自密實混凝土在安谷水電站施工中的應用

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 郫縣，611730)

1 工程概況

安谷水電站工程是大渡河干流梯級開發(fā)中的最后一級，樞紐位于四川省樂山市沙灣區(qū)嘉農(nóng)鎮(zhèn)(左岸)和市中區(qū)安谷鎮(zhèn)(右岸)接壤的大渡河干流上，開發(fā)任務為發(fā)電、防洪、航運、灌溉和供水等。本電站采用混合開發(fā)方式，水庫正常蓄水位398.00m，總庫容約6330萬m3，電站裝機共五臺。其中，大機組容量4×190MW，設計引用流量2576m3/s；小機組容量1×12MW，設計引用流量64.9m3/s。

安谷水電站廠房工程肘管二期混凝土采用一期預留出二期坑，待肘管安裝后再進行二期混凝土施工的方式。肘管除在尾部與尾水擴散段之間留有100cm的過渡段外，其余為全鋼襯結構。肘管共分為12節(jié)，由半徑5358mm圓形斷面，漸變?yōu)閷挾葹?5822mm、高度為5400mm、四角為半徑2500mm圓弧的扁圓形斷面型式。肘管每管節(jié)設1～3道h=50cm、δ=30mm的加勁環(huán)，同時為滿足肘管與混凝土的整體受力要求，肘管外壁沿徑向布置間排距均為40cml=50cm的鋼錨鉤。肘管8～12節(jié)底部平段設計有5排58個φ120mm的灌漿孔。二期坑為折線結構，高7m長21m，左右向最大寬度33．5m，坑壁布設了鍵槽和間距100cm、l=200cm的接縫插筋和拉錨。

肘管二期混凝土施工具有以下特點：(1)肘管的安裝與土建工程的施工交叉作業(yè)干擾較大；(2)肘管二期坑底部高程331m，頂部一期混凝土在345m高程以上，高差超過14m。同時肘管與二期坑壁之間空間狹小，最窄處只有0．7m，加上受肘管錨鉤和鍵槽插筋的影響，肘管與二期坑壁最窄處根本無法操作，施工難度較大；(3)肘管底部平段范圍大，鋼筋及肘管錨鉤、固定埋件密集，且左右兩側還各有一個尾水肘管排水盒，使得肘管底部施展空間較小，致使鋼筋安裝、焊接及混凝土下料難度較大，混凝土澆筑困難；(4)肘管里襯加勁環(huán)高30cm，加勁環(huán)處混凝土澆筑時排氣較為困難；(5)混凝土澆筑施工處于高溫季度，溫控極為重要。

2 肘管二期混凝土施工方法

2.1 鋼筋施工

鋼筋安裝進度根據(jù)肘管的安裝進度，并且根據(jù)混凝土的澆筑分層情況，以不影響肘管安裝焊接要求和滿足鋼筋接頭要求為原則進行。由于肘管布滿錨鉤，再加上肘管內安裝所需支撐、加固埋件的影響，鋼筋安裝難度非常大。鋼筋安裝與肘管安裝得緊密協(xié)調配合。肘管底部鋼筋安裝，應在肘管安裝前將其按設計圖紙要求安放在支撐的適當位置的架立鋼筋上，待肘管安裝驗收后再把鋼筋安放到位。鋼筋連接方式主筋采取以直螺紋機械連接，以減少焊接工程量。

2.2 混凝土澆筑

2.2.1 澆筑設備選型及布置根據(jù)廠房工程現(xiàn)有設備布置情況，主要的垂直運輸手段為尾水335m高程平臺布置的一臺S1000K32型塔機和安裝間的MQ900B型門機，起吊點在尾水渠340m高程平臺。經(jīng)綜合研究分析設備的輸送能力，需要的入倉強度、肘管分段安裝后對布料的影響、實際振搗空間等各種因素后，確定肘管底部二期混凝土采用高流態(tài)泵送混凝土和自密實混凝土澆筑，設備采用一臺HTB75泵機，布置在尾水渠335m高程平臺，攪拌車直接給泵機進料，泵管通過尾水擴散段鋼肘上預留的灌漿孔進料擴大為φ30cm的四個進料孔，肘管兩側及上游側在肘管頂部與二期坑壁之間搭設滑槽通過塔機吊料入倉。

2.2.2 混凝土施工配合比

根據(jù)設計要求，肘管二期混凝土標號和技術要求所作的一般性施工配合比見表1?，F(xiàn)場施工中由于肘管二期回填的特點，需要對混凝土的配合比進行專門的設計以滿足需要，主要需要專門設計的混凝土為泵送自密實混凝土，其設計配合比見表2。

表1 四川大渡河安谷水電站混凝土配合比

強度水泥品種級配水膠比用水量粉煤灰(25%)水水泥砂率人工砂小石(5～20)中石(20～40)C25W6F50嘉華P LH42 5一0 417511017532851868834C25W6F50嘉華P LH42 5二0 431609316027948866563375

表2四川大渡河安谷水電站自密實混凝土配合比

強度水泥品種級配水膠比用水量粉煤灰(25%)水水泥砂率人工砂小石(5～20)中石(20～40)C25W6F50嘉華P LH42 5一0 3718017018031649771803C25W6F50嘉華P LH42 5二0 401608016032048831541360

2.2.3 自密實混凝土施工配合比優(yōu)化

水電站中使用自密實混凝土極少，也沒有專門的施工配合比。在實際施工中依據(jù)正在施工的防滲墻所采用的塑性混凝土的特性進行優(yōu)化，并針對性地進行自密實混凝土的流動性、縫隙的通過能力、自密性等試驗，并以1#機的尾水擴散段底板平段做了專門試驗。施工中出現(xiàn)的主要問題有：①混凝土流動性較好，離析嚴重；②自密實混凝土能較好的通過鋼筋網(wǎng)；③自密實混凝土表面浮漿較多，在表面形成了約3cm厚的水膜，不利于混凝土排水排氣；④自密實混凝土水泥用量較大，混凝土內部最高溫度達50℃，現(xiàn)場需采取一定的溫控措施；⑤混凝土在泵送過程中因為出現(xiàn)離析，容易堵塞泵管。根據(jù)試驗情況，對配合比、水膠比、粉煤灰摻量、砂率等均進行了調整優(yōu)化，適當增大水膠比，降低粉煤灰摻量，增大砂率。最終確定的自密實混凝土施工配合比見表3。

表3四川大渡河安谷水電站自密實混凝土配合比

強度水泥品種級配水膠比用水量粉煤灰(15%)水水泥砂率人工砂小石(5～20)中石(20～40)C25W6F50嘉華P LH42 5一0 4812465124359501074834C25W6F50嘉華P LH42 5二0 551806013232527812622360

2.2.4 混凝土施工

混凝土采用泵機澆筑時，按照規(guī)劃好的進料口布置泵管，采用門塔機澆筑時根據(jù)實際情況，合理布置溜筒下料平臺的位置和間距，控制溜筒距離倉面的自由高度不超過1.0m，減少混凝土離析。

肘管二期混凝土采用C25混凝土澆筑，在空間狹小、鋼筋密集處采用自密實混凝土澆筑。根據(jù)澆筑倉面尺寸及空間形狀，不同的澆筑高程，采用不同的澆筑方法：第一層肘管底部二期混凝土，采用泵送二級配常態(tài)混凝土，平鋪法由下游向上游、自肘管中心向左右兩側對稱澆筑，按其擴散至全部底板30cm～50cm為第一層，人工進行振搗。剩下的肘管底部混凝土，由于人員無法下到肘管底部振搗，所以采用二級配自密實混凝土。第三層在離襯板50cm高處由于加勁環(huán)、錨鉤和鋼筋的影響，采用一級配自密實混凝土。肘管的預留灌漿孔作為混凝土進料孔兼振搗孔。泵送混凝土的入倉和振搗，利用肘管灌漿孔從下游至上游分排有序進行。同時在澆筑過程中，派專人用鐵錘跟進敲擊，發(fā)現(xiàn)空洞立即處理；對于已冒混凝土的灌漿孔，采用木板上加荷載臨時封堵。為了保證混凝土的入倉強度和從經(jīng)濟上來考慮，在肘管上游面及兩側面采用塔機吊運常態(tài)混凝土澆筑，在肘管二期坑兩側搭設受料平臺掛溜筒入倉，混凝土采用二級配常態(tài)混凝土，坍落度為11cm～13cm?；炷翝仓r，應保證肘管兩側混凝土對稱入倉，且澆筑胚層高差不超過50cm。混凝土平倉主要采用φ1000mm高頻插入式振搗器，靠近鋼里襯30cm范圍內采用φ500mm軟軸振搗器小心振搗，保證充分排氣。振搗器應充分靠近鋼里襯，但應防止碰撞鋼里襯。

3 混凝土溫度控制

肘管二期混凝土標號高，且泵送混凝土占了近一半，特別是肘管底部采用自密實一、二級配高流態(tài)混凝土，同時是在高溫季節(jié)施工，對混凝土溫控壓力較大。在施工中主要采取以下措施：(1)加強水泥入罐溫度檢測，對骨料采取搭設遮陽棚；(2)加強混凝土運輸過程中的溫控，對自卸車用遮陽棚保溫，同時提高澆筑入倉強度，減少運輸過程中的溫升；(3)優(yōu)化混凝土配合比，減少水泥用量；(4)采用冷水拌和，冷水機組送到拌和樓的用水控制在7°C；(5)根據(jù)工程現(xiàn)場實際情況埋設溫度熱敏感元件，依據(jù)分層、對稱的原則進行布點，實時地做好溫度檢測和監(jiān)控；(6)按設計布置冷卻水管，按監(jiān)測數(shù)據(jù)實時進行通水，并根據(jù)出水口溫度來調節(jié)冷卻通水流量、通水時間及冷卻水溫度。根據(jù)本工程情況，5～10月通9℃～12℃的制冷水，流量不小于20L/min，并根據(jù)溫升需要必要時加大通水量至35L/min，以滿足混凝土內部最高溫度控制的要求。通過采取了一系列溫控措施后，監(jiān)測肘管二期混凝土平均最高溫度為35.74°C，符合要求。典型溫度變化過程線見圖1。

圖1 肘管二期混凝土典型溫度變化過程線

4 施工組織管理

4.1 肘管二期混凝土施工需要較長時間，且采用的設備較多，特別是肘管下平段倉面鋼筋工作量大、安裝焊接難度大，施工中混凝土澆筑采用泵機和兩臺門塔機同時入倉，過程中需專人注意兩臺門塔機的安全及混凝土級配調換工作。

4.2 土建與金結施工單位間的協(xié)調。金結施工單位對現(xiàn)場施工中肘管變形跟蹤觀察和測量監(jiān)測，土建單位在施工過程中，盡量避免吊罐直接撞擊肘管以免發(fā)生位移。

4.3 肘管二期混凝土施工安全管理難度大，特別是肘管底部通風條件差，排水不便，且門塔機同時入倉極易發(fā)生碰撞，對安全管理提出了更高的要求。在現(xiàn)場施工中，一方面要加強勞動保護，另一方面要改善施工環(huán)境，采用通風機送風、倉號內低壓照明、專線布置大功率鏑燈對工作面照明、增設抽排水設施等，同時，加強起吊設備安全檢查及兩臺起吊設備的入倉協(xié)調工作等，確保了工程施工的安全性。

5 結語

自密實混凝土因其流動性、填充性、抗離析性等優(yōu)良的性能，在水電站工程得到廣泛應用和推廣，特別適宜在肘管、蝸殼等異形結構、鋼筋特別密集結構和施工中無法振搗到的部位應用。自密實混凝土的拌制，首先從原材料選擇、配合比設計展開工作，根據(jù)工程的實際情況，掌控好混凝土施工過程中的各道工序質量，這樣才能保證混凝土工程的質量。

〔1〕中國水電顧問集團成都勘測設計研究院.水工大壩混凝土材料和溫度控制研究與進展.北京：中國水利水電出版社，2009.