引水隧洞混凝土澆筑頑癥處理措施在呼和浩特抽水蓄能水電站的實踐

李玉凡

(中國水利水電第三工程局有限公司，西安 710016)

文章編號：1006—2610(2015)02—0060—03

引水隧洞混凝土澆筑頑癥處理措施在呼和浩特抽水蓄能水電站的實踐

李玉凡

(中國水利水電第三工程局有限公司，西安 710016)

采用鋼模臺車全斷面澆筑引水隧洞襯砌混凝土，脫模后中心線以下混凝土表面出現大面積水紋和氣泡，此缺陷在類似工程中均有不同程度出現，是混凝土澆筑的頑癥，文章從成因分析入手，結合現場實踐，不斷優化調整，找到了消除水紋和氣泡的措施，為類似工程提供了借鑒。

混凝土；澆筑；頑癥；處理

1 工程概況

呼和浩特抽水蓄能電站位于內蒙古自治區呼和浩特市東北部的大青山區，距離呼和浩特市中心約20 km。電站總裝機容量1 200 MW，裝機4臺，單機容量300 MW。電站樞紐主要由上水庫、水道系統、地下廠房系統、下水庫工程組成，工程為Ⅰ等大(1)型。主要建筑物為1級，次要建筑物為3級。 水道系統由上水庫進/出水口、引水隧洞、引水調壓井、壓力管道、尾水隧洞和下水庫進/出水口組成。

引水系統采用1管2機的布置方式，設有1、2號2條引水隧洞，引水隧洞上平段長分別為438 m和434 m，順水流方向分別以6.79%和6.84%的坡比降坡，開挖斷面為圓形，直徑7.3 m，襯砌后洞徑6.2 m。

引水隧洞上平段典型分段長9 m，混凝土澆筑采用HBT60混凝土泵泵送入倉，模板長9.1 m的針梁式鋼模臺車全斷面一次澆筑成型，初期混凝土配合比見表1。

表1 混凝土配合比參數表

2 混凝土頑癥

混凝土在澆筑3個倉號后出現了多種缺陷，經過調整，其他缺陷得到有效控制，但隧洞中心線以下混凝土表面大面積水紋和氣泡經過5次調整，都未得到有效控制，成為混凝土澆筑的頑癥。

3 頑癥成因分析

3.1 水紋成因分析

現場勘察，水紋全部出現在隧洞中心線以下混凝土表面，自上向下，在封閉區域內形成。由此推斷水紋產生的原因是澆筑混凝土時，上部流態混凝土側壓力，引起模板變位，下部混凝土已初凝，在模板和已初凝混凝土之間形成封閉空隙，混凝土表面泌水在振搗時向下流入封閉空隙，滯留在混凝土表面形成水紋[1]。

3.2 氣泡成因分析

氣泡在隧洞中出現的部位在中心線以下混凝土表面，且成片小氣泡居多，大氣泡較為少見。分析氣泡產生的原因是在混凝土澆筑振搗時，混凝土內部氣體受振后豎直向上方移動，至臺車鋼模板后，被吸附在模板上，鋼模板密封不透氣，氣泡受阻無法排出，從而在混凝土表面形成氣泡[2]。

4 頑癥防治

查閱類似工程的施工資料，圓形隧洞混凝土襯砌用鋼模臺車全斷面一次澆筑成型的工程，均不同程度出現過水紋和氣泡2種缺陷[1-4]。參考其他工程施工經驗，結合呼和浩特抽水蓄能電站現場勘察和分析，對水紋和氣泡2種頑癥防治措施進行了如下實踐。

4.1 提高施工工藝

為消除水紋和氣泡，提高混凝土澆筑施工工藝，即提高清倉、入倉、平倉、振搗、脫膜等工序的施工工藝[5-7]。

(1) 清倉，將封堵巖體滲水，清除倉內積水，改為提前封堵和引排倉內所有基巖滲水，再清理倉內積水，并安排專人實時巡查，減少倉內外來水。

(2) 脫模劑，將涂刷柴油改為專用水溶型脫模劑。

(3) 下料，將同層中間部位單料口下料改為同層多料口下料。同時嚴格控制水平方向料口間距不超過2.5 m，垂直方向下料高差不超過1.5 m。用柔性橡膠泵管替代鋼泵管，以改變混凝土入倉方向，防止混凝土正沖巖壁發生骨料回彈堆積。

(4) 鋪料，分層平鋪澆筑，鋪料厚度由原來的50 cm一層改為30 cm一層，左右兩側交替上升，對稱下料，平倉高差由原來不大于80 cm改為不大于60 cm，兩側最大高差由原來的不超過50 cm改為不大于30 cm。

(5) 振搗，由原來的附著式振搗器單點振搗改為軟軸振搗器與附著式振搗器聯合振搗。倉內?50 mm軟軸振搗器插入混凝土間距不大于250 mm，且插入下層混凝土10 cm；附著式振搗器改用中高頻振搗器(振動頻率不小于5 000 r/min)，間排距由3 m×2 m加密為1.5 m×2 m，分2次振搗，先單點振搗，后同排多點同時振搗，每次振搗時間45～60 s之間。

通過現場實踐，水紋和氣泡雖有所減少，但效果不夠顯著。

4.2 優化混凝土配合比

通過優化混凝土配合比消除水紋和氣泡。具體優化如下。

(1) 提高砂率，讓細粒料填充粗集料之間的空隙，減少產生氣泡的自由空隙。

(2) 在滿足坍落度的情況下，盡量減小水灰比，同時控制外加劑中引氣劑的含量不得大于規范規定的范圍，使混凝土中的含氣量控制在4% 以內，水灰比越小，產生的氣泡會越少。

(3) 用粉煤灰代替部分水泥，適量的粉煤灰能改善混凝土的和易性，形成的膠合料能填塞骨料間的空隙，減少氣泡的產生。

(4) 嚴格混凝土攪拌工藝，混凝土攪拌要均勻，使外加劑在混凝土中均勻分布，發揮外加劑的作用。

混凝土配合比優化詳見表2。

表2 混凝土施工配合比優化參數表

混凝土配合比優化后，水紋和氣泡有所減少，但不能滿足規范要求。

4.3 臺車模板打孔

水紋和氣泡產生的主要原因是在混凝土表面與鋼模臺車模板之間的泌水和氣泡無法排出。采用對臺車模板進行改造的辦法，使模板具有透水和透氣性能，將面水和氣排到模板外，就可消除混凝土表面的水紋和氣泡，具體措施如下。

(1) 在臺車中心線以下鋼模板上用磁力鉆直接鉆設排水、排氣孔，孔徑10 mm，間排距10 cm×10 cm，現場對250 cm2的面積進行了試驗，效果良好，但該方法鉆孔量大，對臺車模板有一定破壞，同時在鉆孔位置膠凝材料流失明顯，需要對混凝土表面進行磨光處理。

(2) 在臺車中心線以下模板上粘貼透水、透氣模板布，選用幅寬1.5 m模板布，先對鋼模板表面清理干凈，后在模板表面及模板四周，噴涂膠水，噴膠用量100 g/m2，再將模板布毛面一側粘貼在模板上，拉緊、對位、整平，模板兩端預留布頭翻轉外貼[8-10]。現場試驗僅粘貼了單幅透水模板布，實際效果良好，水紋和氣泡消失。每平米透水模板布價格約25元，模板布可使用2次，估算實際混凝土澆筑成本每立方米將增加28元澆筑成本，該方法增加了施工成本。

4.4 翻模壓光

所用鋼模臺車為上針梁全段面鋼模臺車，底部90°角范圍的模板可用液壓缸提升，混凝土初凝時間為6 h。底部90°角范圍混凝土澆筑約需要3 h左右，左右兩側各澆筑60 cm，2層約需要1 h，再停止等待1 h后，利用圓拱效應和澆筑后混凝土塌落度損失，底部混凝土又未完全初凝的條件，將底部90°角范圍的模板提升，人工對混凝土表面進行壓光處理。受臺車提升模板局限，該方法僅能壓光約底部100°角的范圍。

4.5 后期修補

對于已經產生水紋和氣泡的部位根據施工規范要求，采用如下如理。

(1) 對水紋和深度<5 mm以下的氣泡，用磨光機直接磨平整處理。

(2) 對深度≥5 mm的氣泡，鑿成四邊或多邊形后，清理干凈后用環氧膠泥修補。環氧膠泥選用固化時間12～24 h，抗壓強度≥50 MPa，抗拉強度≥5 MPa，粘結強度≥2.5 MPa的成品材料。使用前先檢查外包裝，規格、型號、生產日期，確保產品在廠家規定的保質期內，打開包裝桶蓋，檢查內裝A料、B料、C料均無破損、漏灑、受潮結塊現象，每桶中的裝配比例為A料∶B料∶C料=1∶3∶16。將配制好的膠泥涂抹在被修補部位，涂抹時邊壓實邊抹光，完工 3～14 d后即可投入使用。配制好的膠液應在45 min內用完，未拌和均勻或已處于初凝狀態的膠泥嚴禁使用。

后期修補簡單易行，但施工工序增加，修補成本較高。

5 結 語

全斷面上針梁式鋼模臺車做為一種快速、高效，且能降低勞動強度的隧洞襯砌專用設備, 在各類工程隧洞混凝土施工中已被廣泛使用，但在圓形隧洞施工中水紋和氣泡等頑癥均有發生。從本工程現場實踐看，在今后類似工程中建議采用翻模壓光和粘貼透水模板布聯合施工，以消除水紋和氣泡，即在能翻模位置，采用壓光，對不能翻模的地方，粘貼透水模板布。另外應把臺車模板具有透水和透氣性作為制造的研究和改進方向。

[1] 楊忠,史才軍,何永清,王智超.衡桂高速公路混凝土水紋(水痕)成因及解決措施[J].公路工程,2012,(05)：147-149.

[2] 李寶成. 減少全圓針梁鋼模臺車襯砌底部氣泡的研究 [J].西北水電，2008，(04)：42-44.

[3] 喬國.混凝土泌水原因分析 [J].水泥助磨劑技術,2011,(1)：18-19.

[4] 徐修梅,崔秀玲. 鋼模臺車在隧道二次襯砌中的應用 [J].西北水電，2011，(05)：51-54.

[5] 梁崗偉.苗溪水電站引水隧洞混凝土襯砌施工 [J].西北水電，2004，(02)：35-36.

[6] 楊榮先.三峽船閘第3至第6閘首混凝土缺陷處理[J].中國三峽建設，2002，(8)：18-19.

[7] 周邠鵬,費秉宏,劉周岐.泄洪洞混凝土襯砌溫控方案研究 [J].西北水電，2011，(02)：78-81，86.

[8] JT/T736-2009,混凝土工程中透水模板布[S].北京：人民交通出版社，2009.

[9] 王曉,田正宏,徐明波.透水模板布的分形特征[J].水利水電科技進展,2009,(12):63-66.

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Handling Measures for Defects of Concrete Placement in Headrace Tunnel——Practice in Huhohaote Pumped Storage Power Plant

LI Yu-fan

(Sinohydro Bureau 3 Co., Ltd, Xi'an 710016, China)

The steel form trolley is applied to place the lining concrete of the headrace tunnel at full section. After the form is removed, waterwave and air bubbles in a large area occur on the concrete surface below the centerline. Such defects happen in certain degree in the similar works and difficult to avoid. In this paper, measures for elimination of waterwave and air bubbles on the concrete surface are found through its cause analysis, site practice, continuous optimization and adjustment, providing reference for similar projects.

concrete; placement; defect; handling

2014-11-14

李玉凡(1971- )，男，河南省登封市人，高級工程師，從事工程建筑施工管理與技術管理工作.

TV544

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2015.02.015