自密實混凝土在蒲石河抽水蓄能電站中的應用

赫巖松，王倩晨，孟 玲

（1.遼寧蒲石河抽水蓄能有限公司，遼寧 丹東 118216；2.丹東市水利勘測設計研究院，遼寧 丹東 118000）

1 工程概況

蒲石河抽水蓄能電站引水隧洞下平段F3斷層走向為 N20°～30°E， 傾向 SE， 傾角 60°～70°， 巖體受構造擠壓破碎較嚴重，其中心帶由糜棱狀碎塊夾碎屑和斷層泥組成。該斷層貫穿1、2號引水洞下平段并與隧洞斜交，受斷層影響，在引水隧洞出露斷層碎裂巖上盤最寬為18～19 m，下盤最寬為5 m。

由于斷層破碎帶比較軟弱，夾泥和碎屑部分受到水的作用會溶蝕或軟化，進而造成圍巖強度降低，引起隧洞內水外滲，F3斷層在2、4號支洞出露部位有可能產生較嚴重滲漏，進而影響結構安全。

經研究，決定對1號洞樁號引Ⅰ0+482～引Ⅰ0+509和2號洞樁號引Ⅱ0+487～引Ⅱ0+525斷層影響帶采取在已完成的鋼筋混凝土襯砌 （內徑8.1 m）內局部增加鋼管襯砌的方式進行加固處理，鋼管外側采用混凝土回填。鋼襯內徑6.9 m，其內壁至鋼筋混凝土襯砌表面的距離為60 cm。在鋼襯段前后各設置5 m長的鋼筋混凝土漸縮 （漸擴）洞段，漸變段的襯砌混凝土厚0～60 cm。1、2號引水隧洞下平段斷層處理洞段頂拱布置5根回填灌漿鋼管，4根通氣鋼管，底拱布置3根接觸灌漿鋼管，其中回填灌漿及接觸灌漿鋼管采用φ40 mm×3 mm鋼管，通氣鋼管采用φ89 mm×4 mm鋼管。鋼管壁厚46 mm，外設加勁環，加勁環高22 cm，厚3 cm，間距30 cm。由此，加勁環與混凝土襯砌之間只有33.4 cm的凈距離，空間狹小，難以進行混凝土振搗；同時加勁環也阻礙混凝土流動，給混凝土澆筑增加了困難。面對如此特殊的施工環境，若用常規混凝土回填，可能產生混凝土不密實、混凝土與鋼襯之間存在脫空等問題，很難保證混凝土澆筑質量。經研究，決定采用自密實混凝土進行回填施工。

2 自密實混凝土施工

2.1 模板工程

免振自密實混凝土對模板的要求是：模板及其支架要有足夠的承載能力、剛度和穩定性，棱角平直光潔、面層平整、拼縫嚴密不漏漿。

堵頭模板采用木模板，在加勁環上焊接架立筋，利用鐵絲將木模板固定在架立筋上。架立筋采用φ12鋼筋，模板運輸采用5 t載重汽車運至工作面，人工現場制作拼裝。

2.2 混凝土工程

2.2.1 原材料

（1）水泥。使用大連水泥集團有限公司生產的海鷗42.5級普通硅酸鹽水泥。

（2）粉煤灰。使用丹東華丹粉煤灰有限公司Ⅱ級粉煤灰。

（3）外加劑。使用上海淘正化工有限公司生產的CS-SR3聚羧酸高效減水劑和沈陽萬砼建筑外加劑廠生產的WT-WEA膨脹劑。

（4）細骨料。采用蒲石河篩分系統天然中砂。（5）粗骨料。采用蒲石河篩分系統天然卵石，粒徑為5～20 mm。

（6）水。采用蒲石河河水。

2.2.2 配合比

自密實混凝土配置的技術路徑是既要考慮施工時的高流動性，又要保證混凝土硬化以后的耐久性。故在技術措施上要限制骨料用量，采用較低的水膠比，使用超膨化劑。

表1 自密實混凝土與常規混凝土配合比

自密實混凝土按設計強度C25W8配制，經計算和試驗確定主要配比見表1。抗壓試驗結果表明，7 d后自密實混凝土抗壓強度達到16.5 MPa，28 d后抗壓強度達到32.7 MPa，高于配制強度，符合要求。

2.2.3 自密實混凝土的攪拌和運輸

2.2.3.1 攪拌要點

（1）攪拌時每盤計量允許偏差不超過2%。

（2）準確控制拌和用水量，仔細測定骨料中的含水率，每工作班測兩次，當含水率有顯著變化時，應增加測定次數，并應依據檢測結果及時調整用水量和骨料用量，不得隨意改變配合比。

（3）投料順序宜先投入細骨料、水泥及摻合料，拌20 s后，再投入2/3的水和粗骨料攪拌30 s以上，然后加入剩余水及外加劑攪拌30 s以上。當冬季施工時，應先投入骨料和全部凈用水量后攪拌30 s以上，再投入膠凝材料攪拌30 s以上，最后再加入外加劑攪拌45 s以上。

（4）根據GB/T 9142《混凝土攪拌機》規定，宜采用強制式拌和機，當采用其他類型的攪拌設備時，應根據需要適當延長攪拌時間。

2.2.3.2 運輸要點

（1）運送混凝土時，應保持混凝土拌和物的均勻性，不應產生離析、分層和前后不均勻現象。

（2）混凝土拌和運輸車應符合現行行業標準JG/T 5094《混凝土攪拌運輸車》規定。當在施工現場需用外加劑進行坍擴度調整時，應使混凝土得到充分的攪拌，使其均勻一致。

（3）罐車運輸混凝土前應仔細檢查，排除車內的刷車水。

（4）自密實混凝土的運送和卸料時間應控制在2 h以內，以保證自密實混凝土的高流動性。

（5)運輸過程中嚴禁向車內的混凝土加水。

（6)卸料前攪拌運輸車應高速旋轉1 min以上方可卸料。

（7）混凝土在運輸過程中應保證施工的連續性。

2.2.4 自密實混凝土澆筑要點

（1）檢查模板的平整度和光潔度，模板拼縫縫隙不得大于1.5 mm。

（2）泵管使用前應用水沖洗，并用砂漿沖潤泵管，以利于垂直澆筑。

（3）卸料前罐車高速旋轉90 s左右，再卸入混凝土輸送泵，由于觸變作用，可使混凝土處于最佳工作狀態，有利于混凝土自密實形成。

（4）自密實混凝土澆筑時，應盡量減少泵送過程對混凝土高流動性的影響。

（5）澆筑過程中要有專門的施工技術人員旁站，保持連續泵送，嚴格控制混凝土澆筑速度，必要時降低泵送速度，防止澆筑速度過快引起模板變形等問題。

（6）由于澆筑空間狹窄復雜，為了使混凝土更好地與鋼襯結合，可以適當采用人工輔助配合振搗，可以使用振搗棒進行振搗，并用錘子敲擊模板和鋼襯，起到輔助流動和輔助密實的作用。

（7）澆筑時，采用一側下料，保證鋼襯底與混凝土充分結合，避免空氣排泄不暢，引起脫空。

2.2.5 自密實混凝土養護

（1）制定養護方案，安排專人負責養護工作。

（2）混凝土澆筑完畢后，應及時養護，并適當延長養護時間，養護時間不得小于14 d。

（3）澆筑后的自密實混凝土可采用灑水、噴霧、噴養護劑等措施進行養護。

3 自密實混凝土外觀檢查

C25W8自密實混凝土拆模后，表面光滑有光澤，無鋼筋外露，無裂縫，無滲水，基本無氣泡。通過敲擊法對鋼襯混凝土進行檢查，未發現脫空現象，混凝土澆筑質量滿足規范要求。

4 結語

（1）在難以振搗的部位采用自密實混凝土，可大大加快施工速度，減小勞動強度，降低噪音污染，并可避免由于混凝土振搗不足而可能引起的質量事故。

（2）低水膠比、低溫升和大量礦物細摻料，可保證自密實混凝土的耐久性。但與相同強度的普通混凝土相比，彈性模量稍低，收縮和徐變稍大。此問題可通過適當提高配制強度、摻用膨脹組分或纖維和收縮小的細摻料 （如優質粉煤灰）等措施來解決。

（3）由于自密實混凝土凝結時間一般較長，早期強度較低，冬季施工應采取可靠的保溫措施。

（4）對于自密實混凝土的質量，原材料和配合比影響較大，要求嚴格施工管理制度。

（5）自密實混凝土造價較高，影響了它的推廣和大量應用。應在摻合料的選擇和外加劑的性能上開展研究工作，降低造價，使之能在更大范圍內推廣、應用。