摘要:水布埡防淘墻采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),墻體厚度3. 0～4. 5 m ,深入地下25～40 m ,是目前國(guó)內(nèi)外水電在建工程中規(guī)模最大、地質(zhì)條件最為復(fù)雜、施工難度最高的防淘墻。設(shè)計(jì)施工方案為通過(guò)豎井自下而上逐層開(kāi)挖和分層澆筑混凝土的方式進(jìn)行施工,混凝土運(yùn)輸面臨先自上而下再轉(zhuǎn)為水平運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題,垂直運(yùn)輸高度可達(dá)25～40m不等,洞內(nèi)水平運(yùn)輸距離最大可達(dá)10 m以上。實(shí)際施工中通過(guò)采用泵送混凝土入倉(cāng),很好地解決了這一難題,獲得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。
關(guān) 鍵 詞:防淘墻; 泵送混凝土; 應(yīng)用; 水布埡水電站
中圖分類(lèi)號(hào): TV544 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
泵送混凝土不僅能提高混凝土的性能,而且機(jī)械化程度高,澆筑速度快,但根據(jù)混凝土泵的工況一般由低處往高處泵送應(yīng)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(cāng)的施工方式。由于混凝土在泵送時(shí)垂直落差大,泵管需多次轉(zhuǎn)彎,管內(nèi)混凝土極易脫空,產(chǎn)生骨料分離,進(jìn)而大大減小了混凝土的和易性和流動(dòng)性,導(dǎo)致骨料架橋而堵管,因此解決好混凝土運(yùn)輸中的堵管問(wèn)題和防止混凝土料的離析,是保證施工進(jìn)度與混凝土施工質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)之一。
1 工程概況及相關(guān)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(qū)采用防淘墻加護(hù)岸進(jìn)行保護(hù)。
防淘墻采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),墻體厚3～4. 5 m?；炷猎O(shè)計(jì)強(qiáng)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(guò)混凝土接縫對(duì)防淘墻產(chǎn)生水擊壓力和提高防淘墻的整體性,在分縫處設(shè)一道銅止水和鍵槽。防淘墻墻體混凝土的技術(shù)要求見(jiàn)表1。
防淘墻區(qū)所在的地層為二疊系下統(tǒng)馬鞍組(P1ma ) 、石炭系中統(tǒng)黃龍組(C2h ) 、泥盆系上統(tǒng)寫(xiě)經(jīng)寺組(D3x ) 等巖性軟弱的地層。巖體完整性差,風(fēng)化較強(qiáng)烈,P1ma及D3x地層含有較多的頁(yè)巖,淺表部處于強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)。D3x強(qiáng)風(fēng)化帶水平深可達(dá)30～45 m ,最深達(dá)60 m。
根據(jù)設(shè)計(jì)方案,防淘墻混凝土通過(guò)豎井從底部開(kāi)始向上分層澆筑混凝土。分層厚度根據(jù)基巖完整情況進(jìn)行調(diào)整,在地質(zhì)條件較好的地段每層按4 m控制,在地質(zhì)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(shè)計(jì)技術(shù)要求,施工前施工單位通過(guò)多次反復(fù)試驗(yàn),確定了防淘墻墻體混凝土配合比(見(jiàn)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(zhì)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(chǎn)的中熱42. 5 級(jí)水泥;粗、細(xì)骨料采用水布埡左岸三友坪料場(chǎng)生產(chǎn)的公山包人工碎石和人工砂;試驗(yàn)的拌合水為水布埡工區(qū)自來(lái)水?？紤]到所澆混凝土為向下的泵送,且沒(méi)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(guò)快的要求,特別是抑制夏季高溫季節(jié)坍落度的損失過(guò)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(yàn)和實(shí)際施工中采用了北京冶建特種材料公司生產(chǎn)的JG- 3 高效緩凝減水劑、同時(shí)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(zhǎng)安育才建材有限公司生產(chǎn)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(kāi)挖、支護(hù)→基面清理→立?！鷫w混凝土澆筑→墻頂面養(yǎng)護(hù)處理→下一開(kāi)挖、澆筑循環(huán)。
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(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行,但由于地質(zhì)條件不同,局部需作調(diào)整。左岸部分基本上按3 m 厚分層澆筑,分塊長(zhǎng)度為防淘墻墻體寬度(即10～18 m) 。
3. 2. 2 澆筑前的準(zhǔn)備
(1) 清基、排水?；炷翝仓?清除巖基上的雜物、泥土及松動(dòng)巖石,壓力水沖洗干凈。地下洞室中的集中滲水采用設(shè)置的導(dǎo)管或截水圈排至倉(cāng)位外。
(2) 立模。施工前按照施工圖紙和施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況設(shè)計(jì)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(cè)放洞軸線、高程、分縫線及混凝土入倉(cāng)斷面,以紅油漆標(biāo)志立?？刂泣c(diǎn),指導(dǎo)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(tái)(1 臺(tái)備用) HBT120A 型混凝土泵車(chē),將泵管由豎井穿過(guò)模板,直接接至澆筑倉(cāng)位。泵管安裝要求盡量平直,轉(zhuǎn)彎要少、緩,接頭要嚴(yán)密。布設(shè)時(shí),設(shè)置2～3 處錐形管以適當(dāng)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(yùn)輸采用混凝土攪拌車(chē)從拌和樓運(yùn)料至現(xiàn)場(chǎng),再卸料于混凝土泵車(chē)輸料斗中?；炷翑嚢柢?chē)運(yùn)送途中,攪拌車(chē)以慢速旋轉(zhuǎn)(1～4 rPmin) ,不停擾動(dòng),防止混凝土離析。垂直運(yùn)輸是通過(guò)混凝土泵泵送到待澆倉(cāng)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(rùn)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(shí),可直接加入混凝土料泵送) 。泵送時(shí),受料斗內(nèi)混凝土應(yīng)保持充滿狀態(tài),以免吸入空氣形成堵管。泵送混凝土開(kāi)始時(shí),速度要先慢后快,逐步加速,同時(shí)觀察混凝土泵的壓力和系統(tǒng)的工作情況,待系統(tǒng)情況正常后,方可按正常速度進(jìn)行泵送。中斷泵送后,再次泵送時(shí),先反泵2～3 個(gè)行程,將分配閥內(nèi)的混凝土吸回料斗內(nèi)經(jīng)充分?jǐn)嚢韬笤俦盟汀?/P>
混凝土泵工作要求連續(xù)性,必須保證拌和樓生產(chǎn)能力、混凝土運(yùn)輸能力、施工作業(yè)人員配置等的匹配。泵送過(guò)程中, 若因特殊原因一旦停泵,間歇時(shí)間不宜超過(guò)20 min ,且每隔4～5 min使泵交替進(jìn)行4～5 個(gè)逆轉(zhuǎn)和順轉(zhuǎn)動(dòng)作擾動(dòng),防止離析。如間歇時(shí)間超過(guò)45 min 或當(dāng)混凝土發(fā)生離析時(shí),必須卸掉料斗內(nèi)的混凝土,立即用壓力水清除管內(nèi)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(cāng)。澆筑要連續(xù),分層進(jìn)行。每層澆筑時(shí)間以不超過(guò)混凝土凝結(jié)時(shí)間控制(見(jiàn)表3) ,否則留置施工縫,待下層混凝土強(qiáng)度達(dá)到1. 2 MPa 后繼續(xù)。
注:此時(shí)間包括混凝土拌和物的運(yùn)輸時(shí)間與澆筑時(shí)間。
混凝土振搗采用ª80 mm插入式振搗器振搗密實(shí)。振搗時(shí)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(cuò)式移動(dòng),各插點(diǎn)均勻布置,間距50 cm。振搗時(shí)間以混凝土不再顯著下沉、不出現(xiàn)氣泡,表面開(kāi)始泛漿時(shí)為止,一般20～30s。
泵送結(jié)束后,拆開(kāi)水平管與垂直管結(jié)合處的管卡,將垂直管內(nèi)的混凝土料卸掉,然后再灌滿水,用卡球?qū)⒒炷粮准傲隙窙_洗干凈。
3. 2. 4 混凝土養(yǎng)護(hù)與模板拆除
混凝土澆筑結(jié)束后12～18 h ,灑水養(yǎng)護(hù),使其保持濕潤(rùn)狀態(tài),連續(xù)養(yǎng)護(hù)28 d。
模板在混凝土強(qiáng)度達(dá)到2. 5 MPa 后拆除,廊道模板要求混凝土達(dá)到齡期后方可拆除。拆除時(shí)自上而下進(jìn)行,拆下后及時(shí)加以清理。
4 泵送混凝土施工時(shí)應(yīng)注意的有關(guān)問(wèn)題
(1) 因混凝土向下泵送,向下配管時(shí),在適當(dāng)位置增加彎頭數(shù)量,保證管內(nèi)壓力,以防止混凝土因自重下移,在管道內(nèi)形成空段而引起阻塞。
(2) 混凝土泵的操作是一項(xiàng)專(zhuān)門(mén)技術(shù)工作,施工現(xiàn)場(chǎng)操作工經(jīng)培訓(xùn)合格后才允許上崗操作。
(3) 由上向下泵送混凝土,對(duì)混凝土的和易性等性能要求較高,因此在施工前一定要認(rèn)真做好混凝土配合比試驗(yàn),并在實(shí)施過(guò)程中不斷進(jìn)行調(diào)整,以保證混凝土澆筑順利進(jìn)行。
(4) 設(shè)備的性能及保養(yǎng)、維護(hù)十分重要。選用適宜的混凝土泵,開(kāi)泵前認(rèn)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(jī)件一切正常(將其真空值抽至規(guī)定值,空載運(yùn)轉(zhuǎn)) ,確定檢查無(wú)誤后方可開(kāi)泵。否則一旦正式投入使用,出現(xiàn)故障再進(jìn)行維修將十分麻煩。
5 結(jié)論與建議
防淘墻混凝土在充分進(jìn)行配合比試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,各項(xiàng)性能指標(biāo)能滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求;通過(guò)采用泵送混凝土入倉(cāng)澆筑,總體上施工較為順利,能滿足施工進(jìn)度的需要。建議在泵送混凝土中適量摻入Ⅰ級(jí)粉煤灰,有助于改善混凝土拌合物和易性,增強(qiáng)混凝土的經(jīng)濟(jì)性,同時(shí)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?jié)B性能等) 。實(shí)際施工中還要嚴(yán)格控制引氣劑的使用,避免出現(xiàn)因含氣量過(guò)高或過(guò)低而導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度降低過(guò)多或使混凝土的抗凍等級(jí)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求等問(wèn)題。
6 結(jié)語(yǔ)
水布埡防淘墻混凝土采用自上而下的泵送技術(shù)進(jìn)行澆筑取得了重大成功,其經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益是明顯的,為防掏墻混凝土工程提前完工起到了關(guān)鍵的作用。通過(guò)解決在施工過(guò)程中遇到的一些技術(shù)問(wèn)題,泵送混凝土施工技術(shù)可應(yīng)用到更廣闊的領(lǐng)域。
