高性能混凝土在水工建筑物中的應(yīng)用

仲深意

(華北水利水電學(xué)院工程監(jiān)理中心 鄭州 450011)

1 工程概況

阿拉溝水庫(kù)樞紐工程位于新疆維吾爾自治區(qū)托克遜縣境內(nèi)，是吐魯番地區(qū)重要控制性工程?？値?kù)容4450萬(wàn)m3，攔河壩高105.26m，興利庫(kù)容3050萬(wàn) m3，死庫(kù)容850萬(wàn)m3，為Ⅲ等中型水利工程。該流域?qū)儆诟珊档貐^(qū)，植被差，地表裸露，土壤松散，河道縱坡較大，中上游河段水流流速大，山體切割破碎，當(dāng)產(chǎn)生大量降水時(shí)，松散的土壤很容易被地面徑流侵蝕帶入河槽，增加水流中挾帶的泥沙，同時(shí)將形成大量的懸移質(zhì)和推移質(zhì)沖向下游。根據(jù)阿拉溝站多年觀測(cè)數(shù)據(jù)，平均懸移質(zhì)輸沙量為23.2萬(wàn)t，多年平均推移質(zhì)輸沙量為5.80萬(wàn)t，泥沙總量為29.0萬(wàn)t。

水庫(kù)樞紐由瀝青混凝土心墻堆石壩、右岸岸邊開(kāi)敞式正槽溢洪道、右岸導(dǎo)流兼沖沙放空洞、左岸輸水隧洞組和安全監(jiān)測(cè)等組成。水庫(kù)建成后具有防洪、供水、灌溉等綜合利用效益。

導(dǎo)流洞布置在河床右岸，全長(zhǎng)為1002.80m，由引水渠段、檢修閘井段、隧洞有壓段、工作閘井段、隧洞無(wú)壓段和出口明渠段組成。隧洞襯砌成型斷面為3.5m×4.5m，城門洞形，縱坡i=2%，隧洞無(wú)壓段采用鋼筋混凝土襯砌，厚度為0.8m。有壓段采用鋼筋混凝土襯砌，厚度為0.6m。

2 技術(shù)措施

初步設(shè)計(jì)中導(dǎo)流洞有壓段和無(wú)壓段均采用C25混凝土襯砌，導(dǎo)流洞在運(yùn)行過(guò)程中水流速度達(dá)到39m/s，水流流速較快，且推移質(zhì)較多，對(duì)底板和邊墻下部易產(chǎn)生沖刷。為保證導(dǎo)流兼沖沙放空洞運(yùn)行安全和增大抗沖刷能力，經(jīng)參考新疆已建伊犁恰甫其海水利樞紐工程導(dǎo)流隧洞、伊犁南干渠八一大板長(zhǎng)26km的隧洞和巴州博斯騰湖東泵站等多項(xiàng)工程，采用高性能混凝土提高了混凝土的抗侵蝕和抗磨的成功經(jīng)驗(yàn)，又經(jīng)咨詢吐魯番世界銀行貸款項(xiàng)目執(zhí)行辦公室大壩安全專家小組后，建議進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。因高性能混凝拌和物具有良好的工作特性(亦稱和易性)、高耐久性、高抗?jié)B性、高抗凍性、高體積穩(wěn)定性、高抗壓強(qiáng)度、高抗侵蝕性、抑制堿骨料反應(yīng)能力、低水膠比、低水化熱、抗沖耐磨等特點(diǎn)，最后確定無(wú)壓洞底板及底板以上2.5m邊墻采用C40W6F200高性能抗沖耐磨混凝土，但在施工過(guò)程中，卻發(fā)現(xiàn)該方案施工難度較大，考慮到隧洞沖刷主要由推移質(zhì)產(chǎn)生，且僅發(fā)生在底部，為減少工程造價(jià)，提高施工進(jìn)度，只將底板以上0.8m邊墻采用C40W6F200高性能抗沖耐磨混凝土，工作閘井底板以上0.8m邊墻也采用該混凝土，頂拱及其他部位采用C30W6F200混凝土。有壓洞全斷面采用C30W6混凝土，襯砌厚度0.6m。進(jìn)出口段采用C20F200混凝土。

3 施工方法

3.1 隧洞混凝土澆筑的施工工藝

施工測(cè)量放樣→人工整修隧洞輪廓→建基面清理→墊層混凝土澆筑→底板鋼筋制安→止水帶安裝→模板安裝→底板澆筑→邊頂拱鋼筋制安→止水帶及埋件安裝、固定→鋼模臺(tái)車定位加固→堵頭模板安裝→混凝土入倉(cāng)→人工平倉(cāng)→振搗器振搗密實(shí)→拆模→灑水養(yǎng)護(hù)→伸縮縫處理→回填灌漿→固結(jié)灌漿。

3.1.1 鋼筋制安

鋼筋安裝完成后施工單位進(jìn)行“三檢”:?幾何尺寸是否滿足設(shè)計(jì)要求;?各部位鋼筋的制作牌號(hào)與安裝牌號(hào)是否相同;?鋼筋綁扎和焊接是否牢固;?鋼筋綁扎的間距是否準(zhǔn)確及均勻;?鋼筋與保護(hù)層的間距是否滿足設(shè)計(jì)要求，砂漿墊塊是否布置合理;?鋼筋表面是否清潔無(wú)污;?架力筋是否按設(shè)計(jì)布置;?鋼筋安裝的垂直度是否滿足設(shè)計(jì)要求;?橡膠止水安裝是否牢固等。

3.1.2 模板制作

直線段模板采用10m長(zhǎng)定型鋼模臺(tái)車，彎道段采用常規(guī)拼裝鋼模按不等長(zhǎng)度拼裝，以滿足轉(zhuǎn)彎半徑的需要。定型鋼模臺(tái)車拼裝前應(yīng)對(duì)所到現(xiàn)場(chǎng)的鋼模板進(jìn)行打磨、清理、校正，使其模板面平整、清潔。就位前涂刷脫模劑，就位后用油壓千斤配合螺旋桿將鋼模臺(tái)車加固鎖定于洞身開(kāi)挖面，防止混凝土澆筑過(guò)程中發(fā)生形變或位移。

3.1.3 橡膠止水安裝

采用專門定做的環(huán)形閉合橡膠止水帶，從而避免了接縫，內(nèi)部用鋼筋固定，外部用木模固定，以保證混凝土澆筑時(shí)不發(fā)生位移。

3.1.4 混凝土澆筑

混凝土澆筑前對(duì)混凝土倉(cāng)面進(jìn)行清洗，倉(cāng)面保持清潔無(wú)污物和無(wú)集水時(shí)方可混凝土入倉(cāng)。混凝土由拌和站集中拌制，采用混凝土罐車將混凝土運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)，然后采用混凝土泵直接入倉(cāng)。

隧洞底板采用跳倉(cāng)澆筑，混凝土澆筑時(shí)保持連續(xù)性。待混凝土達(dá)到初齡后，將其對(duì)應(yīng)的邊墻部位混凝土鑿毛并沖洗干凈。邊頂拱澆筑前，用泵送同標(biāo)號(hào)砂漿，厚度3～5cm人工攤鋪均勻，以保證與二期混凝土銜接緊密，并選擇經(jīng)驗(yàn)豐富的混凝土工從鋼模臺(tái)車兩側(cè)預(yù)留的洞口進(jìn)入倉(cāng)內(nèi)且倉(cāng)內(nèi)有足夠照明，待混凝土入倉(cāng)后人工平倉(cāng)，厚度約40～50cm，采用插入式振動(dòng)器振搗，墻體兩側(cè)分層、均衡上升連續(xù)澆筑，防止鋼模臺(tái)車傾斜和受力不均造成鋼模變形。振搗時(shí)以一個(gè)方向開(kāi)始到末端結(jié)束，依次振搗密實(shí)，振搗時(shí)間應(yīng)控制適宜，防止過(guò)振、欠振和漏振，振搗時(shí)以混凝土表面無(wú)氣泡、無(wú)明顯流動(dòng)和沉降為宜，上一層混凝土振搗時(shí)，振動(dòng)器插入下一層混凝土5～10cm;無(wú)壓段待高性能混凝土澆筑至距底板0.8m時(shí)，更換混凝土配合比并加強(qiáng)振搗。當(dāng)澆至起拱線頂拱時(shí)采用附著式振動(dòng)器振搗。

3.2 養(yǎng)護(hù)

盡管高性能混凝土有許多特點(diǎn)，但也有缺點(diǎn)，即易產(chǎn)生早期開(kāi)裂。所以拆模后應(yīng)派專人及時(shí)養(yǎng)護(hù)并作好記錄，底板用線毯覆蓋并保持濕潤(rùn)，養(yǎng)護(hù)期為28天。在工程實(shí)施過(guò)程中為了防止早期混凝土受風(fēng)吹，在導(dǎo)流洞進(jìn)出口處掛門簾，防穿堂風(fēng)通過(guò)，從而避免了隧洞邊拱混凝土表面干裂。

隧洞回填筑灌漿和固結(jié)灌漿以及伸縮縫施工方法與普通混凝土隧洞施工方法相同，在此不再贅述。

4 質(zhì)量控制

高性能混凝土的高性能不只是一個(gè)優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)方案和混凝土配合比能夠體現(xiàn)的，更重要的是施工單位開(kāi)倉(cāng)前要做好技術(shù)交底和安全交底，提高員工的實(shí)際操作能力，從各個(gè)環(huán)節(jié)上做到科學(xué)施工。監(jiān)理要嚴(yán)格把關(guān)，通過(guò)參建各方的共同努力才能達(dá)到預(yù)期的目的。

4.1 原材料和中間產(chǎn)品

凡進(jìn)場(chǎng)鋼筋、水泥、粉煤灰、外加劑(高效減水劑、引氣劑、膨脹劑)、橡膠止水、硅粉等原材料，以及砂石骨料等，監(jiān)理工程師均按規(guī)范要求跟蹤檢測(cè)和平行檢測(cè)，合格后方可使用并做好標(biāo)示，從源頭上把好質(zhì)量關(guān)，做好事前控制。

4.2 混凝土開(kāi)倉(cāng)前檢查

監(jiān)理工程師倉(cāng)面驗(yàn)收是在施工單位“三檢”合格的基礎(chǔ)上，對(duì)鋼筋型號(hào)、數(shù)量、模板、橡膠止水安裝是否滿足規(guī)范要求進(jìn)行檢查檢測(cè)，同時(shí)檢查施工單位的質(zhì)量保證體系如管理人員、技術(shù)員、施工員、測(cè)量員、試驗(yàn)員、安全員等，施工人員如模板工、鋼筋工、混凝土工、電工、焊工等的到位情況，施工設(shè)備如混凝土攪拌車、混凝土泵、裝載機(jī)、備用電源等，原材料和中間產(chǎn)品如水泥、粉煤灰和砂石骨料的儲(chǔ)量等是否滿足開(kāi)倉(cāng)要求，以確保混凝土連續(xù)澆筑?；炷灵_(kāi)倉(cāng)前，監(jiān)理工程師對(duì)施工單位提交的混凝土施工配合比進(jìn)行復(fù)核，且外加劑(其中引氣劑用85℃熱水按比例稀釋攪拌均勻后用量杯計(jì)量)、硅粉等分袋計(jì)量。經(jīng)檢查檢驗(yàn)全部合格后，最后由監(jiān)理工程師簽發(fā)開(kāi)倉(cāng)證。

4.3 混凝澆筑及養(yǎng)護(hù)

混凝澆筑是重要工序，監(jiān)理工程師要加強(qiáng)旁站監(jiān)理，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，做好事中控制。因此在混凝土的拌和過(guò)程中嚴(yán)格控制水灰比，控制混凝土拌和時(shí)間和運(yùn)輸時(shí)間，以滿足泵送混凝土的要求。定時(shí)或不定時(shí)地對(duì)出機(jī)口和入倉(cāng)口處混凝土的坍落度、含氣量進(jìn)行檢測(cè)，并按規(guī)范要求見(jiàn)證抗壓、抗凍和抗?jié)B試件取樣并做好監(jiān)理臺(tái)賬。

高性能混凝土養(yǎng)護(hù)十分重要，其目的就是保證混凝土硬化以及水泥的水化熱達(dá)到一定的程度，從而獲得性能優(yōu)良的混凝土。因此在混凝土養(yǎng)護(hù)期間，監(jiān)理工程師應(yīng)定期不定期進(jìn)行抽查，做好事后檢查。

5 結(jié)語(yǔ)

高性能混凝土是一種新型高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上，采用低水膠比，摻加高效減水劑和摻加超細(xì)礦物質(zhì)和料等現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土，是以耐久性作為設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)，并具有良好的工作性能、密實(shí)性、耐久性、強(qiáng)度、適用性和經(jīng)濟(jì)性的混凝土。高性能混凝土在新疆已建幾個(gè)典型項(xiàng)目中成功的應(yīng)用和實(shí)踐，對(duì)未來(lái)新建工程項(xiàng)目水工建筑物的抗侵蝕和抗磨將起著借鑒作用。本工程導(dǎo)流兼放空沖沙洞采用了高性能混凝土，目前已投入運(yùn)行，能否經(jīng)得起汛期推移質(zhì)沖刷磨損，還有待在今后的運(yùn)行中檢驗(yàn)。?