豎井投料技術(shù)在觀音閣水庫輸水工程中的應(yīng)用

艾存峰，唐樹新，韓東海，楊 勇

(1.本溪泓源供水有限責(zé)任公司，遼寧 本溪 117000；2.遼寧省水利水電科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110003；3.遼寧省桓仁滿族自治縣水利工程質(zhì)量與安全監(jiān)督管理站，遼寧 本溪 117200；4.遼寧省丹東市水利工程質(zhì)量監(jiān)督與審核中心，遼寧 丹東 118000)

1 工程概況

遼寧省觀音閣水庫輸水工程位于太子河干流上，是將觀音閣水庫的水經(jīng)過輸水隧洞及管線自流輸入到本溪市的大(2)型Ⅱ等的工程，是觀音閣水庫與大伙房水庫輸水工程的配套工程。工程的主要任務(wù)是保障本溪市生活飲用水安全，解決本鋼、北臺(tái)鋼廠等大型企業(yè)存在的水量與水質(zhì)安全問題，并為本溪地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供安全可靠的水源。

2 應(yīng)用目的

(1)投料前后混凝土拌合物中粗細(xì)骨料各粒徑級(jí)含量的變化情況，分析粗細(xì)集料破碎程度。

(2)投料前后混凝土拌合物性能(包括坍落度和表觀密度)的變化情況。

(3)投料前后硬化混凝土性能(包括抗壓強(qiáng)度和抗?jié)B性)的變化情況，分析是否能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3 試驗(yàn)過程及結(jié)果分析

3.1 技術(shù)措施

根據(jù)施工計(jì)劃，為保證工期，輸水隧洞主洞采用先開挖后襯砌的施工順序。主洞開挖時(shí)通風(fēng)排煙時(shí)間較長(zhǎng)，增加隧洞施工時(shí)間，致使開挖進(jìn)度緩慢。襯砌過程中混凝土運(yùn)輸壓力大，時(shí)間長(zhǎng)，無法保證混凝土的連續(xù)性和澆筑質(zhì)量，同時(shí)還會(huì)影響整個(gè)工期。為解決混凝土垂直運(yùn)輸問題，加快施工進(jìn)度，營(yíng)造良好的施工環(huán)境，需要設(shè)置投料井來解決開挖工程中通風(fēng)散煙以及襯砌工程中混凝土的供應(yīng)問題。根據(jù)該工程特點(diǎn)，在主洞樁號(hào)22+779處設(shè)投料豎井。

此次投料豎井深度130m，豎井結(jié)構(gòu)為開挖孔內(nèi)設(shè)置Φ0.3m的鋼管，混凝土拌合物由此管自由下落，為保證混凝土的品質(zhì)及性能，投料井出口鋼管適當(dāng)收口并設(shè)置緩沖彎頭，可以起到一定的緩沖作用，接料緩沖裝置由20mm厚鋼板焊制而成，通過以上方式來降低由于落差對(duì)混凝土的影響。

3.2 骨料分析

投料過程中，分別在豎井投料口和出料口取一定量的混凝土，將混凝土中的膠凝材料用水清洗干凈，取清洗干凈后的骨料20～30kg，烘干，過5mm的篩，分離出細(xì)骨料和粗骨料。細(xì)骨料檢測(cè)結(jié)果詳見表1，粗骨料檢測(cè)結(jié)果詳見表2和表3。

表1 細(xì)骨料檢測(cè)結(jié)果

表2 5～20mm粗骨料檢測(cè)結(jié)果

表3 20～40mm粗骨料檢測(cè)結(jié)果

3.3 混凝土拌合物性能

在豎井投料口和出料口分別進(jìn)行混凝土拌合物性能檢測(cè)，投料前與投料后均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，通過豎井投料混凝土拌合物試驗(yàn)，投料前與投料后的混凝土坍落度減少20～30mm，投料后的混凝土容重增加96～121kg/m3。詳見表4。

3.4 混凝土中骨料級(jí)配

(1)細(xì)骨料。投料后細(xì)骨料顆粒級(jí)配變化量較小，細(xì)骨料顆粒級(jí)配試驗(yàn)結(jié)果詳見表5和表6。

(2)粗骨料。投料后在19.0mm篩的分計(jì)篩余減小2%，在9.50mm篩的分計(jì)篩余減小4%，在4.75mm篩的分計(jì)篩余增加6%，即為投料后20～40mm的顆粒級(jí)配含量減小2%，10～20mm的顆粒級(jí)配含量減小4%，5～10mm的顆粒級(jí)配含量增加6%。粗骨料顆粒級(jí)配試驗(yàn)結(jié)果詳見表7和表8。

3.5 硬化混凝土性能

(1)混凝土抗壓強(qiáng)度

投料前與投料后混凝土抗壓強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)要求，投料后混凝土28d抗壓強(qiáng)度增加0.8～1.6MPa，平均值增加1.3MPa，檢測(cè)結(jié)果詳見表9。

表4 混凝土拌合物性能檢測(cè)結(jié)果

表5 豎井投料混凝土細(xì)骨料顆粒級(jí)配試驗(yàn)結(jié)果(累計(jì)篩余)

表6 豎井投料混凝土細(xì)骨料顆粒級(jí)配試驗(yàn)結(jié)果(分計(jì)篩余)

表7 豎井投料混凝土粗骨料顆粒級(jí)配試驗(yàn)結(jié)果(累計(jì)篩余)

表8 豎井投料混凝土粗骨料顆粒級(jí)配試驗(yàn)結(jié)果(分計(jì)篩余)

表9 混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

(2)混凝土抗?jié)B等級(jí)

投料前與投料后混凝土抗?jié)B等級(jí)均大于設(shè)計(jì)等級(jí)W6，檢測(cè)結(jié)果詳見表10。

表10 混凝土抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)語

投料試驗(yàn)論證了混凝土拌合物中的骨料混合料經(jīng)過130m深的豎井，自由下落到豎井底部時(shí)，骨料在經(jīng)過緩沖裝置停止的瞬間發(fā)生相互作用，對(duì)混凝土拌合物中的骨料自身參數(shù)及硬化混凝土性能指標(biāo)影響較小。從各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)上看，投料前與投料后的混凝土坍落度減少20～30mm，投料后的混凝土容重增加96～121kg/m3，投料前與投料后的混凝土拌合物性能均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。投料后混凝土28d抗壓強(qiáng)度增加0.8～1.6MPa，平均值增加1.3MPa；投料前與投料后混凝土抗壓強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)要求，混凝土抗?jié)B等級(jí)均大于設(shè)計(jì)等級(jí)W6。

綜上所述，該豎井投料施工對(duì)混凝土拌合物性能及硬化混凝土性能存在一定的影響，但影響不大，通過試驗(yàn)論證了豎井投料工藝的可行性。