萬家寨水利樞紐底孔側壁薄層混凝土澆筑施工

王開拓，王銀濤，李福育

(1.青海民族大學建筑工程學院，青海 西寧 810007； 2.濟南市水利建筑勘測設計研究院有限公司，山東 濟南 250000)

萬家寨水利樞紐大壩為混凝土重力壩，工程自2002年竣工驗收至今，已經過了10多年的凌汛和伏汛考驗，泄水建筑物過流部位在經受10多年過流沖刷和凍融等作用后，不同程度地出現各種破損。為保證泄水建筑物后期運行安全，需要對泄流面、護坦、導墻進行維修加固[1]。

其中對泄水底孔側壁的修復方案為表層老混凝土鑿除25 cm(保留鋼筋網)，植入砂漿錨桿，鋪設面層抗裂鋼筋，澆筑表層高強混凝土至原設計面。該設計方案中，因保留原鋼筋網，又新加抗裂鋼筋和砂漿錨桿，導致鋼筋網分布密集，混凝土上料、入倉平倉和振搗困難，見圖1。按照設計方案，混凝土施工完成后需在表面進行涂抹2 cm厚環氧砂漿施工，環氧砂漿對于基底混凝土澆筑質量的要求較高，因此該項目混凝土施工是關系到工程整體質量好壞的重要環節。王以斌等[2]通過對蘇阿皮蒂大壩泄流底孔鋼襯下部底板混凝土澆筑施工方案的研究，對存在鋼筋網分布密集，混凝土下料、平倉和振搗難度大等困擾的工程混凝土施工，提供了經驗。

圖1 泄水底孔鑿除修復布置圖

1 底孔側壁薄層混凝土施工難點分析

泄水底孔側壁混凝土澆筑厚度僅為25 cm，鑿除老混凝土后發現原鋼筋網的保護層厚度為15 cm，原鋼筋網與設計鑿除面的間距僅有10 cm。新加防裂鋼筋網設計要求保護層厚度為8 cm，新老鋼筋網的間距僅為7 cm，新鋼筋網與模板的間距僅有8 cm，考慮鋼筋直徑后間距進一步縮減，新植入的砂漿錨桿對混凝土的施工也有非常大的影響。狹窄的作業空間給混凝土的上料、入倉和振搗帶來很大的困難，如何保證混凝土的澆筑密實度是首先要考慮和解決的問題。

2 澆筑方案選定

2.1 新老混凝土的結合

為保證新老混凝土結合的質量，避免在后期使用過程中從結合面處發生破壞，經研究采用在澆筑前涂刷界面膠的施工方法。施工前經現場多組混凝土原位拉拔試驗確定，見圖2，界面膠的粘接強度可以滿足工程要求，見表1。

圖2 混凝土原位拉拔試驗圖

2.2 混凝土的上料和入倉

原澆筑方案采用泵送作為混凝土的上料和入倉方式，在混凝土泵出口端套一軟管直接入倉，控制每倉的高度為0.9 m。在實際施工過程中，由于倉號內密集的鋼筋網和錨桿的影響，加上倉號入口較為狹窄，導致混凝土下沉的速度緩慢，直接采用軟管入倉的方式會造成混凝土浪費約45%。經研究確定了新的混凝土上料和入倉方式，主要是采用腳手架搭設載料平臺，載料平臺與該倉號的底部齊平，泵送混凝土至載料平臺，再由人工使用鐵鍬入倉。采用新方案增大了人工費的投入，并且對項目的節點工期造成一定影響，但采取該方案可極大降低混凝土的浪費并可保證混凝土的澆筑質量。

表1 界面膠現場試驗記錄表

經過調整后的方案降低了混凝土的澆筑效率，也導致堵泵現象的發生。究其原因為混凝土泵間歇性工作造成混凝土在泵管中停留時間延長，混凝土坍落度的損失加大導致流動性變差，進而發生堵泵。發生堵泵又會導致混凝土澆筑工作臨時停止，對現場施工是非常不利的。為了解決該問題，在保證混凝土強度不變的前提下，對調整后方案作進一步改進，適當加大混凝土坍落度，略微減小混凝土中集料的最大粒徑，方便混凝土入倉后向下流動，混凝土配合比見表2。同時加大人工的投入，從原來的“一泵一平臺”增加到“一泵四平臺”，減少混凝土在泵管中的停留時間，從而大大降低了堵泵的發生頻率，也提高了施工速度。

表2 泄水底孔側壁混凝土配合比表

2.3 混凝土的振搗

人工采用Ф 25插入式軟軸振搗器和附著式振搗器(列間距1.5 m，每層距離底部模板40 cm)進行振搗，保證每段混凝土施工滿足設計要求。頂部新老混凝土交界處，混凝土振搗采用Φ25插入式軟軸振搗器進行振搗，人工抹面封角。

混凝土振搗要密實，振搗時間由20～30 s延長至40～50 s，以混凝土中骨料不再顯著下沉，不出現大量氣泡，并開始泛漿為準，避免過振[3]。

3 新澆筑方案與原澆筑方案比較

原澆筑方案雖然在人工上可以做到比較大的節省，但是并不能保證新老混凝土的結合面質量，且澆筑出的混凝土質量較差，易造成混凝土的浪費，澆筑的速度也較慢，效率較低。

新確定的澆筑方案可以很好的解決新老混凝土的結合問題，澆筑質量也較好，但價格較貴。兩種方案的主要優缺點比較見表3。

表3 新澆筑方案與原澆筑方案優缺點比較表

通過上述兩種方案的優缺點分析比較，結合萬家寨水利樞紐度汛需要和業主對工程質量的要求，并對施工方案進行多次調整，最終確定采用新澆筑方案進行混凝土施工。

4 施工工序及工藝

4.1 施工順序

泄水底孔側壁澆筑時，采取從下游至上游的順序，按照原有構筑物分縫分3區進行澆筑，見圖3，側壁澆筑時每倉高度0.9 m。混凝土下落高度不大于1.5 m，混凝土塌落度160～180 mm，混凝土技術指標為C50F300W6一級配，控制集料最大粒徑2 cm。

4.2 施工工藝

1)倉面清洗。采用施工供水系統布設的供水管對倉面進行清洗，保證澆筑倉面上沒有浮漿，灰塵，石渣等污物，保證倉面上無積水，并經過現場監理人驗收合格后才能進行下一道工序。

2)原鋼筋網恢復、新防裂鋼筋網和預埋件制安。原結構鋼筋網應進行拉直或更換的恢復，以確保鋼筋網面層的平整，以便進入下道工序施工。

測量人員用全站儀嚴格根據設計圖紙尺寸進行放樣，使誤差控制在±0.5cm范圍之內，并采用紅漆標識。

鋼筋加工統一在鋼筋加工場分批加工制作，鋼筋成品按直徑、編號及安裝順序分別堆放，自卸汽車運至施工現場，25 t汽車吊裝卸。鋼筋安裝采用現場手工綁扎和焊接，鋼筋連接采用焊接。現場施工工序為：鋪料、劃線、綁扎、焊接和倉位清理。

在現場安裝過程中須根據測量點劃線控制鋼筋布置間距，鋼筋的連接和接頭錯縫須滿足規程、規范和設計要求。

圖3 泄水底孔側壁澆筑分區示意圖

埋件主要為2 cm厚高壓聚乙烯閉孔板、鋼板及側壁兩側用來搭設操作平臺的錨筋和固定模板的插筋。因為高壓聚乙烯閉孔板質地偏軟，澆筑時振搗原因容易造成跑位，故施工時將閉孔板粘接在6 mm鋼板上，施工過程中，嚴格按照設計圖紙位置進行預埋、固定。錨筋長度方向每1 m布設一根，每根形成一個平臺，平臺高差0.5 m。

3)噴涂界面膠。為增強新老混凝土結合面的粘接能力，在新混凝土澆筑前須在原混凝土表面噴涂界面膠，厚度不超過1 mm。界面膠噴涂使用廠家配套的專用氣壓噴膠機，噴涂均勻，不漏噴。為保證能在界面膠最佳使用時間內進行混凝土澆筑，在界面膠涂刷完畢后立即進行模板安裝，界面膠噴涂完畢至模板安裝完成時間間隔不得大于2 h，模板安裝完成后馬上進行混凝土澆筑。

4)模板安裝。側壁混凝土采用P3015鋼模板為主，木模板進行局部輔助，支撐系統的橫、豎圍檁為Φ48×3.5 mm鋼管組成，鋼管間排距為75 cm×75 cm，模板內支撐采用拉桿固定，拉桿采用Φ16圓鋼。因為本工程為薄層混凝土施工，振搗棒易與模板接觸，為防止模板底部加固不牢固，造成底部模板變形，將模板底排拉桿數量增加為3根，模板中部、頂部拉桿各設置2根，為防止混凝土澆筑過程中模板底部漏漿，在模板底部與下層混凝土接觸面位置設置雙面膠。

安裝后的模板表面保證光滑、接縫嚴密，不漏漿，模板內側澆筑前涂刷脫模隔離劑，以保證混凝土外表光滑平順[4]。

5)混凝土澆筑。依照新澆筑方案按1-3區的順序進行混凝土澆筑，收倉后對混凝土進行灑水養護至設計齡期。

5 結 語

萬家寨水利樞紐底孔側壁薄層混凝土在澆筑施工過程中，因采取了合理的上料、入倉和振搗方案，并采用噴涂界面膠、調整混凝土集料級配和坍落度等措施，保證了混凝土的澆筑質量。拆模后進行外觀質量檢查，除兩處共約0.4 m2出現蜂窩麻面等缺陷外，整體外觀質量良好。混凝土達到設計齡期后經原位拉拔實驗測試，澆筑質量滿足要求。雖然入倉方式的變更還是導致工期延誤了5 d，但為后序環氧砂漿的施工打下了一個良好的基礎，也取得了業主的好評。整體來說，該方案是切實可行的。