萬家寨水利樞紐底孔側(cè)壁薄層混凝土澆筑施工

王開拓，王銀濤，李福育

(1.青海民族大學(xué)建筑工程學(xué)院，青海 西寧 810007； 2.濟(jì)南市水利建筑勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，山東 濟(jì)南 250000)

萬家寨水利樞紐大壩為混凝土重力壩，工程自2002年竣工驗(yàn)收至今，已經(jīng)過了10多年的凌汛和伏汛考驗(yàn)，泄水建筑物過流部位在經(jīng)受10多年過流沖刷和凍融等作用后，不同程度地出現(xiàn)各種破損。為保證泄水建筑物后期運(yùn)行安全，需要對泄流面、護(hù)坦、導(dǎo)墻進(jìn)行維修加固[1]。

其中對泄水底孔側(cè)壁的修復(fù)方案為表層老混凝土鑿除25 cm(保留鋼筋網(wǎng))，植入砂漿錨桿，鋪設(shè)面層抗裂鋼筋，澆筑表層高強(qiáng)混凝土至原設(shè)計(jì)面。該設(shè)計(jì)方案中，因保留原鋼筋網(wǎng)，又新加抗裂鋼筋和砂漿錨桿，導(dǎo)致鋼筋網(wǎng)分布密集，混凝土上料、入倉平倉和振搗困難，見圖1。按照設(shè)計(jì)方案，混凝土施工完成后需在表面進(jìn)行涂抹2 cm厚環(huán)氧砂漿施工，環(huán)氧砂漿對于基底混凝土澆筑質(zhì)量的要求較高，因此該項(xiàng)目混凝土施工是關(guān)系到工程整體質(zhì)量好壞的重要環(huán)節(jié)。王以斌等[2]通過對蘇阿皮蒂大壩泄流底孔鋼襯下部底板混凝土澆筑施工方案的研究，對存在鋼筋網(wǎng)分布密集，混凝土下料、平倉和振搗難度大等困擾的工程混凝土施工，提供了經(jīng)驗(yàn)。

圖1 泄水底孔鑿除修復(fù)布置圖

1 底孔側(cè)壁薄層混凝土施工難點(diǎn)分析

泄水底孔側(cè)壁混凝土澆筑厚度僅為25 cm，鑿除老混凝土后發(fā)現(xiàn)原鋼筋網(wǎng)的保護(hù)層厚度為15 cm，原鋼筋網(wǎng)與設(shè)計(jì)鑿除面的間距僅有10 cm。新加防裂鋼筋網(wǎng)設(shè)計(jì)要求保護(hù)層厚度為8 cm，新老鋼筋網(wǎng)的間距僅為7 cm，新鋼筋網(wǎng)與模板的間距僅有8 cm，考慮鋼筋直徑后間距進(jìn)一步縮減，新植入的砂漿錨桿對混凝土的施工也有非常大的影響。狹窄的作業(yè)空間給混凝土的上料、入倉和振搗帶來很大的困難，如何保證混凝土的澆筑密實(shí)度是首先要考慮和解決的問題。

2 澆筑方案選定

2.1 新老混凝土的結(jié)合

為保證新老混凝土結(jié)合的質(zhì)量，避免在后期使用過程中從結(jié)合面處發(fā)生破壞，經(jīng)研究采用在澆筑前涂刷界面膠的施工方法。施工前經(jīng)現(xiàn)場多組混凝土原位拉拔試驗(yàn)確定，見圖2，界面膠的粘接強(qiáng)度可以滿足工程要求，見表1。

圖2 混凝土原位拉拔試驗(yàn)圖

2.2 混凝土的上料和入倉

原澆筑方案采用泵送作為混凝土的上料和入倉方式，在混凝土泵出口端套一軟管直接入倉，控制每倉的高度為0.9 m。在實(shí)際施工過程中，由于倉號(hào)內(nèi)密集的鋼筋網(wǎng)和錨桿的影響，加上倉號(hào)入口較為狹窄，導(dǎo)致混凝土下沉的速度緩慢，直接采用軟管入倉的方式會(huì)造成混凝土浪費(fèi)約45%。經(jīng)研究確定了新的混凝土上料和入倉方式，主要是采用腳手架搭設(shè)載料平臺(tái)，載料平臺(tái)與該倉號(hào)的底部齊平，泵送混凝土至載料平臺(tái)，再由人工使用鐵鍬入倉。采用新方案增大了人工費(fèi)的投入，并且對項(xiàng)目的節(jié)點(diǎn)工期造成一定影響，但采取該方案可極大降低混凝土的浪費(fèi)并可保證混凝土的澆筑質(zhì)量。

表1 界面膠現(xiàn)場試驗(yàn)記錄表

經(jīng)過調(diào)整后的方案降低了混凝土的澆筑效率，也導(dǎo)致堵泵現(xiàn)象的發(fā)生。究其原因?yàn)榛炷帘瞄g歇性工作造成混凝土在泵管中停留時(shí)間延長，混凝土坍落度的損失加大導(dǎo)致流動(dòng)性變差，進(jìn)而發(fā)生堵泵。發(fā)生堵泵又會(huì)導(dǎo)致混凝土澆筑工作臨時(shí)停止，對現(xiàn)場施工是非常不利的。為了解決該問題，在保證混凝土強(qiáng)度不變的前提下，對調(diào)整后方案作進(jìn)一步改進(jìn)，適當(dāng)加大混凝土坍落度，略微減小混凝土中集料的最大粒徑，方便混凝土入倉后向下流動(dòng)，混凝土配合比見表2。同時(shí)加大人工的投入，從原來的“一泵一平臺(tái)”增加到“一泵四平臺(tái)”，減少混凝土在泵管中的停留時(shí)間，從而大大降低了堵泵的發(fā)生頻率，也提高了施工速度。

表2 泄水底孔側(cè)壁混凝土配合比表

2.3 混凝土的振搗

人工采用Ф 25插入式軟軸振搗器和附著式振搗器(列間距1.5 m，每層距離底部模板40 cm)進(jìn)行振搗，保證每段混凝土施工滿足設(shè)計(jì)要求。頂部新老混凝土交界處，混凝土振搗采用Φ25插入式軟軸振搗器進(jìn)行振搗，人工抹面封角。

混凝土振搗要密實(shí)，振搗時(shí)間由20～30 s延長至40～50 s，以混凝土中骨料不再顯著下沉，不出現(xiàn)大量氣泡，并開始泛漿為準(zhǔn)，避免過振[3]。

3 新澆筑方案與原澆筑方案比較

原澆筑方案雖然在人工上可以做到比較大的節(jié)省，但是并不能保證新老混凝土的結(jié)合面質(zhì)量，且澆筑出的混凝土質(zhì)量較差，易造成混凝土的浪費(fèi)，澆筑的速度也較慢，效率較低。

新確定的澆筑方案可以很好的解決新老混凝土的結(jié)合問題，澆筑質(zhì)量也較好，但價(jià)格較貴。兩種方案的主要優(yōu)缺點(diǎn)比較見表3。

表3 新澆筑方案與原澆筑方案優(yōu)缺點(diǎn)比較表

通過上述兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析比較，結(jié)合萬家寨水利樞紐度汛需要和業(yè)主對工程質(zhì)量的要求，并對施工方案進(jìn)行多次調(diào)整，最終確定采用新澆筑方案進(jìn)行混凝土施工。

4 施工工序及工藝

4.1 施工順序

泄水底孔側(cè)壁澆筑時(shí)，采取從下游至上游的順序，按照原有構(gòu)筑物分縫分3區(qū)進(jìn)行澆筑，見圖3，側(cè)壁澆筑時(shí)每倉高度0.9 m?；炷料侣涓叨炔淮笥?.5 m，混凝土塌落度160～180 mm，混凝土技術(shù)指標(biāo)為C50F300W6一級配，控制集料最大粒徑2 cm。

4.2 施工工藝

1)倉面清洗。采用施工供水系統(tǒng)布設(shè)的供水管對倉面進(jìn)行清洗，保證澆筑倉面上沒有浮漿，灰塵，石渣等污物，保證倉面上無積水，并經(jīng)過現(xiàn)場監(jiān)理人驗(yàn)收合格后才能進(jìn)行下一道工序。

2)原鋼筋網(wǎng)恢復(fù)、新防裂鋼筋網(wǎng)和預(yù)埋件制安。原結(jié)構(gòu)鋼筋網(wǎng)應(yīng)進(jìn)行拉直或更換的恢復(fù)，以確保鋼筋網(wǎng)面層的平整，以便進(jìn)入下道工序施工。

測量人員用全站儀嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙尺寸進(jìn)行放樣，使誤差控制在±0.5cm范圍之內(nèi)，并采用紅漆標(biāo)識(shí)。

鋼筋加工統(tǒng)一在鋼筋加工場分批加工制作，鋼筋成品按直徑、編號(hào)及安裝順序分別堆放，自卸汽車運(yùn)至施工現(xiàn)場，25 t汽車吊裝卸。鋼筋安裝采用現(xiàn)場手工綁扎和焊接，鋼筋連接采用焊接?，F(xiàn)場施工工序?yàn)椋轰伭?、劃線、綁扎、焊接和倉位清理。

在現(xiàn)場安裝過程中須根據(jù)測量點(diǎn)劃線控制鋼筋布置間距，鋼筋的連接和接頭錯(cuò)縫須滿足規(guī)程、規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。

圖3 泄水底孔側(cè)壁澆筑分區(qū)示意圖

埋件主要為2 cm厚高壓聚乙烯閉孔板、鋼板及側(cè)壁兩側(cè)用來搭設(shè)操作平臺(tái)的錨筋和固定模板的插筋。因?yàn)楦邏壕垡蚁╅]孔板質(zhì)地偏軟，澆筑時(shí)振搗原因容易造成跑位，故施工時(shí)將閉孔板粘接在6 mm鋼板上，施工過程中，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙位置進(jìn)行預(yù)埋、固定。錨筋長度方向每1 m布設(shè)一根，每根形成一個(gè)平臺(tái)，平臺(tái)高差0.5 m。

3)噴涂界面膠。為增強(qiáng)新老混凝土結(jié)合面的粘接能力，在新混凝土澆筑前須在原混凝土表面噴涂界面膠，厚度不超過1 mm。界面膠噴涂使用廠家配套的專用氣壓噴膠機(jī)，噴涂均勻，不漏噴。為保證能在界面膠最佳使用時(shí)間內(nèi)進(jìn)行混凝土澆筑，在界面膠涂刷完畢后立即進(jìn)行模板安裝，界面膠噴涂完畢至模板安裝完成時(shí)間間隔不得大于2 h，模板安裝完成后馬上進(jìn)行混凝土澆筑。

4)模板安裝。側(cè)壁混凝土采用P3015鋼模板為主，木模板進(jìn)行局部輔助，支撐系統(tǒng)的橫、豎圍檁為Φ48×3.5 mm鋼管組成，鋼管間排距為75 cm×75 cm，模板內(nèi)支撐采用拉桿固定，拉桿采用Φ16圓鋼。因?yàn)楸竟こ虨楸踊炷潦┕?，振搗棒易與模板接觸，為防止模板底部加固不牢固，造成底部模板變形，將模板底排拉桿數(shù)量增加為3根，模板中部、頂部拉桿各設(shè)置2根，為防止混凝土澆筑過程中模板底部漏漿，在模板底部與下層混凝土接觸面位置設(shè)置雙面膠。

安裝后的模板表面保證光滑、接縫嚴(yán)密，不漏漿，模板內(nèi)側(cè)澆筑前涂刷脫模隔離劑，以保證混凝土外表光滑平順[4]。

5)混凝土澆筑。依照新澆筑方案按1-3區(qū)的順序進(jìn)行混凝土澆筑，收倉后對混凝土進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)齡期。

5 結(jié) 語

萬家寨水利樞紐底孔側(cè)壁薄層混凝土在澆筑施工過程中，因采取了合理的上料、入倉和振搗方案，并采用噴涂界面膠、調(diào)整混凝土集料級配和坍落度等措施，保證了混凝土的澆筑質(zhì)量。拆模后進(jìn)行外觀質(zhì)量檢查，除兩處共約0.4 m2出現(xiàn)蜂窩麻面等缺陷外，整體外觀質(zhì)量良好?；炷吝_(dá)到設(shè)計(jì)齡期后經(jīng)原位拉拔實(shí)驗(yàn)測試，澆筑質(zhì)量滿足要求。雖然入倉方式的變更還是導(dǎo)致工期延誤了5 d，但為后序環(huán)氧砂漿的施工打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)，也取得了業(yè)主的好評。整體來說，該方案是切實(shí)可行的。