HF混凝土在古瓦水電站導(dǎo)流洞施工中的應(yīng)用

王 波， 邵 芳， 王 玲

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

1 概 述

古瓦水電站首部樞導(dǎo)流放空洞全長894.24 m，流速為32 m/s。其中圓形斷面洞段長425 m，圓形開挖半徑為4.15～4.35 m，襯砌厚度為50 cm、60 cm兩種，布置雙層鋼筋，襯后半徑為3.6 m；0+000～0+010為方變圓，0+010～0+098為圓型段，0+098～0+108為檢修豎井前漸變段，0+108～0+121.25為檢修閘門豎井段，0+121.25～0+131.25為檢修閘門豎井后漸變段，0+131.25～0+425為圓形段； 0+175.65～0+266.65(91 m)為彎段，轉(zhuǎn)彎半徑R=100 m，0+425～0+435為漸變段，由圓變城門洞型，襯砌厚度為60 cm，布置雙層鋼筋。0+457～0+894.24(437.24 m)為城門洞型段，襯砌厚度為50 cm、60 cm，布置雙層鋼筋，襯砌后凈空尺寸為5.5 m×6.5 m(寬×高)。

根據(jù)招標(biāo)文件要求，導(dǎo)流放空洞的混凝土為抗沖耐磨混凝土，其混凝土骨料級配為二級配，設(shè)計強度等級為C40，坍落度為12～16 cm，抗沖耐磨指標(biāo)為1 h/kg·m-2。在施工過程中，項目部根據(jù)古瓦水電站現(xiàn)場實際情況，為加快施工進度，將原設(shè)計方案中的硅粉抗沖耐磨混凝土改為施工更為方便的HF抗沖耐磨混凝土。HF高強耐磨粉煤灰混凝土具有水泥用量低、抗沖耐磨性能好的特點，適用于抵抗高速水流破壞的抗沖耐磨護面。古瓦水電站導(dǎo)流放空洞為高流速隧洞，隧洞邊頂拱與底板混凝土有抗沖耐磨要求，故對導(dǎo)流放空洞混凝土采用了60 cm厚的HF抗沖耐磨混凝土。

2 抗沖耐磨混凝土原材料

2.1 水 泥

水泥采用普通硅酸鹽低堿P.0.42.5水泥，其物理力學(xué)性能見表1。從檢測結(jié)果看，其各項性能均符合規(guī)范和設(shè)計要求[1]。

2.2 砂石骨料

表1 水泥性能檢測表

細骨料選用產(chǎn)自拉瑪隆砂石料場的中粗砂，其含泥量為2.5%(標(biāo)準(zhǔn)值為≤3%)，細度模數(shù)為3.15，石粉含量為10.3%，泵送混凝土粗骨料級配為：中石∶小石=50∶50。[2]選用中粗砂比采用細砂拌制的混凝土用水量減少，從而減少了水泥用量，使水泥水化熱減少，降低了混凝土溫升，減少了混凝土收縮。

碎石選用拉瑪隆砂石料場的碎石，其含泥量為0.5%(標(biāo)準(zhǔn)值為≤1%)，針片狀顆粒含量為2%(標(biāo)準(zhǔn)值為≤15%)，針片狀顆粒較少且級配良好，能夠改善混凝土拌和物的和易性，減少用水量和水泥用量，進而降低了混凝土溫升。拌和用水采用工地生活用水。

2.3 粉煤灰

為改善混凝土的施工性能和耐久性，選用摻加Ⅰ級粉煤灰。摻入一定量的粉煤灰對降低水化熱、改善混凝土和易性有利，粉煤灰在混凝土中的摻量為22%[3，4]。

2.4 高效減水劑

外加劑選用四川吉龍化學(xué)建材有限公司生產(chǎn)的XL-BN緩凝高效減水劑，減水劑能夠有效改善混凝土和易性，減少拌和用水，降低水泥水化熱，同時對混凝土收縮有補償作用。

2.5 HF外加劑

在混凝土中摻入適量的HF外加劑能夠改善混凝土拌和物及其硬化后的性能，提高混凝土的抗沖耐磨性。古瓦水電站導(dǎo)流放空洞所用的HF粉由甘肅省電力技術(shù)有限公司生產(chǎn)。通過現(xiàn)場試驗檢測得知：HF外加劑和該工程所用的水泥有較好的相容性，可用于導(dǎo)流放空洞混凝土施工。HF外加劑最佳摻量的選擇采用廠家推薦的最佳摻量并通過現(xiàn)場試驗后確定，二級配泵送混凝土HF外加劑摻量為2.5%，三級配底板混凝土HF外加劑摻量為2%。

2.6 施工配合比

施工前對HF混凝土進行了現(xiàn)場復(fù)核試驗，底板試驗塊澆筑厚度為0.8 m，邊墻試驗塊澆筑高度為2 m，厚0.5 m。澆筑試驗均未布置鋼筋，試驗配合比見表2。

試驗得到的主要結(jié)論：①HF混凝土和易性較好，在入倉過程中混凝土粘結(jié)性較好，沒有出現(xiàn)骨料分離現(xiàn)象；②混凝土入倉后，采取靜置30～40 min后振搗和入倉后立即振搗兩種方法進行試驗，振搗后混凝土表面有少量的泌水，靜置一段時間后再進行混凝土收面；③HF混凝土收面較容易，與普通混凝土收面差別不大；③混凝土拆模后邊墻表面有少量氣泡且氣泡多集中在邊墻頂部，需要注意加強振搗，拆模后的混凝土沒有發(fā)現(xiàn)裂縫。

表2 HF抗沖耐磨混凝土施工配合比表

3 HF混凝土施工

3.1 測量放線

基礎(chǔ)清理干凈后進行測量放線，放出模板、鋼筋等的控制點并作好明顯的標(biāo)識；對于鋼筋密集和鋼筋復(fù)雜部位，在安裝鋼筋之前，測量人員在架立筋上打出各層鋼筋的高程，以便控制鋼筋綁扎及立模高程，在最終驗收前進行最后一次檢查。

3.2 清倉驗收

混凝土澆筑前，因地制宜采取堵、排措施，確?；炷猎诤档厥┕?；對無法排出倉外的混凝土泌水可以在混凝土澆筑過程中邊澆筑、邊及時排出。

混凝土開倉前，對隱蔽工程的巖面及倉面進行驗收。由作業(yè)班組自檢，作業(yè)隊二檢，項目部質(zhì)檢人員進行三檢，并按照監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的有關(guān)表格內(nèi)容(基礎(chǔ)、模板、鋼筋)如實填寫，然后會同監(jiān)理工程師進行終檢驗收，合格后下發(fā)開倉證。

3.3 鋼筋的加工與綁扎

鋼筋加工分兩個地方布置，城門洞型的鋼筋布置于導(dǎo)流洞出口下游臺地，圓型洞段的鋼筋布置于拌和樓附近；鋼筋由現(xiàn)場技術(shù)員嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙下料，加工前對部分銹蝕的鋼筋用鋼刷除銹，確保用于施工的鋼筋不帶銹；鋼筋加工采用鋼筋切割機、斷筋機和鋼筋彎曲機；鋼筋加工完并經(jīng)檢查驗收合格后根據(jù)其使用部位的不同分別編號、分類并掛牌堆置在倉庫(棚)內(nèi)。

3.4 鋼筋綁扎要求

鋼筋安裝前，先進行測量放點以控制高程和安裝位置，鋼筋的安裝采用人工架設(shè)。鋼筋安裝的位置、間距、保護層及各部分鋼筋的大小尺寸嚴(yán)格按施工圖紙進行；鋼筋綁扎遵循“先外后內(nèi)，先曲后直，先豎后橫，先主后分布，由下而上，層層疊加(指體形轉(zhuǎn)角部位)”的原則。綁扎鋼筋時應(yīng)注意錯開接頭。

為保證保護層的厚度，在非過流面部位鋼筋和模板之間設(shè)置強度不低于設(shè)計強度、預(yù)埋有鐵絲的混凝土墊塊并與鋼筋扎緊；過流面部位在鋼筋和模板之間安裝臨時保護層墊塊；在混凝土分層鋪筑至臨時墊塊位置時再將墊塊取出，以保證保護層的厚度。安裝后的鋼筋應(yīng)加固牢靠且在澆筑過程中安排專人看護、經(jīng)常檢查，防止鋼筋移位和變形。

3.5 HF混凝土的攪拌要求

HF(粉)外加劑在施工前按每次拌和需要稱重分別裝袋備用，將HF干粉與水泥或粉煤灰一起加入到混凝土攪拌機中，但應(yīng)避免直接加入到無料或攪拌機中僅有拌和用水的料倉內(nèi)?；炷了迷牧系姆Q量誤差應(yīng)滿足《水工混凝土施工規(guī)范》的要求。

3.6 投料順序

HF混凝土拌和時的投料順序為：小石、砂子、水泥、粉煤灰(含HF外加劑)、中石，干料在拌和機中拌勻后加水?dāng)嚢?，攪拌時間不少于180 s?；炷撂涠仍诒ＷC混凝土泵順利輸送的工況下盡量采用較小的坍落度值。如需調(diào)大坍落度，須由現(xiàn)場試驗人員調(diào)整配合比的用水量、水泥用量和砂率，使坍落度與和易性滿足施工要求，嚴(yán)禁施工現(xiàn)場單純加水用以改變混凝土坍落度。

3.7 運輸和入倉

(1)混凝土運輸?；炷涟韬秃笮度牍捃嚕晒捃噷⒒炷吝\輸至澆筑工作面，運輸?shù)缆窇?yīng)盡量平整，以減少混凝土在運輸過程中的顛簸，防止HF混凝土產(chǎn)生離析。

(2)混凝土輸送方式。對于洞內(nèi)邊墻與頂拱的HF混凝土襯砌由HBT-60/ HBT-90型混凝土泵入倉?；炷寥雮}前，在底板處利用作業(yè)窗口先均勻攤鋪一層富漿混凝土，再分層下混凝土料，下料時由人工平倉、振搗。

(3)混凝土下料要求。城門洞型洞段及全圓洞段邊頂拱混凝土澆筑應(yīng)對稱均勻下料，澆筑開始時選擇對稱的窗口泵送混凝土料，將下料高度控制在1.5 m。卸料時嚴(yán)禁混凝土入倉直接沖擊模板；隧洞頂拱混凝土澆筑時，應(yīng)在泵管前端安裝橡膠布料管，由人工調(diào)節(jié)出料位置和方向，以保證邊墻兩側(cè)均勻下料，防止因下料不均勻而產(chǎn)生模板變形，甚至跑模。嚴(yán)禁由拱頂?shù)臐仓谥苯訚仓?/p>

(4)封堵送料口。邊頂拱混凝土采用退管法或沖天管法封拱，下料點根據(jù)實際下料情況均勻布置?；炷撩鎽?yīng)均勻水平上升，要求鋼模臺車前后的混凝土高度差不超過60 cm，左右混凝土高度差不超過50 cm。

(5)混凝土澆筑方法?；炷恋臐仓捎闷戒伔ㄊ┕?，按一定的厚度、次序、方向分層進行?；炷翝仓拿繉雍穸葹?0～50 cm，對入倉的混凝土應(yīng)及時平倉振搗，不能堆積。在傾斜面上澆筑混凝土?xí)r應(yīng)從低處開始，澆筑面應(yīng)盡量保持水平?；炷琳駬v采用φ50插入式振搗器振搗密實。

(6)HF混凝土振搗。將HF混凝土每層的平倉厚度控制在30 cm以內(nèi)，嚴(yán)禁混凝土料堆積過厚，防止粗、細骨料發(fā)生離析。振搗采用插入式振搗器，底板澆筑采用φ75～100振搗棒，隧洞邊墻澆筑采用φ50振搗捧。振搗時間以混凝土不再顯著下沉、不出現(xiàn)氣泡混凝土且開始泛漿為準(zhǔn)，嚴(yán)格防止振搗過度。使用鋼模臺車襯砌混凝土?xí)r在臺車上布置附著式振搗器，以加強對混凝土表面的振搗。

(7)振搗時須注意以下事項：

①每一振點的振搗延續(xù)時間應(yīng)使混凝土表面呈現(xiàn)浮漿無氣泡排出、不再下沉；②振搗器的移動間距應(yīng)不大于振搗器作用半徑的1.5倍；③振搗器與模板的距離應(yīng)小于或等于其作用半徑的0.5倍，并避免碰撞鋼筋、模板、預(yù)埋件等。振搗器插入下層混凝土內(nèi)的深度不小于50 mm。

(8)隧洞底板混凝土收面。隧洞底板混凝土澆筑后的收面采用刮軌及長3 m的木刮尺配合平板振搗器人工大致找平，然后采用平板振搗器振搗、用刮尺刮平大面后人工立即用鋼抹子收面、壓平抹光，保證一次抹面成功。

混凝土終凝后采用塑料薄膜覆蓋或用不瀝水草袋覆蓋混凝土表面，防止混凝土表面的水分蒸發(fā)，灑水養(yǎng)護的時間不少于28 d。灑水的間隔時間以保證混凝土表面濕潤為宜，當(dāng)氣溫較高時，應(yīng)增加灑水的次數(shù)給混凝土降溫。邊頂拱混凝土采用刷養(yǎng)護劑或設(shè)置水管灑水與噴霧進行養(yǎng)護。

(9)脫 模。鋼模臺車在澆完頂拱8～12 h后進行脫模，脫模時應(yīng)分塊進行。先脫邊墻模板，再脫頂拱模板，脫模應(yīng)采用專用工具以減小脫模時對混凝土表面、邊角的破壞，注意觀察模板各連接處的混凝土缺陷情況，待模板全部脫完后方可移動臺車。

(10)施工過程要求?；炷翝仓?yīng)保持連續(xù)性，如因故中止且超過試驗允許間歇時間時則按施工縫處理，即已澆的混凝土強度達到1.5～2.5 MPa后人工鑿成毛面，清洗干凈、排除積水后才能進行上一層混凝土的澆筑。如果面積不大，采用插入式振搗器振搗30 s、周圍10 cm以內(nèi)的混凝土還能泛漿且不留孔洞時，仍可繼續(xù)澆筑。

4 混凝土質(zhì)量缺陷的修補

HF混凝土澆筑完成后，經(jīng)拆模、臺車移位后對成型混凝土進行了檢查，發(fā)現(xiàn)了以下質(zhì)量缺陷：蜂窩、孔洞、錯臺、麻面等大于5 mm的缺陷，針對錯臺缺陷采用人工用砂輪打磨后用環(huán)氧砂漿進行補強處理；對于混凝土表面的麻面(輕微)、氣泡等小于5 mm的薄層缺陷采用環(huán)氧膠泥進行補強處理；對于寬度大于2 mm的混凝土裂縫采用化學(xué)灌漿的方式進行處理。處理后的混凝土缺陷其表面不平整度應(yīng)滿足高流速隧洞的設(shè)計要求，并與周邊混凝土面平順銜接[5]。

關(guān)于HF混凝土平整度問題，隨著施工人員技術(shù)水平的提高、抹面速度的加快、施工工藝的改善，混凝土平整度問題可以得到很好的解決。

5 結(jié) 語

鑒于古瓦水電站導(dǎo)流放空洞工程運行期流速大，對HF混凝土抗沖耐磨的質(zhì)量要求高。施工前，通過現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗掌握了HF混凝土施工特點，并在實際施工中優(yōu)化了施工工藝，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，強化質(zhì)量檢測。同時， HF混凝土配合比經(jīng)過骨料級配及坍落度調(diào)整，達到了降低混凝土造價、避免裂縫產(chǎn)生的目的，提高了混凝土的抗沖耐磨性能。