板橋水庫溢流壩水下澆筑混凝土防滲面板施工技術(shù)

趙國亭

(駐馬店市板橋水庫管理局，河南 駐馬店 463000)

1 基本情況

1.1 水庫概況

板橋水庫位于淮河支流汝河上游河南省駐馬店市驛城區(qū)板橋鎮(zhèn)，水庫始建于1951年，是一座以防洪為主，結(jié)合城市供水、灌溉、發(fā)電和養(yǎng)殖等綜合利用的大(2)型水庫。板橋水庫復(fù)建工程蓄水后，混凝土溢流壩滲漏嚴(yán)重，2012年大壩安全鑒定為三類壩。板橋水庫為駐馬店市城市供水唯一水源地，在保證城市供水的前提下，進(jìn)行水庫除險(xiǎn)加固。

1.2 工程情況

凝土溢流壩段長(zhǎng)150 m，8個(gè)表孔1個(gè)底孔，上游建基面最低高程72.20～75.80 m，表孔壩段堰頂高程104 m，正常水位111.50 m，壩頂高程120 m?；炷烈缌鲏螡B漏處理方案是在混凝土溢流壩迎水面水下澆筑混凝土防滲面板，結(jié)合壩內(nèi)廊道化學(xué)灌漿。防滲面分縫與溢流壩現(xiàn)有分縫對(duì)應(yīng)，縫寬20 mm，基礎(chǔ)最低高程72.20 m，頂部高程102.28 m，基礎(chǔ)寬1.50 m，厚0.30～1.50 m，面板厚0.40 m，C30不分散混凝土，抗?jié)B標(biāo)號(hào)為W8，抗凍標(biāo)號(hào)為F100。最大作業(yè)水深38 m，水下澆筑混凝土工程量1 415 m3。

2 建基面清理

2.1 壩基清理

經(jīng)勘測(cè)壩基最大淤積厚度6.50 m。設(shè)計(jì)壩前1.50 m范圍淤積物清至基巖，清淤邊坡1∶6，清淤量1.50×104m3。運(yùn)用清淤設(shè)備采用SSYA350型氣動(dòng)式深水清淤機(jī)，可將淤積物與水的混合物輸入泥漿中轉(zhuǎn)池，利用中轉(zhuǎn)池內(nèi)的渣漿泵將淤積物通過排泥管線翻過壩頂，輸送至指定的排泥場(chǎng)。清淤機(jī)最大作業(yè)水深為120 m，可清除泥沙和粒徑350 mm以下的塊石等淤積物，其清淤效率150 m3/h。

2.2 壩面清理

采用壓力為35 MPa的高壓水槍對(duì)混凝土壩面進(jìn)行沖毛清理，通過高壓泵將動(dòng)力源的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成壓力勢(shì)能，具有一定壓力勢(shì)能的水通過小孔噴嘴，再將壓力勢(shì)能轉(zhuǎn)變成動(dòng)能，從而形成高速射流沖擊混凝土表面。壓力水流高速流動(dòng)，可隨時(shí)帶走沖毛所產(chǎn)生的混凝土渣屑等雜物，使混凝土無乳皮、成毛面、微露粗砂，達(dá)到施工規(guī)范對(duì)混凝土鑿毛的要求，在沖毛的同時(shí)也進(jìn)行了混凝土面清理。

3 鋼筋模板施工

3.1 鋼筋制作安裝

為保證防滲面板與壩體連接可靠，設(shè)計(jì)在壩體植入直徑25 mm的錨固筋，植筋深500 mm，高程84 m以下錨筋間距650 mm，高程84～92 m之間錨筋間距1 000 mm，高程92 m以上錨筋間距1 500 mm。水下植筋方法：潛水員采用手持式水下液壓鑿巖機(jī)按設(shè)計(jì)要求在底部和壩面上鉆錨筋孔；成孔后采用高壓水槍對(duì)鉆孔進(jìn)行沖洗，保證孔內(nèi)清潔無雜物；采用灌注法注入錨固劑，滿足錨筋插入后錨固劑能夠充滿錨孔；潛水員向錨孔內(nèi)植入錨筋，錨筋到達(dá)鉆孔底部后潛水員將錨筋轉(zhuǎn)動(dòng)幾圈，使錨筋與錨固劑充分有效粘結(jié)；植筋完畢，做好成品保護(hù)，在錨固劑未固化前，不得碰動(dòng)錨筋?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)，鋼筋植入深度500 mm，拉拔力分別達(dá)到480.50 m,495.50 MPa，直徑25 mm的三級(jí)鋼筋達(dá)到輕微屈服，而基材沒有出現(xiàn)裂縫，滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

防滲面板的鋼筋網(wǎng)采用φ12Ⅲ級(jí)螺紋鋼筋，縱橫間距200 mm布設(shè)。在陸上加工制作鋼筋網(wǎng)片，使用吊車將其吊放至安裝區(qū)域，潛水員配合安裝鋼筋網(wǎng)片，鋼筋網(wǎng)片之間采用搭接的方式進(jìn)行連接，搭接長(zhǎng)度為50 cm，為了固定鋼筋網(wǎng)，避免后續(xù)施工和混凝土澆筑時(shí)造成鋼筋網(wǎng)移位，將鋼筋網(wǎng)與部分錨筋水下焊接在一起。鋼筋網(wǎng)外部預(yù)留50 mm厚混凝土保護(hù)層。

3.2 模板制作安裝

3.2.1 模板制作

鋼模板采用6 mm鋼板作為面板，每塊成品模板高度2 m，長(zhǎng)度為2.15 m。采用拼裝的方式，用[8槽鋼作為次梁，用14#工字鋼作為主梁，在陸地上將模板按照高度2 m，寬度17 m拼裝成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，使用吊車進(jìn)行模板吊放工作。

3.2.2 模板安裝

底層模板的安裝：使用吊車將底層模板吊放到位，潛水員在吊機(jī)的配合下，對(duì)模板的位置進(jìn)行調(diào)整；在模板底部外側(cè)使用植入墊層φ25鋼筋進(jìn)行限位和固定；模板頂部利用植入壩體的錨筋固定。

上層模板安裝：使用吊機(jī)將上層模板吊放至安裝位置；潛水員在吊機(jī)的配合下，對(duì)模板的位置進(jìn)行調(diào)整，使之準(zhǔn)確就位；將上層模板的底部與底層模板使用螺栓連接固定；模板頂部利用植入壩體的錨筋固定。

為方便拆模，模板內(nèi)部涂刷環(huán)保脫模劑，減少混凝土與模板間的粘結(jié)力；模板安裝完畢，進(jìn)行檢查驗(yàn)收。

4 水下混凝土施工

4.1 配合比設(shè)計(jì)

板橋水庫溢流壩防滲面板混凝土的設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為：C30W8F100。依據(jù)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)確定的配合比，再經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，最終確定現(xiàn)場(chǎng)采用的配合比見表1(kg/m3)：

表1 現(xiàn)場(chǎng)采用的配合比表

施工配合比中水泥標(biāo)號(hào)PO42.5，摻合料采用粉煤灰，砂子為中粗河砂，細(xì)度模數(shù)2.40～2.93，碎石為5～20 mm連續(xù)級(jí)配碎石，外加劑為加氣劑及UWB-Ⅱ型乳凝劑，拌合用水使用潔凈水。混凝土塌落度260～280 mm，塌擴(kuò)度500～550 mm，初凝時(shí)間約8 h，終凝時(shí)間約20 h，抗壓強(qiáng)度>30 MPa，劈裂強(qiáng)度為1 MPa。配合比中膠凝材料的用量相對(duì)較多，砂率較大，這樣有利于保證混凝土的水下強(qiáng)度和抗分散性，保證防滲面板與原壩面混凝土的結(jié)合，彌補(bǔ)原壩面混凝土表面的蜂窩、縫隙等缺陷，實(shí)現(xiàn)混凝土能夠自流平、自密實(shí)的工作性能。

4.2 混凝土制備運(yùn)輸

混凝土在商品混凝土站制備，采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌制，有專人負(fù)責(zé)?？刂圃牧腺|(zhì)量檢驗(yàn)，嚴(yán)格按照混凝土施工配合比和配料單進(jìn)行配料和拌和，投料順序依次為粗骨料、細(xì)骨料、膠凝材料及加有外加劑的拌合水，攪拌時(shí)間控制在120～150 s。

攪拌站距澆筑點(diǎn)12 km，使用攪拌罐車運(yùn)輸至溢流壩壩頂，采用泵車將混凝土輸送到澆筑導(dǎo)管頂部的料斗?；炷林苽浜瓦\(yùn)輸能力保證施工澆筑的連續(xù)性。

4.3 混凝土澆筑

4.3.1 導(dǎo)管布置

采用導(dǎo)管法澆筑水下不分散混凝土。板橋水庫溢流壩設(shè)有8個(gè)表孔壩段，每段長(zhǎng)為17 m，1個(gè)底孔壩段長(zhǎng)16 m，導(dǎo)管選用直徑220 mm鋼管，經(jīng)試驗(yàn)導(dǎo)管澆筑直徑6 m，每壩段布置3根導(dǎo)管，能夠?qū)崿F(xiàn)澆筑壩段內(nèi)的混凝土自流平。在水上工平臺(tái)上設(shè)吊架和卷揚(yáng)機(jī)，導(dǎo)管由吊架支撐，卷揚(yáng)機(jī)起吊，下端導(dǎo)管節(jié)長(zhǎng)4 m，上端導(dǎo)管節(jié)長(zhǎng)2 m，集料漏斗高1 m，導(dǎo)管法蘭連接之間加密封墊。采用導(dǎo)管法澆筑水下不分散混凝土，既有利于控制不分散混凝土的質(zhì)量，也有利于加快澆筑施工進(jìn)度。

4.3.2 澆筑方法

混凝土澆筑前，檢查起吊設(shè)備完好，調(diào)整導(dǎo)管位置，導(dǎo)管直通澆筑倉面，出口距澆筑面高度25～30 cm，料斗底部安放隔水球。采用泵車將混凝土輸送到澆筑導(dǎo)管頂部的料斗，在重力作用下，混凝土推動(dòng)隔水球沿導(dǎo)管向下移動(dòng)，到達(dá)澆筑倉面，隔水球較輕，離開導(dǎo)管后自動(dòng)浮出水面收回。由于有球體的隔離，混凝土在到達(dá)澆筑面前，幾乎不與水接觸，避免了水流的沖刷，混凝土中的膠粘顆粒不受損失，有利于水下混凝土水陸強(qiáng)度比的提高。每澆筑2 m提升一次導(dǎo)管，控制導(dǎo)管在混凝土中埋深0.80 m?；炷翝仓咏戤叄徛嵘龑?dǎo)管，使導(dǎo)管內(nèi)混凝土全部進(jìn)入澆筑倉。依序拆除導(dǎo)管，清理施工場(chǎng)地?；炷翉?qiáng)度達(dá)到10 MPa后，高壓水沖毛混凝土頂面，拆除模板。壩段依序由下至上澆筑，直至該壩段完成，而后跳壩段施工，完成水下澆筑混凝土防滲面板澆筑。

4.3.3 結(jié)構(gòu)縫處理

防滲面板之間設(shè)置的結(jié)構(gòu)縫，采用由內(nèi)之外填塞聚乙烯泡沫板、直徑40 mm柔性橡膠條、嵌填SR柔性材料、粘貼三元乙丙柔性蓋片、安裝鋼板壓條進(jìn)行處理。新澆筑防滲面板周邊及施工縫涂抹水下環(huán)氧漿液，提高混凝土面板整體防滲性能。

5 質(zhì)量控制

5.1 施工前質(zhì)量檢測(cè)

按照規(guī)范要求，對(duì)水泥、河砂、石子、外加劑、鋼筋等原材料進(jìn)行核驗(yàn)、檢查、檢測(cè)；對(duì)混凝土接茬面沖毛、清理情況檢查；對(duì)模板的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、尺寸、拼縫進(jìn)行檢測(cè)；對(duì)植筋、模板安裝進(jìn)行驗(yàn)收。

5.2 施工過程質(zhì)量檢測(cè)

安排專人負(fù)責(zé)監(jiān)督現(xiàn)場(chǎng)混凝土攪拌，按照規(guī)程檢測(cè)混凝土塌落度、塌擴(kuò)度；制作試塊檢測(cè)混凝土強(qiáng)度、抗?jié)B、抗凍性能；按設(shè)計(jì)試驗(yàn)要求控制混凝土施工工藝。

5.3 混凝土面板質(zhì)量控制

施工完畢，由潛水員近觀目視及水下攝像的方式，水上人員通過監(jiān)控視頻同步檢查混凝土外觀質(zhì)量，主要檢查混凝土面平整度、密實(shí)性、外觀尺寸、施工縫及接縫處理情況。若存在質(zhì)量缺陷或不合格，及時(shí)修復(fù)處理。

6 結(jié)語

水下不分散混凝土能使?jié)仓幕炷涟韬衔镌谒袧仓嗖涣魇А⒉浑x析、不分散、自流平、自密實(shí)，具有超強(qiáng)的抗分散性，凝結(jié)硬化后其力學(xué)性能和耐久性與普通混凝土相近。板橋水庫除險(xiǎn)加固工程在保證駐馬店市供水的情況下，采用水下澆筑0.40 m厚混凝土防滲面板施工方案，通過科研、試驗(yàn)、實(shí)施獲得成功。該施工技術(shù)在保證工程質(zhì)量的情況下，減少了施工成本，縮短了施工時(shí)間，保證了供水安全，取得了社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。水下不分散混凝土被稱為“新一代水下工程材料”，該技術(shù)在水下工程施工中應(yīng)用前景廣闊。