鎮(zhèn)安抽水蓄能電站針梁臺車襯砌底部氣泡控制措施探討

侯 娟

（中國水電建設集團十五工程局有限公司，陜西 西安 710065）

1 工程概況

鎮(zhèn)安抽水蓄能電站是我國西北地區(qū)開工建設的首個抽蓄電站工程，也是陜西省目前在建的最大水力發(fā)電站。電站樞紐主要由上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房及開關站等建筑物組成。下水庫2#泄洪排沙洞布置在月河右岸，進口位于下庫面板壩上游，全長876.7 m，由進口引渠段、進水塔段、有壓洞身段、工作閘室段、無壓洞身段、挑流鼻坎段組成。其中有壓段洞身長653.7 m，縱向坡度i=3.57%，洞身標準斷面為圓形，洞徑4 m。襯砌砼厚度60 cm（底部100 cm），為抗沖耐磨C35W8F100 砼，分倉長度10 m?？箾_耐磨混凝土摻入有硅粉及聚丙烯纖維。

根據(jù)其體型特點和工期要求，采用1 套針梁臺車襯砌施工。在第一倉拆模后發(fā)現(xiàn)，在針梁底部45°范圍內(nèi)氣泡密集，且超過設計要求（直徑或深度≤5 mm）的數(shù)量較多，影響砼外觀評定。為降低氣泡發(fā)生率，減小氣泡直徑和深度，結合本工程實際，通過6 m 試驗塊對比澆筑試驗，從各方面對底部氣泡控制措施進行了探討。

2 氣泡產(chǎn)生原因分析

2.1 原材料及抗沖耐磨混凝土施工性能分析

受客觀地理因素影響，工程采用洞室開挖料粉碎的機制砂和骨料。料源主要為花崗閃長巖，且受洞室圍巖情況影響，質(zhì)量不穩(wěn)定。破碎后機制砂細度模數(shù)大、石粉含量偏高，骨料級配不良，混凝土和易性較差?？箾_耐磨砼摻硅粉和聚丙烯纖維后，實際施工通過泵送入倉后流動性差。在后期的試驗塊澆筑中通過3 家不同廠家生產(chǎn)的聚羧酸高效減水劑對比，見表1。

由表1 可知，抗沖耐磨混凝土采用長安育才外加劑后外觀質(zhì)量明顯優(yōu)于其他外加劑，表面氣泡消減效果顯著。頂拱部位常態(tài)混凝土采用蘇博特外加劑外觀質(zhì)量滿足設計及規(guī)范要求。綜合考慮，抗沖耐磨混凝土外加劑選用長安育才外加劑，常態(tài)混凝土選用蘇博特外加劑。

表1 生產(chǎn)性試驗情況分析表

2.2 針梁臺車模板影響分析

針梁底部結構形狀影響，在底部45°圓心角范圍內(nèi)對應的底弧模板與平鋪后的混凝土表面的切線夾角較小，氣泡沿模板表面的排出路徑較長，排氣不暢，角度較緩，是形成氣泡的主要原因。針梁底部距離上一級窗口過高，無法有效觀察底部排氣和澆筑情況。當混凝土與底模相接觸后再振搗混凝土時，混凝土中的氣泡逸至模板面無法擴散形成。

2.3 施工方法及工藝分析

為徹底找到施工因素對氣泡產(chǎn)生的影響，開展了試驗塊澆筑。試驗塊采用6 m 長半圓形底模，盡可能達到與洞室襯砌同等條件。受坡度影響，澆筑的先后順序以及底部的下料強度、鋪料厚度都影響氣泡的排除。振搗的時間長短在后期的試驗中發(fā)現(xiàn)也有一定的關系，并非振搗時間越長，氣泡數(shù)量越少，存在一定階段氣泡隨振搗時間的延長而增多的現(xiàn)象。氣泡數(shù)量與振搗時間的關系，見圖1。

圖1 振搗時間氣泡數(shù)量關系圖

混凝土振搗時間過長，造成混凝土中粗骨料下沉、漿液上泛集中，漿液中含有大量的水泡和氣泡，混凝土凝固后因收縮形成氣泡。

2.4 其他因素分析

倉面內(nèi)空間狹小，鋼筋密集，降低了抗沖耐磨混凝土的流動性，增加了振搗難度，也導致局部振搗不到位產(chǎn)生大氣泡。由于本工程均為稀軟性混凝土，對振動有效半徑的影響小，試驗中通過對比發(fā)現(xiàn)A50 振搗棒優(yōu)于A70。同時，采用脫模劑的色拉油對氣泡產(chǎn)生無較大影響，但涂刷均勻?qū)γ撃：蟊砻媾艢膺€是有很大改善。

氣泡產(chǎn)生原因影響程度匯總情況見表2。

表2 氣泡產(chǎn)生原因影響程度匯總表

3 施工方法及工藝采取的控制措施及改進方法

（1）襯砌方向由上游端向下游進行，入倉順序由鋼模臺車下游端向上游端依次進行。從下部第一排兩側(cè)窗口對稱下料，兩側(cè)均勻下料、高差不超過0.5 m。在端模預留進人孔，底部澆筑安排2 人進入倉面振搗。距離底模20 cm～30 cm 時，人員爬出，封閉端模。此時，控制澆筑速度，觀察底模排氣孔開始冒漿，即向前一窗口下料澆筑，直至底部澆完。

（2）減小分層厚度。本工程按40 cm 要求進行分層，在縮短氣泡排出路徑的同時，減少了振搗時間，降低了對減水劑氣泡的擾動，減少了其合并成大氣泡的機率。

（3）控制振搗時間和間距。底部澆筑時，盡量靠近模板進行振搗操作。注意振搗排氣的操作。在進行底部排氣振搗時，應通過多個緩慢提拉振搗棒的動作帶出氣泡，加快氣泡排出的速度，控制振搗時間，減少擾動。遵循“快插慢拔”要求，在振搗時間內(nèi)每棒需操作3 個以上插拔循環(huán)，每棒振搗時間為30 s～40 s 左右，嚴格控制振搗時間，不允許過振，最長振搗時間不能超過45 s。初振完成后，間隔5 min 用附著式振搗器進行二次振搗，盡可能將附著在模板面上的氣泡逸出。對稱啟用四次附著式振搗器，下部已經(jīng)初凝的混凝土表面嚴禁開啟該部位的附著式振搗器。

（4）其他施工中注意事項。底部人員進入倉面，輔助平倉振搗，倉內(nèi)增加移動照明，拒絕漏振死角。根據(jù)經(jīng)驗對局部受振搗難度大而無把握的部位采用橡皮錘進行敲擊，以利于氣泡排出。試驗發(fā)現(xiàn)色拉油作為脫模劑可行，但模板要求鋼絲拋光，要求涂抹均勻，若模板表面光潔度高，不建議每倉涂刷脫模劑。

4 實施控制措施及改進后的效果

通過以上這些控制措施和改進，底部混凝土氣泡量大幅度降低。氣泡直徑絕大部分縮小至5 mm 內(nèi)混凝土表面光滑，外觀質(zhì)量有明顯提高。但底部氣泡仍無法徹底消除，這是與鋼模臺車自身結構帶來的不足，是不可避免的。這類少量氣泡可在拆模后24 h 內(nèi)及時修補。修補方法：用鋼釬鉆去氣泡內(nèi)浮漿，涂刷環(huán)氧砂漿抹平即可。

5 結語

結合本工程特點與實際情況，對針梁鋼模臺車襯砌混凝土底部氣泡的減少和混凝土外觀質(zhì)量的提高，從原材料、施工工藝方法、臺車改進等方面進行了探究。通過一系列控制措施和改進，取得了良好的效果，可以為同類工程混凝土氣泡的消減提供思路。