饱和湿润浮渣基础
非饱和湿润浮渣基础
备注
厚度(cm)
39
33
回弹强度平均值(MPa)
23
19
7天抗压强度(顶部以下5cm)(MPa)
16.7
14.3
Ф90x90mm试件
7天抗压强度(顶部以下20cm)(MPa)
15.2
12.4
Ф90x90mm试件
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实验结果
通过对表1数据对比分析，底板浮渣含水量为饱和状态时，混凝土浸入浮渣内厚度较厚且强度满足规范要求，更适合本工程引水隧洞的实际情况。
三、根据隧洞运行的工况，相关底板稳定计算
1、放空隧洞对底板的影响：
当隧洞放空时，底板逐渐露出水面后，底板上压力降低，底板处于上抬状态，引水隧洞底板纵坡调整后最大坡度为1.45%（引2+487.119～引3+000.000），分段长度L为40m，底宽B按2.4m计算，每块底板上下水位差ΔH=40m*1.45%=0.58m，浮渣厚度计0.15m，则底板上抬力：F=ΔH*L*B=（0.15+0.73）/2*40*2.4=42.24T，每块底板自重G=V*γ=0.2*40*2.4*2.4=46.08T42.24T=F，说明底板能自行稳定，同时底板配置了Φ12@20*20cm的钢筋网(配筋率为0.31%0.15%(最小配筋率))，钢筋与混凝土之间存在粘结力，在外荷载作用下能协调变形，共同工作，对结构稳定有利。另外再加上底板的排水孔作用，对底板稳定更
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