無(wú)壓高速水流泄洪洞底板混凝土施工

邱仲成　黨鵬亮

摘 要：強(qiáng)大流量、高流速的泄洪洞，必然對(duì)混凝土澆筑的施工質(zhì)量以及溫度控制提出高標(biāo)準(zhǔn)的要求。錦屏一級(jí)水電站泄洪洞無(wú)壓段底板通過(guò)采取一系列的技術(shù)措施和工藝改進(jìn)，混凝土的施工質(zhì)量和溫度控制均取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：錦屏一級(jí)水電站；泄洪洞無(wú)壓段底板；混凝土施工技術(shù)

1 工程概況

錦屏一級(jí)水電站位于四川省涼山彝族自治州鹽源縣和木里縣境內(nèi)的雅礱江干流上，是雅礱江干流下游河段的控制性水庫(kù)梯級(jí)電站，電站由擋水、泄洪及消能、引水發(fā)電等建筑組成，水庫(kù)總庫(kù)容為77.6億m3，電站總裝機(jī)為3600MW。泄洪消能建筑物包括右岸泄洪洞、壩身孔口及壩后水墊塘及二道壩。電站樞紐位于深山峽谷區(qū)，岸坡陡峭、河床狹窄、泄洪消能難度大。

2 工程特點(diǎn)及難點(diǎn)

2.1 泄洪洞泄量大，流速高

設(shè)計(jì)洪水過(guò)流量為3229m3/s，校核洪水過(guò)流量為3320m3/s；工作閘室前有壓隧洞段流速為23.64m/s左右，奧奇曲線前無(wú)壓隧洞段流速為24.59m/s左右，在龍落尾段流速由24.59m/s增大至反弧段末端的50.72m/s左右。

2.2 泄洪洞運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，混凝土澆筑質(zhì)量要求高

錦屏一級(jí)水電站泄洪洞使用較為頻繁，高速水流對(duì)混凝土表面不平整度和澆筑質(zhì)量要求高，無(wú)壓段最大不平整度要求在5mm以下，龍落尾斜坡段以上最大不平整度要求在 3mm以下，龍落尾斜坡段以下最大不平整度要求在1mm以下。

2.3 溫控防裂及抗沖耐磨難度大

無(wú)壓段設(shè)計(jì)選用摻HF粉C9040F75W8標(biāo)號(hào)混凝土，龍落尾段設(shè)計(jì)選用摻HF粉C9050F75W8標(biāo)號(hào)混凝土。在常規(guī)條件下澆筑泄洪洞抗沖磨混凝土，很難保證混凝土不產(chǎn)生裂縫。

3 施工方案

泄洪洞無(wú)壓段按照先底板、后邊頂拱的順序分兩層施工（圖1）。底板及底板以上80cm邊墻為第一層施工，按9m進(jìn)行分塊；80cm邊墻采用普通9015定型鋼模板，底板堵頭采用3015及1015散裝模板，局部采用木模板補(bǔ)縫。

4 施工控制重點(diǎn)

4.1 溫控防裂

為防止泄洪洞出現(xiàn)危害性貫穿裂縫并盡可能減少表面裂縫，且泄洪洞無(wú)壓段溫控標(biāo)準(zhǔn)較高，混凝土襯砌的最高溫度為33℃。由于泄洪洞無(wú)壓段采用高標(biāo)號(hào)混凝土（C9040F75W8），且施工條件限制采用泵送方式入倉(cāng)，更增加了混凝土溫控的難度，因此需要對(duì)無(wú)壓段襯砌混凝土采取合理的溫控措施以滿足溫控防裂的要求：（1）優(yōu)化混凝土配合比；（2）選用低坍落度混凝土；（3）降低混凝土澆筑溫度；（4）通水冷卻；（5）表面養(yǎng)護(hù)；（6）防風(fēng)措施。

4.2 底板不平整度控制

在高速水流條件下錦屏一級(jí)水電站泄洪洞表面不平整度控制標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

4.2.1 大面平整度控制

為控制抹面高程及平整度，提前設(shè)置了刮面軌。刮面軌由支撐及刮面鋼筋組成，按2m間距沿順?biāo)鞣较蚱叫胁贾?。刮面軌支撐采?2段直徑 12mm 圓鋼焊接成” T”型，按 2m @1. 0m 間距焊接布置于面層鋼筋網(wǎng)上。刮面鋼筋采用直徑 20mm圓鋼，長(zhǎng) 9m。澆筑前將刮面鋼筋先放置于鋼筋網(wǎng)面上，以降低在施工過(guò)程被踩或混凝土壓彎變形的幾率，待快澆筑到該位置時(shí)，再將其安放于” T”型支撐上，用鉛絲綁扎。

4.2.2 重點(diǎn)部位的平整度控制

通過(guò)施工實(shí)踐，80cm 小邊墻采用常規(guī) 9015模板立模澆筑后，模板下端在底板上不可避免的會(huì)留下模板印痕，嚴(yán)重影響底板平整度。因此，對(duì)邊墻模板系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一套可拆卸的L型模板，較好地解決了交接處無(wú)法抹面造成成型不良的問(wèn)題。改進(jìn)后的邊墻模板系統(tǒng)由底模與側(cè)模兩部分組成：側(cè)模為 P9015模板，底模為 P3015，模板拼接端均加工成 40b角，以便于底模拆除；采用U12螺栓對(duì)底模與側(cè)模進(jìn)行拼接，并使用可調(diào)節(jié)螺桿支撐固定底模，見(jiàn)圖 2。L型模板底模在邊墻振搗完成后開(kāi)始拆模，拆模后專門安排 2名抹面工負(fù)責(zé)對(duì)底模部位進(jìn)行抹面。底模抹面時(shí)，要求抹至邊墻模板下邊緣位置，可避免拆模后在底板上留下模板槽印。

4.3 小邊墻氣泡消除

泄洪洞流速高的特點(diǎn)決定了不允許有有害氣泡的存在。為了減少氣泡后期修補(bǔ)量，要求在澆筑過(guò)程中盡可能的消除混凝土表面氣泡。在泄洪洞無(wú)壓段底板混凝土澆筑試驗(yàn)階段，小邊墻氣泡問(wèn)題較為突出，隨后經(jīng)過(guò)一系列技術(shù)措施的改進(jìn)，小邊墻氣泡問(wèn)題得到了有效的解決。

4.3.1 原因分析

（1）減水劑。通過(guò)試驗(yàn)單位進(jìn)行的減水劑影響對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果以及對(duì)大量其他工程資料數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后得知，減水劑的影響是造成目前泄洪洞混凝土有害氣泡的根源。為消除減水劑自生帶有和拌制過(guò)程中形成的有害氣泡，通常引入了具有消泡功能的大分子單體組分，而特有的其分子結(jié)構(gòu)在一定程度上能抑制氣泡的聚集合并。在錦屏水電站工程混凝土生產(chǎn)過(guò)程中，因混凝土有相當(dāng)?shù)目箖鲆?，因此需要加入引氣劑，使混凝土具有一定的含氣量，其消泡劑的摻入量?yīng)相對(duì)減少。

（2）混凝土性能與振搗工藝。泄洪洞無(wú)壓段澆筑采用高標(biāo)號(hào)混凝土 C9040F75W8、二級(jí)配，膠凝材料用量大，從而造成混凝土粘性大，氣泡排出受到的粘滯阻力較大，排出困難，振搗排出氣泡時(shí)間較一般混凝土?xí)r間長(zhǎng)。因此，不恰當(dāng)?shù)恼駬v強(qiáng)度可能會(huì)造成氣泡無(wú)法排出或加劇減水劑中氣泡的形成，造成大量有害氣泡。

4.3.2 采取的措施

所采取措施的關(guān)鍵在于在排出氣泡的同時(shí)，最大程度地降低了振搗對(duì)減水劑的擾動(dòng)。

（1）減小分層厚度，80cm 邊墻分 2層進(jìn)行澆筑，在縮短氣泡排出路徑的同時(shí)減少了振搗時(shí)間，降低了擾動(dòng)。

（2）采用振搗力量小的振搗棒（35型）在鋼筋模板間進(jìn)行排氣，減少擾動(dòng)。優(yōu)化振搗操作，遵循快插慢拔的要求，要求在振搗時(shí)間內(nèi)每棒需操作 3個(gè)以上插拔循環(huán)，通過(guò)多個(gè)緩慢的提拉振搗棒動(dòng)作帶出氣泡，加快氣泡排出的速度，每棒振搗時(shí)間為 30～40 s左右，嚴(yán)格控制振搗時(shí)間，不允許過(guò)振，最長(zhǎng)振搗時(shí)間不能超過(guò) 50 s。

（3）采用混凝土改性模貼，可吸附混凝土中的氣泡，提高混凝土表面光滑度。

5 結(jié)語(yǔ)

錦屏一級(jí)水電站泄洪洞無(wú)壓段底板混凝土澆筑過(guò)程中，通過(guò)不斷分析總結(jié)和技術(shù)改進(jìn)，將底板平均平整度控制在 2.7mm，溫度控制滿足設(shè)計(jì)要求，特別是“美捷特混凝土模貼”的成功運(yùn)用很好的解決了小邊墻的氣泡問(wèn)題，以及可拆卸的 L型模板的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，有效的避免了小邊墻模板下端在底板上留下的模板印痕，解決了小邊墻和底板交接部位無(wú)法抹面導(dǎo)致的成型問(wèn)題，確保了該部位的平整度滿足設(shè)計(jì)要求。文中介紹的混凝土施工質(zhì)量及溫度控制措施和工藝，可為業(yè)內(nèi)高速水流條件下的同類型工程提供借鑒。

作者簡(jiǎn)介：邱仲成（1978- ），男，云南大理人，助理工程師，主要從事水利水電工程施工技術(shù)及管理工作。