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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Ⅲ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，通过坝左岸引水隧洞引水发电。枢纽建筑物包括壅水坝及1座副坝、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+000.000～5+415.000）、调压井（中心线位于5+400.5000，高差100m。）、斜井段（5+415.000～5+486.860，高差125m）、高压段（5+486.860～5+935.239）、钢衬段（5+935.239～6+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φ22@150mm，分布筋φ12@200mm。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
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①～⑥。每个模板间的间距如图3。
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10cm×10cm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110cm×72cm×60cm，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10cm×10cm的方木，确保模板拱架强度，详图见图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φ16钢筋连接，间距40cm，兼做爬梯之用。轨道支撑为φ20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φ25L=3m锚杆锚固。卷扬机钢丝绳使用单根直径21.5mm的6×37+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6×37+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G＝760Kg。
吊篮钢轮与轨道角钢的摩擦系数为μ＝0.1。
卷扬机牵引力：
T＝Gsin75°＋μGcos75°＝734＋20＝754Kg
当提升设备用于载人时，钢丝绳安全系数不低于14。
安全系数K=Sb/T=249×103/(754×10)=33＞14。
故选择5t卷扬机，设计牵引力为5t，采用单根直径21.5mm的6×37+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
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，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φ25L=1m入岩0.8m@2.0m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φ25L=2.2m入岩2m@1.0m。
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35W×7-24-1870的钢丝绳串联起来，钢丝绳顶端用4根φ25L=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φ16钢筋吊耳，使用φ16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φ25L=2.2m@4.0m入岩2m的锚筋，用于下料线加固。缓降器形式见图1.4-5
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續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。
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Ⅲ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，通过坝左岸引水隧洞引水发电。枢纽建筑物包括壅水坝及1座副坝、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+000.000～5+415.000）、调压井（中心线位于5+400.5000，高差100m。）、斜井段（5+415.000～5+486.860，高差125m）、高压段（5+486.860～5+935.239）、钢衬段（5+935.239～6+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φ22@150mm，分布筋φ12@200mm。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
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①～⑥。每个模板间的间距如图3。
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10cm×10cm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110cm×72cm×60cm，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10cm×10cm的方木，确保模板拱架强度，详图见图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φ16钢筋连接，间距40cm，兼做爬梯之用。轨道支撑为φ20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φ25L=3m锚杆锚固。卷扬机钢丝绳使用单根直径21.5mm的6×37+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6×37+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G＝760Kg。
吊篮钢轮与轨道角钢的摩擦系数为μ＝0.1。
卷扬机牵引力：
T＝Gsin75°＋μGcos75°＝734＋20＝754Kg
当提升设备用于载人时，钢丝绳安全系数不低于14。
安全系数K=Sb/T=249×103/(754×10)=33＞14。
故选择5t卷扬机，设计牵引力为5t，采用单根直径21.5mm的6×37+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
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，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φ25L=1m入岩0.8m@2.0m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φ25L=2.2m入岩2m@1.0m。
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35W×7-24-1870的钢丝绳串联起来，钢丝绳顶端用4根φ25L=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φ16钢筋吊耳，使用φ16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φ25L=2.2m@4.0m入岩2m的锚筋，用于下料线加固。缓降器形式见图1.4-5
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續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。