混凝土在地下高水頭洞室群封堵中的應(yīng)用

隋 偉，黃如卉

（1.吉林大學(xué)，吉林長春130000；2.中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，吉林長春130061）

混凝土在地下高水頭洞室群封堵中的應(yīng)用

隋 偉1,2，黃如卉2

（1.吉林大學(xué)，吉林長春130000；2.中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，吉林長春130061）

原豐滿泄洪放空洞巖塞爆破1∶2模型試驗洞群位于水下30m深處，洞群布置復(fù)雜，且多洞室均相互連通，如采用常規(guī)水下混凝土封堵方案，施工實施難度極大，封堵混凝土工程量巨大，工期長。通過不同坍?dāng)U度及流動性水下自密實不分散混凝土的設(shè)計，結(jié)合臨時封堵體和永久封堵體的局部封堵設(shè)計結(jié)構(gòu)，完成模型試驗洞的封堵處理，截斷水流通道。

水下混凝土；地下高水頭；洞室群；封堵

1 項目概況

豐滿水電站全面治理（重建）工程泄洪兼導(dǎo)流洞進(jìn)口明挖施工過程中，發(fā)現(xiàn)開挖區(qū)巖體內(nèi)存在孔洞，經(jīng)地質(zhì)勘查、對豐滿水電站前期建設(shè)情況資料收集、分析，證實在泄洪兼導(dǎo)流洞進(jìn)口明挖開挖區(qū)內(nèi)布置有原豐滿泄洪放空洞巖塞爆破1∶2模型試驗洞，該模型試驗洞從泄洪兼導(dǎo)流洞進(jìn)口明渠預(yù)留巖坎內(nèi)穿過，將庫水與巖坎后開挖區(qū)連通，造成巖坎后開挖工程無法在干地條件下施工，因此需要對該模型試驗洞進(jìn)行封堵處理，截斷水流通道。

2 技術(shù)方案

水下混凝土施工技術(shù)復(fù)雜，突出表現(xiàn)在澆筑前的準(zhǔn)備工作復(fù)雜、澆筑施工難度大，水下清基和水下立模等澆筑前準(zhǔn)備工作及水下澆筑的混凝土拌合物都必須克服水壓等影響。水下混凝土全要靠混凝土自重密實，依靠混凝土的流動性獲得平整表面。該工程水下混凝土封堵需要在30 m水深以下進(jìn)行，封堵完成后，封堵體最大需要承受40 m高水頭，這些均要求混凝土拌合物具有自密實性、良好的流動性、抗骨料離析性、較高強度及抵抗高水頭穩(wěn)定性。由于巖塞爆破1∶2模型試驗洞群位于水下30 m深處，洞群布置復(fù)雜，且多洞室均相互連通，如采用常規(guī)水下混凝土封堵方案，深水水下立模難度巨大，若采用人工潛水作業(yè)，其施工實施難度極大，同時帶來巨大人身安全隱患。不進(jìn)行水下立模，依靠水下混凝土的流動性將對所有洞室都進(jìn)行封堵，封堵混凝土工程量巨大，工期長。并且封堵混凝土位于進(jìn)口明挖區(qū)的部分后期還要挖除，起不到封堵作用，并造成不必要的浪費。

根據(jù)上述要求，這次局部盲堵封堵體將分成兩部分，兩端為臨時封堵體，中部為永久封堵體。首先在地面鉆豎井，與洞群封堵段洞體相接，進(jìn)行臨時封堵體的水下澆筑施工，臨時封堵體形成后兼做模板使用，在臨時封堵體的保護(hù)下，采用常規(guī)導(dǎo)管法水下混凝土澆筑施工方式，進(jìn)行中部永久封堵體的水下澆筑施工，最終形成完整的局部封堵體結(jié)構(gòu)。臨時封堵體作為整體封堵體的一部分，與永久封堵體共同作用。

施工順序：

3 水下混凝土原材料

細(xì)骨料：采用細(xì)度模數(shù)為2.6～2.9天然中砂；

粗骨料：采用質(zhì)地堅硬、清潔、級配良好，粒徑為5～10 mm天然礫石料；

水泥：P.O 42.5水泥；

粉煤灰：采用吉林熱電廠Ⅰ級粉煤灰；

減水劑：緩凝型高效減水劑；

水下不分散劑：UWB-II型。

4 混凝土技術(shù)性能指標(biāo)

水下不分散混凝土具有強抗分散性、優(yōu)良的保水性、良好的流動性、凝結(jié)時間長、環(huán)境污染小等特點。水下抗分散混凝土作為混凝土的一種，擁有普通混凝土一樣的性能指標(biāo)，但因其自身的特點，使用環(huán)境的特殊性，所以要具有其他普通混凝土不具有的特殊性能指標(biāo)，主要包括：流動性指標(biāo)、抗分散性指標(biāo)、強度性能指標(biāo)等。

封堵材料采用水下自密實不分散混凝土，水下混凝土按使用要求分為Ⅰ序混凝土及Ⅱ序混凝土，兩種混凝土性能應(yīng)滿足表1、2技術(shù)要求。

表1 Ⅰ序混凝土材料性能要求

表2 Ⅱ序混凝土材料性能要求

5 混凝土配合比設(shè)計及性能試驗結(jié)果

5.1 臨時封堵體水下混凝土

這次采用水下自密實不分散混凝土澆筑作為臨時封堵體，臨時封堵體兼做模板使用，為使臨時封堵體澆筑限制在較小范圍內(nèi)達(dá)到節(jié)省材料的目的。水下混凝土除應(yīng)具備抗分散性、自密實性等特點外，還應(yīng)具有小坍?dāng)U度成型后具有較陡的自流坡面等特點，自流坡面不緩于1∶4。根據(jù)上述要求，設(shè)計的小坍?dāng)U度水下自密實不分散混凝土配合比及性能試驗結(jié)果見表3、表4。

表3 Ⅰ序混凝土配合比

表4 Ⅰ序混凝土性能試驗結(jié)果

5.2 永久封堵體水下混凝土

永久封堵體采用常規(guī)水下自密實不分散混凝土，混凝土拌合物在水中澆筑時不分散、不離析，混凝土配合比基本保持不變，同時具有優(yōu)良的流動性，以保證混凝土灌入水下后，能夠自流平、自密實。這次永久封堵體水下自密實不分散混凝土對洞群進(jìn)行局部封堵，封堵體靠自重抵抗水壓力，保持穩(wěn)定，因此對混凝土強度要求不高。根據(jù)上述要求，設(shè)計的水下自密實不分散混凝土配合比及性能試驗結(jié)果見表5、表6。

表5 Ⅱ序混凝土配合比

表6 Ⅱ序混凝土性能試驗結(jié)果

試驗結(jié)果表明，摻入水下不分散劑會增加混凝土拌合物的黏聚性，混凝土流動性隨著水下不分散劑摻量的增加而變小，而混凝土的抗分散性隨著水下不分散劑摻量的增大而增大，但超過一定值后，增量很小。永久封堵體要求混凝土具有較大的流動性和坍?dāng)U度，因此，摻入適量的優(yōu)質(zhì)粉煤灰能很好的改善混凝土流動性和降低混凝土流動性歷時損失，且對混凝土后期強度增長有利。

6 水下混凝土澆筑注意事項

1）混凝土澆筑之前，通過下料孔使用高壓風(fēng)對下料孔底部平洞及巖塞口基礎(chǔ)面進(jìn)行沖洗，要求清洗至盡可能大的范圍。

2）混凝土拌合物運至灌注地點時，檢查其均勻性和坍落度，符合要求后方可使用。

3）首批混凝土拌合物下落后，混凝土應(yīng)及時連續(xù)灌注。在灌注過程中，保證導(dǎo)管下口始終埋在混凝土中。

4）首批混凝土若埋深不足，混凝土下灌后不能埋沒導(dǎo)管底口，將導(dǎo)致水從導(dǎo)管底口進(jìn)入。若出現(xiàn)這種導(dǎo)管入水現(xiàn)象應(yīng)立即將導(dǎo)管提出，將散落在孔底的混凝土拌合物用高壓水清出下料孔底位置。

5）首批混凝土灌注正常后必須連續(xù)進(jìn)行，不得中斷，否則，先灌入的混凝土達(dá)到初凝將阻止后灌入的混凝土從導(dǎo)管中流出，造成堵管。同時，在灌注過程中，應(yīng)經(jīng)常用測錘探測混凝土面的上升高度，并適時提升、逐級拆卸導(dǎo)管，保持導(dǎo)管的合理埋深。

7 結(jié) 語

小坍?dāng)U度水下自密實不分散混凝土在原豐滿泄洪放空洞巖塞爆破1：2模型試驗洞封堵中進(jìn)行了成功的應(yīng)用，封堵工程施工快速、簡便易行，封堵效果良好，保障了豐滿水電站全面治理（重建）工程泄洪兼導(dǎo)流洞進(jìn)口明挖的正常施工，確保豐滿水電站全面治理（重建）工程的總體施工進(jìn)度。

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2016-04-28