自流平自密實(shí)混凝土在五岳水庫輸水洞加固薄壁襯砌中的應(yīng)用

房小波

（中國水電基礎(chǔ)局有限公司 天津武清 301700 ）

1 前言

自流平自密實(shí)混凝土依靠自重，勿需振搗即可自行填充模型且包裹配筋。其拌和物具有良好的流動性、黏聚性、保水性及填充性能。不離析、不泌水，且硬化后具有良好的力學(xué)性能和耐久性能。自密實(shí)混凝土的設(shè)計(jì)理念與常規(guī)混凝土最大的差別在于，其在配合比設(shè)計(jì)上用粉體取代了相當(dāng)數(shù)量的石子，通過高效減水劑的分散和塑化作用，使?jié){體具有優(yōu)良的流動性和黏聚性，能夠有效地包裹輸運(yùn)石子，從而達(dá)到自密實(shí)的效果。對于民用高層輕型墻體結(jié)構(gòu)和工業(yè)工程中附屬裝配式構(gòu)件、預(yù)制構(gòu)件、鋼筋密集的框架梁柱、混凝土堆石壩及小尺寸隧洞襯砌等厚度小、鋼筋密集、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的構(gòu)筑物，自流平自密實(shí)混凝土在保證施工質(zhì)量，提高功效方面有著突出的表現(xiàn)。

2 工程概況

五岳水庫位于寨河支流青龍河上，壩址距離光山縣城約 35km。輸水洞位于主壩左側(cè)，洞身全長80.6m，洞徑為3.0m，采用厚度為60cm的鋼筋混凝土襯砌。經(jīng)過多年運(yùn)行，輸水洞出現(xiàn)裂縫、滲漏等險(xiǎn)情。此次除險(xiǎn)加固方案為，采用孔深為 3.0m的固結(jié)灌漿對原洞身圍巖進(jìn)行加固后，將原洞壁混凝土炭化表層鑿除，采用厚度為15cm的C30W6鋼筋混凝土襯砌，襯砌后洞徑調(diào)整為 2.7m，待混凝土達(dá)到齡期后對新襯砌混凝土進(jìn)行回填灌漿。由于混凝土襯砌厚度小、結(jié)構(gòu)鋼筋密、振搗困難等客觀因素限制，參考類似條件工程的施工經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化為采用具有高流動性、不離析、不泌水、均勻性和穩(wěn)定性、無需振搗便能均勻密實(shí)成型的 C30W6自流平自密實(shí)混凝土。施工期間通過澆筑方案的持續(xù)改進(jìn)，較好地解決了混凝土入倉困難、振搗困難及模板上浮的薄壁混凝土襯砌難題。

3 自流平自密實(shí)混凝土襯砌施工

3.1 自流平自密實(shí)混凝土配合比確定

本工程委托某知名大學(xué)水利水電工程系進(jìn)行了C30W6自流平自密實(shí)混凝土配合比試驗(yàn)，配合比見表1。為提高自密實(shí)混凝和易性，有利于混凝土順利入倉，在混凝土中摻入粉煤灰。砂采用當(dāng)?shù)睾拥纼?nèi)天然砂，豆石采用當(dāng)?shù)夭墒瘓錾a(chǎn)的5～10mm豆石，采用配合比出具方提供的專用活性外加劑。因自流平自密實(shí)混凝土性能同原材料性能有密切聯(lián)系，特別是原材料中粉體數(shù)量及砂細(xì)度模數(shù)的變化，可根據(jù)原材料實(shí)際情況進(jìn)行配比試驗(yàn)，并根據(jù)砂石料性能變化對配合比進(jìn)行調(diào)整?，F(xiàn)場安裝JS750型強(qiáng)制式攪拌機(jī)，單盤最大攪拌量為0.75m3，可滿足生產(chǎn)自流平自密實(shí)混凝土需要。為保證混凝土的均勻性，混凝土攪拌方法為：將砂石骨料及膠凝材料放入攪拌機(jī)內(nèi)先干拌1分鐘左右，再加入水、專用外加劑進(jìn)行攪拌。攪拌混凝土用砂、小石計(jì)量采用PLD1200型電子配料機(jī)，以整袋粉煤灰重量折算出每盤混凝土攪拌量，水泥采用電子稱量的方法添加，專用外加劑為液體狀，自攪拌機(jī)口加入，加水量由計(jì)量泵控制，攪拌時(shí)間按照每盤2分鐘控制，每2小時(shí)對混凝土工作性能進(jìn)行檢測，確保拌合物性能良好。

配合比試驗(yàn)單位于2011年1月下旬向委托方、施工方提交了正式配合比報(bào)告，施工方進(jìn)行試拌后委托第三方檢測單位進(jìn)行了七天抗壓強(qiáng)度檢測，試驗(yàn)強(qiáng)度為 24.3MPa，推算 28天強(qiáng)度為34.7MPa，滿足設(shè)計(jì)要求，將配合比報(bào)監(jiān)理單位批準(zhǔn)后使用。

表1 C30W6自流平自密實(shí)混凝土配合比 單位：kg/m3

3.2 自流平自密實(shí)混凝土生產(chǎn)

本工程自流平自密實(shí)混凝土由集中攪拌站生產(chǎn)，攪拌站安裝兩臺JS750型臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)及一臺 PLD1200型電子配料機(jī)。每盤混凝土按照 0.54m3進(jìn)行拌制，砂、豆石及水泥由電子配料機(jī)稱量摻加，人工加入3袋粉煤灰，拌合用水采用電子計(jì)量泵控制，專用外加劑在攪拌機(jī)口摻加，混凝土攪拌時(shí)間按90s控制，在機(jī)口及倉口檢測坍?dāng)U度。混凝土澆筑過程中嚴(yán)禁加水，必要時(shí)可人工加高效減水劑。

3.3 自流平自密實(shí)混凝土至澆筑倉面的運(yùn)輸

五岳水庫輸水洞洞身襯砌段全長80.6m，樁號為 0+31.40～0+112.00。，考慮到輸水洞上游進(jìn)口閘金結(jié)施工及輸水洞下游出口閘混凝土交叉施工，為減小交叉施工難度，自輸水洞頂部0+50.0、0+87.0部位鉆兩個(gè)直徑為φ 110mm的垂直輸料孔，鉆孔內(nèi)下設(shè)φ 100mm鐵管，以減小自流平自密實(shí)混凝土下落時(shí)的摩擦力。在輸料孔入口處安裝φ 32mm塑料通氣管，防止混凝土下落過程中壓入大量空氣。在輸料管底部安裝蝶閥用以控制下料量。襯砌段混凝土運(yùn)輸方案為，將混凝土成品用攪拌車?yán)\(yùn)至輸料孔處，垂直輸送至洞內(nèi)HBTS20-8-30混凝土泵內(nèi)，泵身配65mm泵管，受泵壓限制，將小泵放在襯砌段面附近，通過安裝在模板上的充填管入倉。

3.4 模板制安

由于原洞身不規(guī)則，本工程整體模板采用竹膠木模板加工制作，以減小施工人員勞動強(qiáng)度，同時(shí)便于洞內(nèi)拼裝。模板內(nèi)側(cè)豎向及橫向支撐主要采用φ 28mm螺紋鋼，橫向支撐、豎向支撐間距為 0.5m，采用鋼筋拱架、鋼管及拉緊器提高模板整體剛度。整體模板分為上半弧、下半弧，沿洞軸線 1.2m分塊，單塊運(yùn)輸至襯砌倉面后現(xiàn)場拼裝。在半圓拱位置設(shè)5cm×10cm方木嵌縫，以保證洞徑不規(guī)則部位模板的良好密封性，方木內(nèi)沿與整體模板內(nèi)沿平齊，防止混凝土面出現(xiàn)錯臺。使用兩到三倉后對變形量大的模板予以剔除替換。模板接縫及模板與銅止水結(jié)合部位采用密封膠條嵌縫，避免澆筑期間自流平自密實(shí)混凝土砂漿漏失，影響自流平自密實(shí)混凝土強(qiáng)度和外觀質(zhì)量。為防止模板上浮，保證鋼筋保護(hù)層厚度，在洞身半圓拱以下老混凝土內(nèi)設(shè)六排φ 14mm拉筋，三道圍檁。在模板與環(huán)向鋼筋間設(shè)置5cm厚的高強(qiáng)度預(yù)制混凝土墊塊。為防止泵入過程中振動力引起模板變形，頂拱充填管處采用鋼模板，在半圓拱處對稱設(shè)六個(gè)水平入料口。

3.5 自流平自密實(shí)混凝土入倉

新襯砌混凝土分縫與原洞結(jié)構(gòu)相同，襯砌段長15m，平均分布設(shè) 9個(gè)進(jìn)料口，沿軸線每5m在半圓拱兩側(cè)及頂拱各設(shè)一個(gè)進(jìn)料口，半圓拱進(jìn)料口直接在模板上切割10cm×10cm方形孔，頂部進(jìn)料口采用φ 100mm泵管與剛模板牢固焊接，并對周邊模板認(rèn)真加固，防止泵入期間模板變形。進(jìn)料口下部通過法蘭盤與 80mm進(jìn)料管、HBTS20-8-30型混凝土泵軟管連接，法蘭盤間設(shè)閘閥，待混凝土澆滿后關(guān)閉閘閥即可將軟管換至下一進(jìn)料口繼續(xù)澆筑。澆筑順序?yàn)?，自一?cè)向另一側(cè)推進(jìn)依次通過半圓拱進(jìn)料口澆筑側(cè)面模板，隨混凝土面均衡上升至水口進(jìn)料口高度后，封堵半圓拱進(jìn)料口，改自頂拱充填管進(jìn)料，直至完成澆筑。，在澆筑期間采用橡皮錘對模板敲擊，以利于將隨混凝土壓入倉內(nèi)的氣泡排出。自密實(shí)混凝土澆筑完畢后，模板在混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后方可拆除，并立即灑水養(yǎng)護(hù)，灑水養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于7d，以防止混凝土出現(xiàn)干縮裂縫。

3.6 自流平自密實(shí)混凝土質(zhì)量檢驗(yàn)與評定

按照規(guī)范要求的成型頻次，本工程 C30W6自密實(shí)混凝土共取8組抗壓試件，最低組抗壓強(qiáng)度為33.4MPa，平均強(qiáng)度34.5MPa，混凝土試件強(qiáng)度同時(shí)滿足：

取1組抗?jié)B試件，抗?jié)B等級滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語

河南省五岳水庫輸水洞加固襯砌施工采用C30W6自流平自密實(shí)混凝土，通過對施工方案不斷調(diào)整優(yōu)化，在施工中精心組織、嚴(yán)格控制施工工序，成功地解決了普通混凝土襯砌中面臨的工作面狹小、襯砌厚度小及鋼筋密集等難題，且大大提高了施工功效，最終圓滿完成施工任務(wù)。五岳水庫輸水洞薄壁自流平自密實(shí)混凝土的成功應(yīng)用，可為自流平自密實(shí)混凝土在類似工程中的應(yīng)用提供借鑒。

1 CECS02—2004自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)與施工指南. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

2 CECS203—2006自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程. 北京：中國計(jì)劃出版社，2006.