高位漏斗浇筑自密实混凝土方法的提出与应用

姜建波 顾正南 倪言波 戴寿晔

（淮安市水利勘测设计研究院有限公司 淮安 223005）

高位漏斗浇筑自密实混凝土方法的提出与应用

姜建波 顾正南 倪言波 戴寿晔

（淮安市水利勘测设计研究院有限公司 淮安 223005）

盐河闸为涵洞式水闸，洞身闸墩、顶板加固采用增大截面法。结合盐河闸除险加固工程，介绍一种从涵洞顶部填土开孔直接灌入自密实混凝土加固闸墩和顶板的方法，为受抗滑、抗浮稳定要求限制，洞顶填土不能移除，施工空间狭小、钢筋密集，浇筑区呈封闭状态的类似加固工程提供借鉴和参考。

涵洞式水闸 高性能混凝土 自密实混凝土 加固

1 工程概况

盐河闸是《全国大中型病险水闸除险加固专项规划》中的一座病险水闸，位于江苏省淮安市淮阴区中运河和淮沭河交汇处东侧，为二河东堤穿堤建筑物，属分淮入沂综合利用工程之一，具有供水、分洪、防洪、发电等功能，1959年4月建成运行，至今已50多年。盐河闸由进水闸和水力发电站组成，两者并列布置，共15孔，底板顺水流向长20m，垂直水流向总宽64.38m（含分缝）。其中，进水闸为涵洞式结构，设计流量230.0m3/s，校核流量276.0 m3/s，共12孔，单孔净宽3.0m，闸底板3孔一联，分为4块底板，边孔临土侧底板垂直水流向宽11.7m，其余3孔底板垂直水流向宽11.0m，总宽44.76m；发电孔共3孔，底板为3孔一联，单孔净宽5.0m，垂直水流向宽19.60m。分淮入沂东堤为1级堤防，盐河闸为Ⅰ级水工建筑物。现状进水闸闸身纵剖面见图1。功能正常发挥的需要，进水闸墩墙、顶板加固采用钢围堰紧贴墩墙挡水分孔施工方案，当钢围堰到位、闸室内水体抽除后，闸室为“浮箱”结构，受闸室抗滑、抗浮要求限制，洞身顶部填土不能全部挖除；另进水闸首部空间狭小，大中型施工设备难以运送至洞内，且墩墙、顶板加厚厚度较大，以致喷锚支护施工技术、钢模台车施工方法难以采用；再者水闸顶板顺水流方向较长，顶板加厚部位位于现状顶板底部，采用在模板上开设进料孔加压浇筑方法，难以保证混凝土满实浇筑，且进水闸新浇混凝土为“∏”形薄壁结构，洞身加固空间狭小、钢筋密集，模板安装后整个浇筑区呈封闭状态，施

图1 现状进水闸闸身纵剖面图

2 问题的提出

现状进水闸洞身结构混凝土碳化严重，顶板强度不足，需加固处理，洞身闸墩、顶板加固采用增大截面法。其中，闸墩临水侧加厚15cm，顶板底面加厚40cm，加固后水闸过流能力仍满足要求。为满足施工期盐河闸供水、通航以及发电

工人员无法进入仓面振实混凝土，普通混凝土与传统施工方法已不能满足本工程加固的需求。

3 高位漏斗浇筑自密实混凝土方法

3.1高位漏斗法

为满足在不挖除洞身填土条件下，闸墩、顶板浇注料满实浇筑的要求，提出通过提高浇筑料的位能，增加其流动性的高位漏斗方法：从洞顶近4.0m厚的填土及现状涵洞0.35m厚顶板上开设进料孔，埋设UPVC管护套作为高位漏斗，浇筑料通过高位漏斗灌入闸墩和顶板。加固流程如下：（1）开设顶板顶部进料孔及观测孔；（2）安装上下游钢围堰；（3）抽排闸室内的水，钢围堰堵漏；（4）拆除原闸门及启闭机；（5）凿除边墩、顶板部分碳化层，植筋、布置受力、构造钢筋及模板；（6）浇筑料浇筑。高位漏斗布置如下：进水闸每孔闸室顶板中间设5个进料孔，间距为3.3m；进料孔两侧1.30m处各设1个观测孔，兼作辅助进料孔。通过观测孔灌注浇筑料加固闸墩，通过观测孔及进料孔灌注浇筑料加固顶板，浇筑时，观测孔及进料孔互为主通气孔。高位漏斗布置见图2、图3。为保证浇注料满实浇筑，确保混凝土中的气泡和浮浆及时排出，混凝土分段浇筑时，在墩墙、顶板模板中部及底部间隔5m左右设置排浆孔及辅助排气孔，待混凝土浇至孔口或气泡、浮浆溢出后封模。混凝土浇筑时可结合排浆孔或人工敲击模板对自密实混凝土进行辅助振捣和排气。浇筑时，混凝土通过洞顶近4.0m厚的填土（UPVC管护套）及现状0.35m厚钢筋混凝土顶板灌入闸墩和顶板，利用混凝土重力势能，克服混凝土在仓内流动的阻力，通过顶板顶部观测孔及进料孔以及墩墙、顶板的模板中部及底部孔洞排浆、排气，保证混凝土满实浇筑。

图2高位漏斗纵剖面布置图

图3高位漏斗平面布置图

3.2自密实混凝土

20世纪70年代早期，微振捣混凝土开始在欧洲使用，80年代后半期，日本村甫教授开发出自密实高性能混凝土。自密实混凝土亦称为自流平混凝土或免振捣混凝土，具有很高的流动性且不离析、不泌水，经微振捣或不经振捣能自动流平，其硬化性能与普通混凝土相似，而新拌混凝土性能主要表现为高流动性、抗离析性和填充性，其特殊性能在南水北调江都三站进水流道改造等工程中成功应用。本工程进水闸加固新浇混凝土为“∏”形薄壁结构，洞身加固空间狭小、钢筋密集，模板安装后整个浇筑区呈封闭状态，高位漏斗法浇筑的浇筑料采用自密实混凝土，其拌合物工作性按Ⅰ级指标要求设计，混凝土强度等级为C30，其填充性检测性能采用坍落扩展度（SF）和流动时间（T500）来检测，间隙通过性、抗离析性检测性能采用L型仪和U型仪检测。其中坍落扩展度（SF）指标满足650mm≤SF≤750mm，T500流动时间指标满足2s≤T500≤5s；L型仪检测指标满足H2/H1≥0.8，U型仪检测指标满足Δh≤30mm。配合比设计根据原材料性能和混凝土技术要求，考虑结构的构造尺寸和形式、钢筋的大小及密集程度，进行初始配合比的计算，经过试验室试配、调整后确定。

4 施工技术要点

考虑到加固体为薄壁结构，结合江都三站进水流道等加固工程施工技术，该工程施工需注意以下要点：（1）浇筑时尽量减小落料点和灌注口落差，灌注口采用漏斗进行缓冲处理，保证浇筑过程中不引入空气；（2）老混凝土表面需凿毛，清除表面碎屑等杂物后，采用高压水枪冲洗干净，保证新老混凝土结合面粘结强度；（3）控制混凝土浇筑速度，以保持混凝土浇筑面均衡上升，确保混凝土有足够的流动时间充满整个空间，保证不出现因新浇混凝土塑性收缩、沉降而产生裂缝；（4）使用微膨胀型外加剂，减少水泥用量，做好自密实混凝土早期持续湿养护，防止混凝土产生温度裂缝和干缩裂缝；（5）顶板开设进料孔及观测孔，顶板的强度被进一步削弱，加固过程中，需结合模板工程，做好洞内临时支撑，保证施工期洞身结构安全。

5 结语

目前，盐河闸闸墩及顶板的加固已完成，混凝土整体性较好，新加固混凝土满足设计强度等级C30要求，实践证明高位漏斗浇筑自密实混凝土方法是可行的。高位漏斗浇筑自密实混凝土方法在不挖除进水闸顶部填土的情况下，利用高位漏斗的重力势能，通过设置顶板顶部观测孔、进料孔以及墩墙、顶板模板的中部及底部排浆孔、排气孔，保证了浇注料满实浇筑。采用自密实混凝土作为浇注料，充分利用其高流动性、抗离析性和填充性特性，克服了“∏”形薄壁结构加固空间狭小、钢筋密集，模板安装后整个浇筑区呈封闭状态，施工人员无法进入仓面振实混凝土等不利因素，为类似加固工程提供了借鉴和参考■