小灣水電站泄洪洞抗沖耐磨混凝土施工綜述

李 眾，羅 毅，李 然，字 林

（華能瀾滄江水電有限公司，云南 昆明 650214）

1 工程概況

小灣水電站工程屬一等大 （1）型工程，由混凝土雙曲拱壩、壩后水墊塘及二道壩、左岸泄洪洞及右岸地下引水發(fā)電系統(tǒng)組成，壩頂高程1 245 m，最大壩高294.5 m，壩頂長922.74 m。

泄洪洞是小灣工程三套泄洪設(shè)施之一，泄洪洞洞身采用有壓變無壓 “龍?zhí)ь^”布置，工作閘門后為無壓段；出口采用挑流消能。設(shè)計工況和校核工況下泄洪洞泄洪流量分別為3 535 m3/s和3 811 m3/s，約占樞紐總泄量的19.4%和18.4%，最大泄洪水頭約212 m，最大流速45 m/s，具有泄洪量大、水頭高、流速高等特點。

2 混凝土施工

小灣水電站泄洪洞有壓段為全斷面襯砌，無壓段混凝土為抗沖耐磨混凝土，設(shè)計齡期90 d，底板和邊墻混凝土的強度等級分別為60 MPa和50 MPa，抗?jié)B指標分別為W10和W8，抗凍指標均為F100。

小灣泄洪洞要求過流面不允許有直接升坎或跌坎 （洞身底板摻氣跌坎除外），過流面不平整度 （用2m直尺檢查）控制在3 mm以下，縱向坡度控制在1∶20以下，橫向坡度控制在1∶10以下。

2.1 施工中的特殊問題

（1） 澆筑順序?？紤]到泄洪洞泄洪時邊墻與底板的交接處是薄弱環(huán)節(jié)，易發(fā)生沖蝕和空蝕破壞現(xiàn)象，而且如果先澆筑底板，底板容易在邊墻和頂拱澆筑過程中損壞，因此，小灣泄洪洞先將邊墻與底板的交接部位一次性澆筑成 “L”形墻，然后澆筑直邊墻、頂拱，最后澆筑底板。

（2） 裂縫控制。由于硅粉混凝土易產(chǎn)生干縮裂縫，高強度、大體積混凝土易產(chǎn)生溫度裂縫，為減少和避免干縮裂縫和溫度裂縫的產(chǎn)生，采取了以下措施：①盡可能采用較大粒徑的骨料，以便減少膠凝材料用量和單位用水量；②除直邊墻和頂拱以外，不采取泵送入倉方式；③采取混凝土溫度控制措施；④強化混凝土表面養(yǎng)護。

2.2 配合比的確定

直邊墻采用泵送方式入倉，考慮到工地上現(xiàn)有設(shè)備情況，決定泵送混凝土骨料采用二級配；底板、“L”形墻用反鏟入倉，采用三級配，以降低混凝土內(nèi)部溫度，防止溫度裂縫的產(chǎn)生。

為了滿足底板表面平整度要求，確定配合比時還需考慮現(xiàn)場的澆筑速度，尤其是入倉時間、底板抹面工藝等。通過不斷優(yōu)化調(diào)整，最終確定的配合見表1。

2.3 混凝土現(xiàn)場澆筑

2.3.1 入倉與振搗

泄洪洞無壓段直邊墻和頂拱混凝土澆筑與一般過水隧洞無異，在此僅介紹 “L”形墻及底板的施工。

（1） “L”形墻施工。為了能夠采用三級配混凝土進行澆筑，防止混凝土內(nèi)部溫度過高導(dǎo)致溫度裂縫的產(chǎn)生，決定采用非泵送混凝土，現(xiàn)場采用自卸車運輸，長臂反鏟入倉。

（2） 底板施工。澆筑 “L”形墻后，底板沿垂直于水流方向?qū)捈s12 m。考慮到各種施工因素，決定分塊尺寸取12 m×10 m左右。其入倉方式與 “L”形墻相同。

由于硅粉混凝土粘聚性強，在邊墻以及 “L”形墻邊角處如果振搗不適當，氣泡容易在混凝土與模板接觸面附著、聚集，使混凝土表面形成 “氣孔”。為避免和減小混凝土表面氣孔的產(chǎn)生，采取了薄層鋪筑、及時平倉振搗、加強模板邊沿振搗等措施。

2.3.2 混凝土抹面及平整度控制

在大流量、高水頭、高速水流情況下，控制好過流固壁表面不平整度對減小泄洪洞混凝土局部空化與空蝕具有重要意義。小灣泄洪洞采用如下措施保證底板混凝土表面平順：底板澆筑完成后，采用兩端搭在 “L”墻底板表面的 “振動橫梁”對混凝土表面進行整體大面振平，然后用6 m長鋁合金刮尺沿 “L”形墻表面和倉內(nèi)的刮軌進行順水流方向表面找平。完成表面振平和找平后，為便于后序抹面施工，用圓盤抹面機進行提漿，最后對混凝土進行三遍人工抹面處理，每倉抹面時間根據(jù)混凝土澆筑過程中混凝土坍落度、現(xiàn)場環(huán)境溫度等實際情況確定。

2.3.3 混凝土裂縫控制措施

（1） 溫度裂縫的控制。首先，也是最為重要的措施之一是控制拌和樓出機口混凝土溫度。通過對混凝土骨料進行冷卻，采用片狀冰代替部分拌和水，降低混凝土出機口溫度。要求混凝土出機口溫度控制在9℃。其次，控制混凝土在運輸、澆筑過程的溫升，標準入倉溫度為12℃，澆筑溫度15℃。然后，在澆筑過程中以及混凝土硬化過程中對其內(nèi)部溫度進行監(jiān)測，了解混凝土溫度變化情況，及時知道是否出現(xiàn)異常。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，C9050、C9060混凝土澆筑溫度分別為15℃和14℃左右，內(nèi)部溫度峰值分別出現(xiàn)在混凝土覆蓋監(jiān)測儀器后42 h和70 h左右，混凝土峰值溫度均小于小灣泄洪洞技術(shù)標準要求的48℃，從混凝土覆蓋監(jiān)測儀器到溫度峰值階段溫升速率分別為0.48～0.57℃/h和0.31～0.36℃/h。

（2）干縮裂縫控制。對于泄洪洞采用硅粉混凝土，由于硅粉的摻入和水灰比較小，且初凝前表面水分蒸發(fā)，容易引起混凝土早期塑性干裂，因此對其進行潮濕養(yǎng)護尤為重要。泄洪洞施工過程中，采取了以下兩項措施：①在隧洞的進出口處懸掛防風簾，減少空氣流動，以保證洞內(nèi)溫度、濕度穩(wěn)定。②強化潮濕養(yǎng)護，保持混凝土表面處于濕潤狀態(tài)。泄洪洞 “L”形墻、邊墻拆模后即采用花管淋水養(yǎng)護，底板混凝土在初凝后即覆蓋濕無紡布，并進行灑水養(yǎng)護至終凝，終凝后改用花管噴淋養(yǎng)護。養(yǎng)護時間不少于90 d。

2.4 表面缺陷處理

表1 抗沖耐磨混凝土施工配合比 （施工理論配合比）

（1）麻面處理。由于模板表面粗糙或粘附水泥漿等雜物未處理干凈、脫模劑涂刷不均勻等造成的麻面，深度在0.1～0.5 cm的采用環(huán)氧膠泥進行修補。

（2）錯臺、掛簾等表面不平整處理。表面不平整的采用打磨涂抹方式進行處理，并用高壓水沖洗干凈，自然干燥后在表面涂抹一層環(huán)氧基液。

（3）氣孔及拉筋孔的處理。深度在0.3～1 cm的氣孔及拉筋孔 （拉筋用砂輪割除），主要選用環(huán)氧膠泥進行修補，環(huán)氧膠泥修補分多次進行，通過反復(fù)刮、擠壓將修補孔內(nèi)的氣體排出，以保證孔內(nèi)填充密實和膠泥與混凝土面粘結(jié)牢靠。

（4）施工縫、結(jié)構(gòu)縫處理。為確保泄洪洞運行安全，要求縫寬不小于0.3 mm或縫寬不小于0.1 mm且長度不小于100 cm的結(jié)構(gòu)縫、施工縫、裂縫，必須進行環(huán)氧樹脂化學灌漿處理，其余施工縫和混凝土裂縫采用表面封閉法處理。

3 總結(jié)性評價

目前，小灣水電站工程泄洪洞混凝土澆筑已全部完成，質(zhì)量檢查、檢測結(jié)果表明，泄洪洞各方面質(zhì)量均滿足要求，且未發(fā)現(xiàn)裂縫。筆者認為，這與澆筑措施的正確選擇、配合比的優(yōu)選、有效的溫度控制措施、合理的養(yǎng)護措施密不可分。

（1）澆筑措施。從質(zhì)量控制角度入手，突破隧洞混凝土通常采用二級配泵送混凝土的常規(guī)，為配合比的設(shè)計、混凝土溫度控制、混凝土的體積變形控制創(chuàng)造了條件。且澆筑順序與一般隧洞澆筑相比也具有鮮明特點，即首先進行 “L”形墻的澆筑，最后進行底板澆筑，這對底板混凝土表面的保護無疑是正確的。

（2）配合比。小灣泄洪洞底板采用長臂反鏟入倉方式，這樣便可以采用三級配骨料混凝土，為配合比的設(shè)計拓寬了思路，創(chuàng)造了條件，通過室內(nèi)以及現(xiàn)場的多次試驗，優(yōu)化了配合比。與其他工程的泄洪洞混凝土配合比相比，小灣泄洪洞混凝土膠凝材料用量少，單位體積用水量少，有利于混凝土的溫控以及防止干縮裂縫的產(chǎn)生。

（3）溫度裂縫控制。在水電工程中，對泄洪洞混凝土襯砌進行溫度控制的還較少，但由于大中型水電工程中，襯砌設(shè)計厚度大多在0.8～1.2 m，考慮到超挖，實際厚度更大，同時由于混凝土膠凝材料用量較大，如果不進行有效的溫度控制容易出現(xiàn)溫度裂縫。小灣工程泄洪洞混凝土底板和邊墻襯砌設(shè)計厚度為1.2 m，考慮到超挖，局部混凝土實際厚度大約為1.5 m，同時泄洪洞混凝土強度高，膠凝材料用量大，所以有必要進行混凝土溫度控制。通過有效的溫度控制措施，小灣電站泄洪洞目前沒有出現(xiàn)一條溫度裂縫。

（4）干縮裂縫控制。泵送混凝土與普通混凝土相比膠凝材料用量較大，單位體積用水量較大，容易出現(xiàn)干縮裂縫。小灣工程泄洪洞混凝土抗壓強度高，并摻入了硅粉，使得早期出現(xiàn)干縮裂縫的可能性增大。但是通過選擇合理的澆筑方案，并進行配合比的優(yōu)化，使得可以采用三級配骨料混凝土普通入倉方式，同時進行了有效的養(yǎng)護等，避免了干縮裂縫的出現(xiàn)，至今未發(fā)現(xiàn)一條干縮裂縫。