瀑布溝水電站泄洪洞硅粉混凝土襯砌施工及其質(zhì)量控制

冉 蓉，潘紅嶺

(中國水利水電第五工程局五分局，成都，610066)

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瀑布溝水電站泄洪洞硅粉混凝土襯砌施工及其質(zhì)量控制

冉 蓉，潘紅嶺

(中國水利水電第五工程局五分局，成都，610066)

在瀑布溝水電站泄洪洞洞室硅粉混凝土施工中，由于泄洪洞運行期間高流速水流作用，混凝土不僅需要滿足強度指標(biāo)，更對其耐磨、耐沖刷有非常嚴(yán)格要求。為了滿足設(shè)計要求及適應(yīng)現(xiàn)場施工，經(jīng)過多次對硅粉混凝土襯砌、養(yǎng)護及缺陷修補等施工方法的研究討論，且在施工過程中不斷改進(jìn)，取得一定成效。

高流速水頭 硅粉混凝土施工 養(yǎng)護 缺陷處理 瀑布水電站 泄洪洞

1 工程概述

瀑布溝水電站泄洪洞工程位于瀑布溝水電站左岸，是瀑布溝水電站主要的泄洪建筑物之一。泄洪洞為無壓洞，總長2026.318m，進(jìn)口底高程795.00m，出口底高程677.89m，縱坡5.8%。泄洪洞最大泄洪流量3412m3/s，最大流速42m/s。由于溢洪道高程較高，瀑布溝水庫在低水位時主要使用泄洪洞泄洪，泄洪洞泄流量巨大，泄洪功率極大，因此泄洪洞襯砌混凝土抗沖耐磨問題非常突出。在泄洪洞結(jié)構(gòu)設(shè)計時，邊墻和底板襯砌選擇C50抗磨蝕高強硅粉混凝土，頂拱采用C25普通混凝土。

2 施工方法

泄洪洞洞身混凝土襯砌采取先襯砌邊頂拱，然后襯砌底板的順序進(jìn)行施工。

2.1 模板施工

邊頂拱襯砌采用2套邊頂拱鋼模臺車，上游1#邊頂拱臺車長10.5m，下游2#邊頂拱臺車長12.0m。下游2#邊頂拱臺車襯砌一定長度后安排底板混凝土澆筑，底板約50m長作為一倉進(jìn)行澆筑。每套鋼模臺車配備1臺鋼筋臺車進(jìn)行油煙清洗及鋼筋安裝施工。鋼模臺車形式及制作尺寸見圖1。鋼模臺車第一倉襯砌使用前必須經(jīng)過驗收，模板上的銹癍、油漆應(yīng)采用鋼絲刷清理干凈，板縫修補合格、制作尺寸符合要求，驗收合格后涂刷脫模劑。鋼模臺車就位應(yīng)由測量進(jìn)行控制驗收。

圖1 襯砌臺車斷面示意

2.2 臺車軌道施工

由于鋼模臺車及鋼筋臺車的軌道安裝高程為底板過水面以下50cm，同時由于鋼模臺車重量大(1#邊頂拱臺車總重120t，2#邊頂拱臺車總重150t)，且泄洪洞底板地質(zhì)超挖較嚴(yán)重，因此不能直接在石渣上敷設(shè)襯砌臺車的枕木及軌道，以免臺車發(fā)生沉降位移，使邊頂拱襯砌質(zhì)量無法保證。

為保證臺車軌道的順利延伸及臺車不沉降變形，同時又不影響交通通行，在進(jìn)行邊頂拱混凝土襯砌前，對底板采取了如下處理措施：

底板中間預(yù)留6.0m通道，左右兩邊出渣并欠挖處理，然后進(jìn)行超填混凝土澆筑至底板過水面以下50cm，以滿足軌道安裝要求；底板一期混凝土與二期C50硅粉混凝土施工縫采取鑿毛處理，并按設(shè)計通知設(shè)置φ20@50×50cm、L=1.0m(外露40cm)的連接插筋。底板分倉如圖2所示。

圖2 底板分倉示意

2.3 邊墻超挖部位施工

邊墻超挖面積較大、且超挖大于30cm以上、便于由下至上立模的位置，采取組合剛模板支立，回填澆筑C25常態(tài)混凝土。施工縫面采取鑿毛，并按設(shè)計通知設(shè)置連接插筋。位置在3m以上的超挖，由于支立模板及加固存在較大困難，采取與結(jié)構(gòu)混凝土一起澆筑的方法處理。

2.4 冷卻水管埋設(shè)

邊墻厚150cm～200cm，每側(cè)邊墻布置2排冷卻水管；邊墻厚度100cm～150cm(不包含150cm)，每側(cè)邊墻布置1排冷卻水管；邊墻厚度為50cm不設(shè)冷卻水管。

冷卻水管采用鋼管，內(nèi)徑φ25.3mm、間距0.8m，在混凝土初凝4～5h后采用地下水通水冷卻，水溫低于16℃，通水時間不少于8d。流量0.8m3/s冷卻水管布置形式見圖3。

2.5 止水施工

根據(jù)設(shè)計圖紙及選定的施工方法，泄洪洞洞身混凝土襯砌采取先邊頂拱后底板的施工順序。邊頂拱施工縫由鋼模臺車襯砌段長決定，約100m設(shè)置一道結(jié)構(gòu)縫，施工逢及結(jié)構(gòu)縫均埋設(shè)651型橡膠止水帶(400mm×10mm)；底板約50m作為一倉進(jìn)行澆筑，結(jié)構(gòu)逢與邊墻保持一致，埋設(shè)651型橡膠止水帶(400mm×10mm)；后澆底板與邊墻之間形成的縱向施工縫，埋設(shè)遇水膨脹止水條(30mm×20mm)。

2.6 混凝土澆筑

2.6.1 混凝土拌和

混凝土拌和采取HZS90站集中拌和，硅粉混凝土的總拌合時間不少于180s。

采用硅粉濕摻工藝，修建2座12m3硅粉池(直徑3.0m，高1.8m)預(yù)先浸泡硅粉，輪換使用。為了有效解決硅粉浸泡過程中的沉淀問題，每個硅粉池安裝1臺電動葉片式攪拌裝置連續(xù)工作，帶動硅粉漿液不停地流動。

圖3 冷卻水管布置示意

2.6.2 施工配合比

C50硅粉混凝土施工配合比采用設(shè)計院提供的推薦配合比(見表1)。

表1 C50硅粉混凝土施工配合比

2.6.3 混凝土運輸

混凝土采用罐車水平運輸。由于硅粉混凝土較粘稠，且塌落度損失速度較快，為避免坍落度損失，應(yīng)避免提前在站內(nèi)拌料存儲。

2.6.4 混凝土振搗

混凝土入倉時，嚴(yán)格控制混凝土下料高度，防止混凝土骨料分離。

為減少混凝土澆筑過程中的表面氣泡，減少高流速水道的氣蝕源，嚴(yán)格控制混凝土鋪料層厚及振搗厚度，一次鋪料厚度控制在30cm～50cm，以防止氣泡排除困難。混凝土振搗采用70軟軸棒進(jìn)行，并在鋼模臺車上設(shè)3.5kW附著式振搗器輔助振搗?；炷琳駬v過程中，應(yīng)配備專人在模板外輕敲模板，幫助氣泡排出，并適當(dāng)延長振搗時間。

2.6.5 混凝土鑿毛

底板一期超填混凝土初凝后終凝前，采用高壓水沖毛，沖毛壓力0.1MPa～0.2MPa，以沖去混凝土表面的浮皮與灰漿并微露粗砂或小石為準(zhǔn)，縫面沖洗干凈后進(jìn)行養(yǎng)護，邊頂拱混凝土澆筑完成后，可由下至上拆除堵頭模板，采用人工鑿毛，去除混凝土表面浮皮，小石半露。

2.6.6 混凝土養(yǎng)護

底板一期超填混凝土采用灑水養(yǎng)護，底板結(jié)構(gòu)硅粉混凝土采用灑水+草袋覆蓋養(yǎng)護，邊頂拱采用養(yǎng)護劑及長流水養(yǎng)護。邊頂拱襯砌臺車脫模后，用噴霧器將養(yǎng)護劑(Quad Cure)均勻噴淋在混凝土表面，形成養(yǎng)護薄膜，對混凝土起到養(yǎng)護和硬化的作用，同時提高混凝土的強度、防塵、耐磨性能。多次噴淋的養(yǎng)硬效果比一次性噴完用量的養(yǎng)硬效果要好，用量為5m2/L。在噴灑養(yǎng)護劑的同時，結(jié)合安裝長流水管道進(jìn)行長流水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間28d。長流水養(yǎng)護方法具體如圖4。

圖4 泄洪洞邊墻長流水養(yǎng)護布置示意

3 混凝土缺陷處理措施

在施工中難免出現(xiàn)一些混凝土表面缺陷，包括裂縫、氣孔、麻面、蜂窩、錯臺、表面凹凸、模板固定留下的定位銷孔、以及殘留鋼筋頭等，處理措施如下。

3.1 升坎的鑿除和磨平

根據(jù)平整度控制標(biāo)準(zhǔn)，對升坎高度超過標(biāo)準(zhǔn)要求的，先以風(fēng)鎬或鑿毛釬鑿除，預(yù)留0.5cm～1.0cm保護層，再用手持電動砂輪打磨平整；對鑿除深≤2cm的部位，不得錘擊，用砂輪磨平即可。

3.2 蜂窩、麻面的鑿除和填補

對蜂窩、麻面先進(jìn)行鑿除，再將填補面清洗干凈，涂刷相應(yīng)的環(huán)氧粘結(jié)劑和環(huán)氧砂漿，補后壓實抹平，達(dá)到一定強度后用砂輪磨平。對混凝土表面氣孔，先鑿成深度不小于2cm的坑，再用環(huán)氧砂漿填補。對上述兩類缺陷的處理原則是：“多磨少補，寧磨不鑿”，盡量不損壞建筑物表面混凝土的完整性，以確保工程質(zhì)量。

3.3 凹陷部位的填補

首先對混凝土凹陷部位基礎(chǔ)表面進(jìn)行處理，

清除基面上的乳皮、水泥凈漿表層或松動顆粒等，使表面外露新鮮骨料。然后在處理好的混凝土基面上用毛刷均勻地涂刷一薄層底涂，盡可能做到薄而均勻、不流淌、不漏刷，必須等底涂表干后方可進(jìn)行環(huán)氧砂漿涂抹。

3.4 表面殘留物處理

表面殘留的砂漿要求鏟除刮平，露在表面不用的埋件、鋼筋頭，人工挖混凝土2cm后割除，并用環(huán)氧砂漿填平。

4 硅粉混凝土施工質(zhì)量控制

針對泄洪洞工程的重要性和硅粉混凝土的特性，在泄洪洞工程的施工中，采取以下專項措施保證混凝土施工質(zhì)量。

4.1 為保證新澆硅粉混凝土與巖石、老混凝土更好的粘結(jié)，洞壁及洞頂?shù)挠蜔煵捎脟姙B-80碳污清洗劑進(jìn)行全段面清洗。

4.2 對于厚度大于0.5m的襯砌段，在混凝土內(nèi)埋設(shè)冷卻水管控制混凝土絕熱溫升。

4.3 為降低混凝土拌和時出機口溫度，滿足夏季骨料遮陰、預(yù)濕的要求，同時為控制骨料的含水率，滿足雨天的施工需要，拌和站骨料倉及配料機料斗搭設(shè)防護棚，防護棚采用彩鋼瓦鋼行架結(jié)構(gòu)。骨料倉安裝噴霧水管及噴頭，夏天噴霧對骨料冷卻、預(yù)濕。

4.4 采用濕摻工藝，保證添加的硅粉均勻地分布到混凝土中，保證硅粉混凝土的性能。同時，濕摻硅粉工藝可以解決干摻硅粉拌制的混凝土裂縫多的弊端。

4.5 泄洪洞進(jìn)口底板高程795.00m，出口底板高程677.89m，高差117.11m。洞內(nèi)空氣對流速度較快，易造成新澆混凝土表面失水加快，引發(fā)混凝土裂縫，采取在泄洪洞出口搭設(shè)擋風(fēng)門的措施解決。擋風(fēng)門采用鋼管搭設(shè)骨架，層板封閉，中間設(shè)5.0m(寬)×4.5m(高)通行門。

4.6 澆筑過程中質(zhì)量檢查由施工隊質(zhì)檢員負(fù)責(zé)，做到不合格的料不入倉，嚴(yán)禁在混凝土中加水，入倉時做到骨料無集中現(xiàn)象；并加強平倉，使混凝土粗骨料均勻分布于砂漿中，平倉后及時振搗密實，不漏振與過振；止水附近應(yīng)更加精心施工，做到無粗骨料集中現(xiàn)象，止水不變形、不錯位。

4.7 高溫季節(jié)和冬季施工，試驗室要加強各種材料和混凝土溫度監(jiān)測，質(zhì)量部負(fù)責(zé)檢查各項溫控措施落實情況。夏季混凝土施工要采取溫控措施，冬季混凝土的施工則要采取可靠的保溫措施。

4.8 為保證硅粉混凝土的養(yǎng)護質(zhì)量，邊頂拱采用噴養(yǎng)護劑(Quad Cure)及長流水相結(jié)合進(jìn)行養(yǎng)護。

4.9 襯砌臺車定期及時清理，涂刷脫模劑(Thrift KoteE)。脫模劑為水基材料，涂刷在模板表面，不但能保證脫模效果優(yōu)良，而且能防止模板生銹，使用后模板和混凝土表面不留殘物、污點，并減少麻面的出現(xiàn)，保證混凝土的外觀質(zhì)量。

4.10 及時消除硅粉混凝土澆筑后出現(xiàn)的細(xì)微干縮裂紋，防止發(fā)展成裂縫，在泄洪洞底板混凝土澆筑施工中尤應(yīng)注意。采取復(fù)振壓面施工工藝，可以使已經(jīng)出現(xiàn)的干縮裂紋閉合，從而減少高標(biāo)號硅粉混凝土的裂縫。

5 結(jié)語

泄洪洞混凝土表面為高速過流面，混凝土表面必須盡可能平整光滑、無缺陷。泄洪洞運行時混凝土表面的不平整度缺陷，諸如錯臺、凹坑、表面波狀起伏、殘留鋼筋頭、裂縫等，在高速水流作用下，將引起局部挑流、繞流和分離，造成負(fù)壓和劇烈的水流脈動，促使出現(xiàn)空化和空蝕，極易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞。而且，挾砂石水流對過水建筑物表面的沖擊與磨損破壞是很嚴(yán)重的，混凝土表面的缺陷無疑會降低其抗沖耐磨強度，使表面不平整度惡化，從而加劇空蝕與磨損。因此，采取合理有效的施工方法及對缺陷的處理措施，能夠保證混凝土施工質(zhì)量及后期洞室運行安全。

冉 蓉(1977-)，男，陜西渭南人，西安理工大學(xué)水利水電工程專業(yè)，學(xué)士，工程師，從事水利水電工程施工管理工作；

潘紅嶺(1986-)，男，河南濮陽人，助工，從事水利水電工程施工管理工作。

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2095-1809(2015)03-0072-04