引水隧洞混凝土澆筑頑癥處理措施在呼和浩特抽水蓄能水電站的實(shí)踐

李玉凡

(中國(guó)水利水電第三工程局有限公司，西安 710016)

文章編號(hào)：1006—2610(2015)02—0060—03

引水隧洞混凝土澆筑頑癥處理措施在呼和浩特抽水蓄能水電站的實(shí)踐

李玉凡

(中國(guó)水利水電第三工程局有限公司，西安 710016)

采用鋼模臺(tái)車全斷面澆筑引水隧洞襯砌混凝土，脫模后中心線以下混凝土表面出現(xiàn)大面積水紋和氣泡，此缺陷在類似工程中均有不同程度出現(xiàn)，是混凝土澆筑的頑癥，文章從成因分析入手，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，不斷優(yōu)化調(diào)整，找到了消除水紋和氣泡的措施，為類似工程提供了借鑒。

混凝土；澆筑；頑癥；處理

1 工程概況

呼和浩特抽水蓄能電站位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市東北部的大青山區(qū)，距離呼和浩特市中心約20 km。電站總裝機(jī)容量1 200 MW，裝機(jī)4臺(tái)，單機(jī)容量300 MW。電站樞紐主要由上水庫(kù)、水道系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)、下水庫(kù)工程組成，工程為Ⅰ等大(1)型。主要建筑物為1級(jí)，次要建筑物為3級(jí)。 水道系統(tǒng)由上水庫(kù)進(jìn)/出水口、引水隧洞、引水調(diào)壓井、壓力管道、尾水隧洞和下水庫(kù)進(jìn)/出水口組成。

引水系統(tǒng)采用1管2機(jī)的布置方式，設(shè)有1、2號(hào)2條引水隧洞，引水隧洞上平段長(zhǎng)分別為438 m和434 m，順?biāo)鞣较蚍謩e以6.79%和6.84%的坡比降坡，開(kāi)挖斷面為圓形，直徑7.3 m，襯砌后洞徑6.2 m。

引水隧洞上平段典型分段長(zhǎng)9 m，混凝土澆筑采用HBT60混凝土泵泵送入倉(cāng)，模板長(zhǎng)9.1 m的針梁式鋼模臺(tái)車全斷面一次澆筑成型，初期混凝土配合比見(jiàn)表1。

表1 混凝土配合比參數(shù)表

2 混凝土頑癥

混凝土在澆筑3個(gè)倉(cāng)號(hào)后出現(xiàn)了多種缺陷，經(jīng)過(guò)調(diào)整，其他缺陷得到有效控制，但隧洞中心線以下混凝土表面大面積水紋和氣泡經(jīng)過(guò)5次調(diào)整，都未得到有效控制，成為混凝土澆筑的頑癥。

3 頑癥成因分析

3.1 水紋成因分析

現(xiàn)場(chǎng)勘察，水紋全部出現(xiàn)在隧洞中心線以下混凝土表面，自上向下，在封閉區(qū)域內(nèi)形成。由此推斷水紋產(chǎn)生的原因是澆筑混凝土?xí)r，上部流態(tài)混凝土側(cè)壓力，引起模板變位，下部混凝土已初凝，在模板和已初凝混凝土之間形成封閉空隙，混凝土表面泌水在振搗時(shí)向下流入封閉空隙，滯留在混凝土表面形成水紋[1]。

3.2 氣泡成因分析

氣泡在隧洞中出現(xiàn)的部位在中心線以下混凝土表面，且成片小氣泡居多，大氣泡較為少見(jiàn)。分析氣泡產(chǎn)生的原因是在混凝土澆筑振搗時(shí)，混凝土內(nèi)部氣體受振后豎直向上方移動(dòng)，至臺(tái)車鋼模板后，被吸附在模板上，鋼模板密封不透氣，氣泡受阻無(wú)法排出，從而在混凝土表面形成氣泡[2]。

4 頑癥防治

查閱類似工程的施工資料，圓形隧洞混凝土襯砌用鋼模臺(tái)車全斷面一次澆筑成型的工程，均不同程度出現(xiàn)過(guò)水紋和氣泡2種缺陷[1-4]。參考其他工程施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合呼和浩特抽水蓄能電站現(xiàn)場(chǎng)勘察和分析，對(duì)水紋和氣泡2種頑癥防治措施進(jìn)行了如下實(shí)踐。

4.1 提高施工工藝

為消除水紋和氣泡，提高混凝土澆筑施工工藝，即提高清倉(cāng)、入倉(cāng)、平倉(cāng)、振搗、脫膜等工序的施工工藝[5-7]。

(1) 清倉(cāng)，將封堵巖體滲水，清除倉(cāng)內(nèi)積水，改為提前封堵和引排倉(cāng)內(nèi)所有基巖滲水，再清理倉(cāng)內(nèi)積水，并安排專人實(shí)時(shí)巡查，減少倉(cāng)內(nèi)外來(lái)水。

(2) 脫模劑，將涂刷柴油改為專用水溶型脫模劑。

(3) 下料，將同層中間部位單料口下料改為同層多料口下料。同時(shí)嚴(yán)格控制水平方向料口間距不超過(guò)2.5 m，垂直方向下料高差不超過(guò)1.5 m。用柔性橡膠泵管替代鋼泵管，以改變混凝土入倉(cāng)方向，防止混凝土正沖巖壁發(fā)生骨料回彈堆積。

(4) 鋪料，分層平鋪澆筑，鋪料厚度由原來(lái)的50 cm一層改為30 cm一層，左右兩側(cè)交替上升，對(duì)稱下料，平倉(cāng)高差由原來(lái)不大于80 cm改為不大于60 cm，兩側(cè)最大高差由原來(lái)的不超過(guò)50 cm改為不大于30 cm。

(5) 振搗，由原來(lái)的附著式振搗器單點(diǎn)振搗改為軟軸振搗器與附著式振搗器聯(lián)合振搗。倉(cāng)內(nèi)?50 mm軟軸振搗器插入混凝土間距不大于250 mm，且插入下層混凝土10 cm；附著式振搗器改用中高頻振搗器(振動(dòng)頻率不小于5 000 r/min)，間排距由3 m×2 m加密為1.5 m×2 m，分2次振搗，先單點(diǎn)振搗，后同排多點(diǎn)同時(shí)振搗，每次振搗時(shí)間45～60 s之間。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，水紋和氣泡雖有所減少，但效果不夠顯著。

4.2 優(yōu)化混凝土配合比

通過(guò)優(yōu)化混凝土配合比消除水紋和氣泡。具體優(yōu)化如下。

(1) 提高砂率，讓細(xì)粒料填充粗集料之間的空隙，減少產(chǎn)生氣泡的自由空隙。

(2) 在滿足坍落度的情況下，盡量減小水灰比，同時(shí)控制外加劑中引氣劑的含量不得大于規(guī)范規(guī)定的范圍，使混凝土中的含氣量控制在4% 以內(nèi)，水灰比越小，產(chǎn)生的氣泡會(huì)越少。

(3) 用粉煤灰代替部分水泥，適量的粉煤灰能改善混凝土的和易性，形成的膠合料能填塞骨料間的空隙，減少氣泡的產(chǎn)生。

(4) 嚴(yán)格混凝土攪拌工藝，混凝土攪拌要均勻，使外加劑在混凝土中均勻分布，發(fā)揮外加劑的作用。

混凝土配合比優(yōu)化詳見(jiàn)表2。

表2 混凝土施工配合比優(yōu)化參數(shù)表

混凝土配合比優(yōu)化后，水紋和氣泡有所減少，但不能滿足規(guī)范要求。

4.3 臺(tái)車模板打孔

水紋和氣泡產(chǎn)生的主要原因是在混凝土表面與鋼模臺(tái)車模板之間的泌水和氣泡無(wú)法排出。采用對(duì)臺(tái)車模板進(jìn)行改造的辦法，使模板具有透水和透氣性能，將面水和氣排到模板外，就可消除混凝土表面的水紋和氣泡，具體措施如下。

(1) 在臺(tái)車中心線以下鋼模板上用磁力鉆直接鉆設(shè)排水、排氣孔，孔徑10 mm，間排距10 cm×10 cm，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)250 cm2的面積進(jìn)行了試驗(yàn)，效果良好，但該方法鉆孔量大，對(duì)臺(tái)車模板有一定破壞，同時(shí)在鉆孔位置膠凝材料流失明顯，需要對(duì)混凝土表面進(jìn)行磨光處理。

(2) 在臺(tái)車中心線以下模板上粘貼透水、透氣模板布，選用幅寬1.5 m模板布，先對(duì)鋼模板表面清理干凈，后在模板表面及模板四周，噴涂膠水，噴膠用量100 g/m2，再將模板布毛面一側(cè)粘貼在模板上，拉緊、對(duì)位、整平，模板兩端預(yù)留布頭翻轉(zhuǎn)外貼[8-10]?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)僅粘貼了單幅透水模板布，實(shí)際效果良好，水紋和氣泡消失。每平米透水模板布價(jià)格約25元，模板布可使用2次，估算實(shí)際混凝土澆筑成本每立方米將增加28元澆筑成本，該方法增加了施工成本。

4.4 翻模壓光

所用鋼模臺(tái)車為上針梁全段面鋼模臺(tái)車，底部90°角范圍的模板可用液壓缸提升，混凝土初凝時(shí)間為6 h。底部90°角范圍混凝土澆筑約需要3 h左右，左右兩側(cè)各澆筑60 cm，2層約需要1 h，再停止等待1 h后，利用圓拱效應(yīng)和澆筑后混凝土塌落度損失，底部混凝土又未完全初凝的條件，將底部90°角范圍的模板提升，人工對(duì)混凝土表面進(jìn)行壓光處理。受臺(tái)車提升模板局限，該方法僅能壓光約底部100°角的范圍。

4.5 后期修補(bǔ)

對(duì)于已經(jīng)產(chǎn)生水紋和氣泡的部位根據(jù)施工規(guī)范要求，采用如下如理。

(1) 對(duì)水紋和深度<5 mm以下的氣泡，用磨光機(jī)直接磨平整處理。

(2) 對(duì)深度≥5 mm的氣泡，鑿成四邊或多邊形后，清理干凈后用環(huán)氧膠泥修補(bǔ)。環(huán)氧膠泥選用固化時(shí)間12～24 h，抗壓強(qiáng)度≥50 MPa，抗拉強(qiáng)度≥5 MPa，粘結(jié)強(qiáng)度≥2.5 MPa的成品材料。使用前先檢查外包裝，規(guī)格、型號(hào)、生產(chǎn)日期，確保產(chǎn)品在廠家規(guī)定的保質(zhì)期內(nèi)，打開(kāi)包裝桶蓋，檢查內(nèi)裝A料、B料、C料均無(wú)破損、漏灑、受潮結(jié)塊現(xiàn)象，每桶中的裝配比例為A料∶B料∶C料=1∶3∶16。將配制好的膠泥涂抹在被修補(bǔ)部位，涂抹時(shí)邊壓實(shí)邊抹光，完工 3～14 d后即可投入使用。配制好的膠液應(yīng)在45 min內(nèi)用完，未拌和均勻或已處于初凝狀態(tài)的膠泥嚴(yán)禁使用。

后期修補(bǔ)簡(jiǎn)單易行，但施工工序增加，修補(bǔ)成本較高。

5 結(jié) 語(yǔ)

全斷面上針梁式鋼模臺(tái)車做為一種快速、高效，且能降低勞動(dòng)強(qiáng)度的隧洞襯砌專用設(shè)備, 在各類工程隧洞混凝土施工中已被廣泛使用，但在圓形隧洞施工中水紋和氣泡等頑癥均有發(fā)生。從本工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐看，在今后類似工程中建議采用翻模壓光和粘貼透水模板布聯(lián)合施工，以消除水紋和氣泡，即在能翻模位置，采用壓光，對(duì)不能翻模的地方，粘貼透水模板布。另外應(yīng)把臺(tái)車模板具有透水和透氣性作為制造的研究和改進(jìn)方向。

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Handling Measures for Defects of Concrete Placement in Headrace Tunnel——Practice in Huhohaote Pumped Storage Power Plant

LI Yu-fan

(Sinohydro Bureau 3 Co., Ltd, Xi'an 710016, China)

The steel form trolley is applied to place the lining concrete of the headrace tunnel at full section. After the form is removed, waterwave and air bubbles in a large area occur on the concrete surface below the centerline. Such defects happen in certain degree in the similar works and difficult to avoid. In this paper, measures for elimination of waterwave and air bubbles on the concrete surface are found through its cause analysis, site practice, continuous optimization and adjustment, providing reference for similar projects.

concrete; placement; defect; handling

2014-11-14

李玉凡(1971- )，男，河南省登封市人，高級(jí)工程師，從事工程建筑施工管理與技術(shù)管理工作.

TV544

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2015.02.015