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 134500；2.松辽水环所，吉林 长春 130021）

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II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12588.52m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1.592×108kW·h。松山引水工程设计最大引用流量58.82m3/s，最小引用流量29.41m3/s。1992年12月11日，主体工程开工；1998年9月15日截流，2002年3月 30日蓄水，2002年5月13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5.2m×4.9m（宽×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0.51MPa。

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、II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10m段需要2d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。

表1 漫松引水洞技施设计衬砌类型表

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；

（4）作为承载结构的一部分保证围岩稳定（IV，V类围岩整体式衬砌）。

由上述功能和工作状态可以看出，除IV，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2000年对漫松引水洞底板石渣进行试验，全共抽取14个断面28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22.56kN/m3，最小值为17.66kN/m3。石渣厚度最大值为67cm，最小厚度为7cm，平均值为24cm。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。

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，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2m，结构形式见图3。

表2 漫松引水洞底板石渣试验成果表

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

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9318m3，节省工程投资719万元。

8 结论

漫松引水洞经过1年零4个月的运行后，于2003年9月30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。