摘要:水布埡防淘墻采用鋼筋混凝土結構,墻體厚度3. 0～4. 5 m ,深入地下25～40 m ,是目前國內外水電在建工程中規模最大、地質條件最為復雜、施工難度最高的防淘墻。設計施工方案為通過豎井自下而上逐層開挖和分層澆筑混凝土的方式進行施工,混凝土運輸面臨先自上而下再轉為水平運輸的問題,垂直運輸高度可達25～40m不等,洞內水平運輸距離最大可達10 m以上。實際施工中通過采用泵送混凝土入倉,很好地解決了這一難題,獲得了較好的技術經濟效果。
關 鍵 詞:防淘墻; 泵送混凝土; 應用; 水布埡水電站
中圖分類號: TV544 文獻標識碼: A
泵送混凝土不僅能提高混凝土的性能,而且機械化程度高,澆筑速度快,但根據混凝土泵的工況一般由低處往高處泵送應用較多,而由高處往低處泵送則較少采用。水布埡防淘墻混凝土澆筑即采用這種由高處往低處泵送入倉的施工方式。由于混凝土在泵送時垂直落差大,泵管需多次轉彎,管內混凝土極易脫空,產生骨料分離,進而大大減小了混凝土的和易性和流動性,導致骨料架橋而堵管,因此解決好混凝土運輸中的堵管問題和防止混凝土料的離析,是保證施工進度與混凝土施工質量的關鍵點之一。
1 工程概況及相關特性
水布埡水利樞紐工程位于清江中游河段,主要建筑物為混凝土面板堆石壩、左岸溢洪道、右岸地下式電站和放空洞等。溢洪道由引水渠、控制段、泄槽和下游消能防沖段組成,消能沖刷區采用防淘墻加護岸進行保護。
防淘墻采用鋼筋混凝土結構,墻體厚3～4. 5 m。混凝土設計強度為C30 ,在墻體迎水面和背水面均布有縱橫向鋼筋。防淘墻混凝土順河向分段尺寸一般15～18 m ,為防止泄洪高速水流通過混凝土接縫對防淘墻產生水擊壓力和提高防淘墻的整體性,在分縫處設一道銅止水和鍵槽。防淘墻墻體混凝土的技術要求見表1。
防淘墻區所在的地層為二疊系下統馬鞍組(P1ma ) 、石炭系中統黃龍組(C2h ) 、泥盆系上統寫經寺組(D3x ) 等巖性軟弱的地層。巖體完整性差,風化較強烈,P1ma及D3x地層含有較多的頁巖,淺表部處于強風化狀態。D3x強風化帶水平深可達30～45 m ,最深達60 m。
根據設計方案,防淘墻混凝土通過豎井從底部開始向上分層澆筑混凝土。分層厚度根據基巖完整情況進行調整,在地質條件較好的地段每層按4 m控制,在地質條件差的地段每層按2～3 m控制。
2 防淘墻墻體混凝土配合比
為滿足設計技術要求,施工前施工單位通過多次反復試驗,確定了防淘墻墻體混凝土配合比(見表2) 。
注: ①表中JG- 3 (粉狀) 的摻量為膠凝材料的0. 6 %; GK- 9A 的摻量為膠凝材料的0. 004 % ,GK- 9A 配置成濃度為25 %的水溶液后加入。②表中砂石骨料的質量為飽和面干砂石骨料的重量。
混凝土配合比中所用原材料:水泥為葛洲壩水泥廠生產的中熱42. 5 級水泥;粗、細骨料采用水布埡左岸三友坪料場生產的公山包人工碎石和人工砂;試驗的拌合水為水布埡工區自來水。考慮到所澆混凝土為向下的泵送,且沒有摻加粉煤灰,為了保證混凝土的和易性、坍落度及防止坍落度損失過快的要求,特別是抑制夏季高溫季節坍落度的損失過快,從而滿足混凝土施工和易性及可泵性的要求,故在混凝土中摻用了高效緩凝減水劑或泵送劑。配合比試驗和實際施工中采用了北京冶建特種材料公司生產的JG- 3 高效緩凝減水劑、同時為了滿足混凝土的抗凍性能的要求,在混凝土中摻用了石家莊市長安育才建材有限公司生產的引氣劑GK- 9A。
3 防淘墻墻體混凝土施工
3. 1 施工工藝流程
防淘墻墻體施工工藝流程是:墻體平洞開挖、支護→基面清理→立模→墻體混凝土澆筑→墻頂面養護處理→下一開挖、澆筑循環。
3. 2 墻體混凝土澆筑
3. 2. 1 分層分塊
防淘墻墻體分層分縫分塊原則上按設計圖紙進行,但由于地質條件不同,局部需作調整。左岸部分基本上按3 m 厚分層澆筑,分塊長度為防淘墻墻體寬度(即10～18 m) 。
3. 2. 2 澆筑前的準備
(1) 清基、排水。混凝土澆筑前,清除巖基上的雜物、泥土及松動巖石,壓力水沖洗干凈。地下洞室中的集中滲水采用設置的導管或截水圈排至倉位外。
(2) 立模。施工前按照施工圖紙和施工現場的實際情況設計模板配板,將墻體平洞兩端封堵。模板采用普通組合鋼模板,特殊部位采用異形模板。用全站儀測放洞軸線、高程、分縫線及混凝土入倉斷面,以紅油漆標志立模控制點,指導模板拼裝。
(3) 混凝土泵及泵管安裝。在施工豎井井口布置2 臺(1 臺備用) HBT120A 型混凝土泵車,將泵管由豎井穿過模板,直接接至澆筑倉位。泵管安裝要求盡量平直,轉彎要少、緩,接頭要嚴密。布設時,設置2～3 處錐形管以適當增加阻力,防止管道堵塞。
3. 2. 3 泵送混凝土施工
墻體混凝土水平運輸采用混凝土攪拌車從拌和樓運料至現場,再卸料于混凝土泵車輸料斗中。混凝土攪拌車運送途中,攪拌車以慢速旋轉(1～4 rPmin) ,不停擾動,防止混凝土離析。垂直運輸是通過混凝土泵泵送到待澆倉位。泵送混凝土前先用海綿球清洗管路,然后泵送清水以清洗和濕潤管路、料斗、混凝土缸,再泵送適量與混凝土同配合比的砂漿,最后才能泵送混凝土(在料斗中砂漿未完全泵完,料位在攪拌軸以上時,可直接加入混凝土料泵送) 。泵送時,受料斗內混凝土應保持充滿狀態,以免吸入空氣形成堵管。泵送混凝土開始時,速度要先慢后快,逐步加速,同時觀察混凝土泵的壓力和系統的工作情況,待系統情況正常后,方可按正常速度進行泵送。中斷泵送后,再次泵送時,先反泵2～3 個行程,將分配閥內的混凝土吸回料斗內經充分攪拌后再泵送。
混凝土泵工作要求連續性,必須保證拌和樓生產能力、混凝土運輸能力、施工作業人員配置等的匹配。泵送過程中, 若因特殊原因一旦停泵,間歇時間不宜超過20 min ,且每隔4～5 min使泵交替進行4～5 個逆轉和順轉動作擾動,防止離析。如間歇時間超過45 min 或當混凝土發生離析時,必須卸掉料斗內的混凝土,立即用壓力水清除管內殘留的混凝土。
混凝土澆筑全面鋪料、均勻上升,鋪料厚50 cm 左右,人工平倉。澆筑要連續,分層進行。每層澆筑時間以不超過混凝土凝結時間控制(見表3) ,否則留置施工縫,待下層混凝土強度達到1. 2 MPa 后繼續。
注:此時間包括混凝土拌和物的運輸時間與澆筑時間。
混凝土振搗采用ª80 mm插入式振搗器振搗密實。振搗時要求快插慢拔,垂直深入到下層混凝土層中5 cm 左右。振搗器交錯式移動,各插點均勻布置,間距50 cm。振搗時間以混凝土不再顯著下沉、不出現氣泡,表面開始泛漿時為止,一般20～30s。
泵送結束后,拆開水平管與垂直管結合處的管卡,將垂直管內的混凝土料卸掉,然后再灌滿水,用卡球將混凝土缸及料斗沖洗干凈。
3. 2. 4 混凝土養護與模板拆除
混凝土澆筑結束后12～18 h ,灑水養護,使其保持濕潤狀態,連續養護28 d。
模板在混凝土強度達到2. 5 MPa 后拆除,廊道模板要求混凝土達到齡期后方可拆除。拆除時自上而下進行,拆下后及時加以清理。
4 泵送混凝土施工時應注意的有關問題
(1) 因混凝土向下泵送,向下配管時,在適當位置增加彎頭數量,保證管內壓力,以防止混凝土因自重下移,在管道內形成空段而引起阻塞。
(2) 混凝土泵的操作是一項專門技術工作,施工現場操作工經培訓合格后才允許上崗操作。
(3) 由上向下泵送混凝土,對混凝土的和易性等性能要求較高,因此在施工前一定要認真做好混凝土配合比試驗,并在實施過程中不斷進行調整,以保證混凝土澆筑順利進行。
(4) 設備的性能及保養、維護十分重要。選用適宜的混凝土泵,開泵前認真檢查配管接頭是否完全封閉,泵的各部位是否正常;檢查活塞桿與泵體機件一切正常(將其真空值抽至規定值,空載運轉) ,確定檢查無誤后方可開泵。否則一旦正式投入使用,出現故障再進行維修將十分麻煩。
5 結論與建議
防淘墻混凝土在充分進行配合比試驗的基礎上,各項性能指標能滿足設計技術要求;通過采用泵送混凝土入倉澆筑,總體上施工較為順利,能滿足施工進度的需要。建議在泵送混凝土中適量摻入Ⅰ級粉煤灰,有助于改善混凝土拌合物和易性,增強混凝土的經濟性,同時可以改善混凝土的某些性能(如降低混凝土水化熱,減少混凝土的干縮,提高混凝土的抗滲性能等) 。實際施工中還要嚴格控制引氣劑的使用,避免出現因含氣量過高或過低而導致混凝土的強度降低過多或使混凝土的抗凍等級達不到設計要求等問題。
6 結語
水布埡防淘墻混凝土采用自上而下的泵送技術進行澆筑取得了重大成功,其經濟技術效益是明顯的,為防掏墻混凝土工程提前完工起到了關鍵的作用。通過解決在施工過程中遇到的一些技術問題,泵送混凝土施工技術可應用到更廣闊的領域。
