大崗山泄洪洞挑坎抗沖耐磨混凝土施工技術(shù)

雷 文

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，成都，610081)

大崗山泄洪洞挑坎抗沖耐磨混凝土施工技術(shù)

雷 文

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，成都，610081)

大崗山水電站泄洪洞出口挑坎抗沖耐磨混凝土技術(shù)要求高，施工難度大，大面積硅粉混凝土施工裂縫控制是世界難題。本文介紹了該挑坎面層抗磨耐沖混凝土配合比設(shè)計(jì)、分倉(cāng)、抹面、溫控等關(guān)鍵工序，取得了滿意的成果，可為類似工程參考。

泄洪洞挑坎 抗沖耐磨混凝土 施工技術(shù) 大崗山水電站

1 工程概況

大崗山水電站壩址位于四川省大渡河中游上段雅安市石棉縣挖角鄉(xiāng)境內(nèi)，電站樞紐主要由攔河混凝土雙曲拱壩、泄洪消能建筑物、引水發(fā)電建筑物等組成，最大壩高210.00m，電站裝機(jī)容量2600MW(4×650MW)。

泄洪洞出口挑坎底部高程990.00m、頂部高程1005.79m，挑坎左側(cè)邊墻(樁號(hào)1+077.5m～1+134.52m)，頂部高程1006.96m，挑坎右側(cè)邊墻(樁號(hào)1+077.5m～1+152.50m)，頂部高程1015.79m。挑坎前接無(wú)壓泄洪洞為平段，起點(diǎn)底高程為990.00m。出口挑坎面層結(jié)構(gòu)線立面由8m長(zhǎng)直線和半徑為150m的圓弧組成，從樁號(hào)1+085.50m開始起弧，挑坎面沿左右兩側(cè)邊墩為圓弧段R=150m，左側(cè)角度17.53°，右側(cè)角度26.53°。

桃坎抗沖耐磨混凝土工程具有以下特點(diǎn)：

(1)泄洪洞泄流量達(dá)3503m3/s，流速高達(dá)42m/s，因此對(duì)過(guò)流面抗沖耐磨混凝土表面平整度和光滑度的要求非常高?；炷帘砻嫫秸劝凑?mm/2m控制；

(2)泄洪洞出口挑坎面層立面結(jié)構(gòu)線由8m長(zhǎng)直線和半徑為150m的圓弧組成，圓弧角度從17.53°～26.53°漸變，平面上寬度自小樁號(hào)16.32m擴(kuò)散為24.0m，挑坎面層硅粉混凝土結(jié)構(gòu)為圓弧雙向漸變結(jié)構(gòu)，體形控制難度大；

(3)泄洪洞挑坎順?biāo)鞣较驗(yàn)?7m，最大寬度為24m，面層抗沖耐磨混凝土厚度為1m，混凝土標(biāo)號(hào)為C9050W6F100硅粉混凝土。由于底板為高標(biāo)號(hào)薄板結(jié)構(gòu)，塊體尺寸大，施工期內(nèi)部溫度控制和防裂施工難度大；

(4)挑坎面層硅粉混凝土結(jié)構(gòu)為圓弧雙向漸變結(jié)構(gòu)，采用翻模施工工藝，翻模時(shí)間難以掌握，收面難度大。

2 泄洪洞挑坎面層混凝土配合比設(shè)計(jì)

C9050W6F100混凝土的膠凝材料，采用嘉華中熱42.5#水泥，濤峰I級(jí)粉煤灰(摻量20%)、東藍(lán)星硅粉(摻量5%)、江蘇博特的JM-PCA聚羧酸高性能減水劑(摻量為水泥用量的0.9%)、山東華偉銀凱的NOF-AE引氣劑(摻量為水泥用量的0.4/萬(wàn))，引氣劑的摻量可根據(jù)混凝土含氣量的情況調(diào)高0.1/萬(wàn)～0.2/萬(wàn)。泵送混凝土泵送時(shí)的坍落度控制為15±1cm，出機(jī)坍落度為不大于20cm。具體的出機(jī)坍落度控制應(yīng)根據(jù)運(yùn)輸試驗(yàn)確定，并盡量采用滿足施工要求的最小坍落度；常態(tài)混凝土澆筑時(shí)坍落度7cm～9cm，出機(jī)坍落度不大于16cm，現(xiàn)場(chǎng)混凝土坍落度應(yīng)該根據(jù)運(yùn)輸方式調(diào)整出機(jī)坍落度的控制標(biāo)準(zhǔn)，盡量采用滿足施工要求的最小坍落度控制標(biāo)準(zhǔn)。(二級(jí)配粉煤灰硅粉混凝土施工配合比見表1，其混凝土拌和物性能見表2。

表1 二級(jí)配C9050粉煤灰硅粉混凝土施工配合比

施工方式配制強(qiáng)度(MPa)水膠比膠材用量(kg/m3)砂率(%)每方混凝土用量(kg/m3)水水泥粉煤灰硅粉砂石JM-PCANOF-AE常態(tài)591033379381252847619718117234110015泵送5910334154051373118321738108737350017

注：混凝土配合比按絕對(duì)體積法進(jìn)行計(jì)算，含氣量為3%。

表2 二級(jí)配粉煤灰硅粉混凝土拌合物性能

施工方式水膠比膠材用量(kg/m3)砂率(%)含氣量(%)坍落度(cm)/損失率(%)030min60min90min常態(tài)0333793825160/0128/20057/644/泵送03341540520195/0160/179145/256120/385

3 挑坎面層混凝土澆筑施工

3.1 挑坎面層混凝土施工方法

出口挑坎面層混凝土(泄)1+077.5m～1+099.5m段采用無(wú)面模工藝(該段坡度較小，直接根據(jù)收面軌高程收面)，(泄)1+099.5m～1+152.5m段采用翻模工藝。倉(cāng)面采用全新普通鋼模板(P3015)拼裝，局部采用木模板拼縫，模板采用“內(nèi)拉內(nèi)撐”的支撐型式，每個(gè)翻模單元?jiǎng)澐譃?.9m×1.5m的小區(qū)域。澆筑時(shí)按1.2m×1.5m間排距開一個(gè)0.6m×1.5m(2塊P3015模板大小)的進(jìn)料孔，在端頭區(qū)域應(yīng)加密設(shè)置振搗孔，保證振搗密實(shí)?；炷翝仓r(shí)應(yīng)從小樁號(hào)向大樁號(hào)逐步推進(jìn)?？紤]到陡坡上抹面人員無(wú)法站立的情況，擬在陡坡上按照一定間距設(shè)置繩梯，繩子上掛三角木，下面鋪設(shè)保溫被，從而完成抹面工作。鋼筋主要采用吊車吊裝至倉(cāng)號(hào)，人工安裝?；炷敛捎玫途€拌合系統(tǒng)供料，入倉(cāng)后采用φ50mm或φ70mm振搗棒振搗。

3.2 挑坎面層混凝土分倉(cāng)

出口挑坎最大長(zhǎng)度為75m，考慮硅粉混凝土溫控要求高，出口挑坎面層混凝土分為5倉(cāng)澆筑。第Ⅰ倉(cāng)為(泄)1+077.5m～1+088.5m段(11m長(zhǎng)，無(wú)面模施工區(qū)域)；第Ⅱ倉(cāng)為(泄)1+088.5m～1+099.5m段(11m長(zhǎng)，無(wú)面模施工區(qū)域)；第Ⅲ倉(cāng)為(泄)1+099.5m～1+113.5m段(14m長(zhǎng)，翻模施工區(qū)域)；第Ⅳ倉(cāng)為(泄)1+113.5m～1+127.5m段(14m長(zhǎng)，翻模施工區(qū)域)；第Ⅴ倉(cāng)為(泄)1+127.5m～1+152.5m段(最長(zhǎng)邊25m，翻模施工區(qū)域)。分倉(cāng)方式見圖1。

圖1 挑坎面層混凝土分倉(cāng)示意

3.3 挑坎面層混凝土入倉(cāng)

出口挑坎硅粉混凝土全部采用常態(tài)混凝土入倉(cāng)，面層混凝土澆筑時(shí)，第Ⅰ、Ⅱ倉(cāng)混凝土采用6m3/9m3混凝土罐車運(yùn)輸，0.5m3長(zhǎng)臂反鏟入倉(cāng)，第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ倉(cāng)(翻模區(qū)域)混凝土采用泵機(jī)入倉(cāng)。

3.4 挑坎面層混凝土施工縫處理

出口挑坎面層混凝土分為5倉(cāng)，共設(shè)置4道橫向施工縫。施工縫部位應(yīng)設(shè)置銅止水、并縫筋、鍵槽等。

挑坎底板大體積混凝土與面層混凝土接縫部位(1+109.91m～1+152.5m段)已布置縫面插筋，參數(shù)為：φ20mm，L=2m，間距1.0m，外露1.0m。(泄)1+077.5m～1+109.91m段尚未布置縫面插筋。

3.5 模板安裝

出口挑坎面層混凝土主要采用翻模工藝施工，采用“內(nèi)拉內(nèi)撐”的支撐形式，便于氣泡的排出和輔助拉桿孔的修補(bǔ)。模板采用全新普通鋼模板(P3015)拼裝為主，木模補(bǔ)縫。采用翻模施工，模板鋪設(shè)在頂撐的上方，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況適當(dāng)架設(shè)。每個(gè)翻模單元?jiǎng)澐譃?.9m×1.5m。拉桿采用φ14mm鋼筋，與φ20mm錐形套連接，翻模后錐形套取出。

(1)翻模鋪裝及圍柃：翻模采用P3015模板鋪裝，模板拼縫盡量保持在同一水平面，以有利于翻模及抹面強(qiáng)度的控制。

(2)拉桿布置：翻模區(qū)域面層模板拉桿間距1.2m，排距0.6m，每個(gè)翻模單元布置4根拉桿，拉桿與底板插筋根部焊接牢固，采用φ20mm錐形套穿過(guò)模板。兩側(cè)端頭模板拉桿間排距0.6m×0.6m。

3.6 刮面軌安裝

3.6.1 刮面軌設(shè)置。第Ⅰ、Ⅱ倉(cāng)采用φ20mm圓鋼制作刮面軌收面，刮面軌沿順?biāo)鞣较虿贾?間距2.0m,共布置9組；局部間排距可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際予以調(diào)整。第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ倉(cāng)翻模區(qū)域，直接進(jìn)行人工抹面收光。

3.6.2 刮面軌T型架制作。刮面軌T型架下方車絲，鋼筋網(wǎng)上焊接螺帽，將T型架擰入螺帽并調(diào)節(jié)好高程。T型架按照1.5m間距布置，在抹面完成后，擰出螺帽，螺帽擰出時(shí)禁止左右晃動(dòng)T型架，避免在混凝土面形成一個(gè)錐形坑，影響質(zhì)量成型。

3.6.3 刮面軌控制要點(diǎn)。安裝前測(cè)量放樣定位；(2)安裝過(guò)程測(cè)量隨時(shí)檢查糾偏；(3)安裝完畢后測(cè)量整體校核確保無(wú)誤，并設(shè)置檢測(cè)控制點(diǎn)；(4)澆筑過(guò)程測(cè)量定時(shí)校核檢測(cè)控制點(diǎn)誤差，隨時(shí)予以修正。

3.7 混凝土澆筑

混凝土澆筑主要采用2臺(tái)泵機(jī)/長(zhǎng)臂反鏟入倉(cāng)，4道溜筒(溜槽)輔助入倉(cāng)，澆筑時(shí)按1.2m×1.5m間排距開一個(gè)0.6m×1.5m(2塊P3015模板大小)的進(jìn)料孔，保證振搗密實(shí)。溜筒(溜槽)以導(dǎo)管出口為中心搭設(shè)，混凝土通過(guò)溜筒(溜槽)入倉(cāng)。溜筒(溜槽)底部距待澆混凝土面高度不大于1.5m，硅粉混凝土澆筑時(shí)應(yīng)盡量減小，以有效控制溫度裂縫。

3.8 翻模抹面

3.8.1 翻模抹面時(shí)間。翻模抹面時(shí)機(jī)非常重要，翻模過(guò)早，混凝土易坍塌浪費(fèi)大量人工、材料；翻模過(guò)晚，混凝土初凝，無(wú)法取出刮面軌，影響收面質(zhì)量。由于混凝土連續(xù)幾天澆筑，環(huán)境氣溫、風(fēng)力等因素對(duì)混凝土的初凝時(shí)間影響較大，翻模時(shí)間控制在振搗完成后3h左右(具體翻模時(shí)間根據(jù)環(huán)境溫度確定)，拆?；炷辆酀仓嫘泵婢嚯x1.8m以上，以確保翻模后混凝土體型保持不變和表面仍具有可塑性。翻模前，采取開觀察孔或試翻的方式檢查混凝土，確定是否達(dá)到最佳翻模時(shí)機(jī)。

3.8.2 抹面施工。翻模后將錐形套取出，并采用原混凝土填補(bǔ)坑槽，在混凝土初凝前進(jìn)行人工抹面。首先在翻模后利用全站儀復(fù)核面部混凝土結(jié)構(gòu)體型，然后采用4m靠尺檢查其平整度，等混凝土表面用手輕按有明顯凹陷時(shí)，采用抹光機(jī)收面，最后人工抹面收光。抹面施工是混凝土質(zhì)量控制的關(guān)鍵工序，施工過(guò)程由質(zhì)量部及測(cè)量人員全程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，做好體型控制及收面質(zhì)量。

3.9 養(yǎng)護(hù)及成品混凝土保護(hù)

混凝土澆筑完成12～18h后，應(yīng)采取保溫保濕措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。在混凝土溫升階段(0～3d齡期)，采用一層土工布覆蓋并少量淋水養(yǎng)護(hù)；混凝土內(nèi)部溫度開始下降(第4d齡期開始)時(shí)，在土工布表面覆蓋一層聚乙烯薄膜，保持混凝土表面濕潤(rùn)，其上覆蓋3cm厚的聚苯乙烯泡沫卷材進(jìn)行全面保護(hù)，直至竣工驗(yàn)收。

3.10 混凝土溫度控制

出水口挑坎流道表面硅粉混凝土允許最高溫度36℃、3～10月份澆筑溫度18℃，11～2月份自然澆筑。

通水冷卻主要用于控制混凝土最高溫度和內(nèi)外溫差在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。根據(jù)《泄洪洞混凝土溫控技術(shù)要求》以及大崗山水電站大渡河水文氣象資料，結(jié)合泄洪洞洞身溫控要求，在11～2月冷卻水管通≤18℃水7d，冷卻水流量25L/min～30L/min，每天降溫不宜超過(guò)1℃，實(shí)際通水流量、通水溫度可根據(jù)降溫速率適當(dāng)調(diào)整。

4 實(shí)施成果質(zhì)量檢測(cè)

4.1 混凝土結(jié)構(gòu)體形檢查

混凝土結(jié)構(gòu)體形采用全站儀檢查，挑坎底板共檢測(cè)230點(diǎn)，合格226點(diǎn)(±10mm控制)，合格率98.3%?；炷馏w形檢測(cè)成果統(tǒng)計(jì)見表3。

表3 混凝土形體偏差統(tǒng)計(jì)表

4.2 平整度檢測(cè)

泄洪洞工程混凝土過(guò)流面不平整度，采用2m靠尺檢查，共檢測(cè)216點(diǎn)，合格點(diǎn)數(shù)209點(diǎn)，合格率96.8%。平整度檢測(cè)成果統(tǒng)計(jì)見表4。

表4 混凝土不平整度檢測(cè)統(tǒng)計(jì)

4.3 通水效果評(píng)價(jià)

根據(jù)混凝土內(nèi)部溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果控制通水流量，使混凝土最高溫度、降溫速率、內(nèi)外溫差均滿足設(shè)計(jì)要求。挑坎底板溫度變化過(guò)程見圖2。

圖2 挑坎混凝土內(nèi)部溫度變化過(guò)程曲線

5 結(jié)語(yǔ)

大崗山水電站泄洪洞出口挑坎面層抗沖耐磨混凝土施工，從合理分倉(cāng)入手，采用翻模分塊澆筑，加強(qiáng)施工過(guò)程控制，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求做好養(yǎng)護(hù)保溫工作，裂縫得到了有效控制，混凝土結(jié)構(gòu)體型及平整度控制達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)。該工程經(jīng)過(guò)一個(gè)汛期的沖刷過(guò)流后，泄洪洞挑坎未出現(xiàn)任何質(zhì)量問(wèn)題，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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