自密实混凝土在安谷水电站施工中的应用

(中国水利水电第七工程局有限公司，四川 郫县，611730)

1 工程概况

安谷水电站工程是大渡河干流梯级开发中的最后一级，枢纽位于四川省乐山市沙湾区嘉农镇(左岸)和市中区安谷镇(右岸)接壤的大渡河干流上，开发任务为发电、防洪、航运、灌溉和供水等。本电站采用混合开发方式，水库正常蓄水位398.00m，总库容约6330万m3，电站装机共五台。其中，大机组容量4×190MW，设计引用流量2576m3/s；小机组容量1×12MW，设计引用流量64.9m3/s。

安谷水电站厂房工程肘管二期混凝土采用一期预留出二期坑，待肘管安装后再进行二期混凝土施工的方式。肘管除在尾部与尾水扩散段之间留有100cm的过渡段外，其余为全钢衬结构。肘管共分为12节，由半径5358mm圆形断面，渐变为宽度为25822mm、高度为5400mm、四角为半径2500mm圆弧的扁圆形断面型式。肘管每管节设1～3道h=50cm、δ=30mm的加劲环，同时为满足肘管与混凝土的整体受力要求，肘管外壁沿径向布置间排距均为40cml=50cm的钢锚钩。肘管8～12节底部平段设计有5排58个φ120mm的灌浆孔。二期坑为折线结构，高7m长21m，左右向最大宽度33．5m，坑壁布设了键槽和间距100cm、l=200cm的接缝插筋和拉锚。

肘管二期混凝土施工具有以下特点：(1)肘管的安装与土建工程的施工交叉作业干扰较大；(2)肘管二期坑底部高程331m，顶部一期混凝土在345m高程以上，高差超过14m。同时肘管与二期坑壁之间空间狭小，最窄处只有0．7m，加上受肘管锚钩和键槽插筋的影响，肘管与二期坑壁最窄处根本无法操作，施工难度较大；(3)肘管底部平段范围大，钢筋及肘管锚钩、固定埋件密集，且左右两侧还各有一个尾水肘管排水盒，使得肘管底部施展空间较小，致使钢筋安装、焊接及混凝土下料难度较大，混凝土浇筑困难；(4)肘管里衬加劲环高30cm，加劲环处混凝土浇筑时排气较为困难；(5)混凝土浇筑施工处于高温季度，温控极为重要。

2 肘管二期混凝土施工方法

2.1 钢筋施工

钢筋安装进度根据肘管的安装进度，并且根据混凝土的浇筑分层情况，以不影响肘管安装焊接要求和满足钢筋接头要求为原则进行。由于肘管布满锚钩，再加上肘管内安装所需支撑、加固埋件的影响，钢筋安装难度非常大。钢筋安装与肘管安装得紧密协调配合。肘管底部钢筋安装，应在肘管安装前将其按设计图纸要求安放在支撑的适当位置的架立钢筋上，待肘管安装验收后再把钢筋安放到位。钢筋连接方式主筋采取以直螺纹机械连接，以减少焊接工程量。

2.2 混凝土浇筑

2.2.1 浇筑设备选型及布置根据厂房工程现有设备布置情况，主要的垂直运输手段为尾水335m高程平台布置的一台S1000K32型塔机和安装间的MQ900B型门机，起吊点在尾水渠340m高程平台。经综合研究分析设备的输送能力，需要的入仓强度、肘管分段安装后对布料的影响、实际振捣空间等各种因素后，确定肘管底部二期混凝土采用高流态泵送混凝土和自密实混凝土浇筑，设备采用一台HTB75泵机，布置在尾水渠335m高程平台，搅拌车直接给泵机进料，泵管通过尾水扩散段钢肘上预留的灌浆孔进料扩大为φ30cm的四个进料孔，肘管两侧及上游侧在肘管顶部与二期坑壁之间搭设滑槽通过塔机吊料入仓。

2.2.2 混凝土施工配合比

根据设计要求，肘管二期混凝土标号和技术要求所作的一般性施工配合比见表1。现场施工中由于肘管二期回填的特点，需要对混凝土的配合比进行专门的设计以满足需要，主要需要专门设计的混凝土为泵送自密实混凝土，其设计配合比见表2。

表1 四川大渡河安谷水电站混凝土配合比

强度水泥品种级配水胶比用水量粉煤灰(25%)水水泥砂率人工砂小石(5～20)中石(20～40)C25W6F50嘉华P LH42 5一0 417511017532851868834C25W6F50嘉华P LH42 5二0 431609316027948866563375

表2四川大渡河安谷水电站自密实混凝土配合比

强度水泥品种级配水胶比用水量粉煤灰(25%)水水泥砂率人工砂小石(5～20)中石(20～40)C25W6F50嘉华P LH42 5一0 3718017018031649771803C25W6F50嘉华P LH42 5二0 401608016032048831541360

2.2.3 自密实混凝土施工配合比优化

水电站中使用自密实混凝土极少，也没有专门的施工配合比。在实际施工中依据正在施工的防渗墙所采用的塑性混凝土的特性进行优化，并针对性地进行自密实混凝土的流动性、缝隙的通过能力、自密性等试验，并以1#机的尾水扩散段底板平段做了专门试验。施工中出现的主要问题有：①混凝土流动性较好，离析严重；②自密实混凝土能较好的通过钢筋网；③自密实混凝土表面浮浆较多，在表面形成了约3cm厚的水膜，不利于混凝土排水排气；④自密实混凝土水泥用量较大，混凝土内部最高温度达50℃，现场需采取一定的温控措施；⑤混凝土在泵送过程中因为出现离析，容易堵塞泵管。根据试验情况，对配合比、水胶比、粉煤灰掺量、砂率等均进行了调整优化，适当增大水胶比，降低粉煤灰掺量，增大砂率。最终确定的自密实混凝土施工配合比见表3。

表3四川大渡河安谷水电站自密实混凝土配合比

强度水泥品种级配水胶比用水量粉煤灰(15%)水水泥砂率人工砂小石(5～20)中石(20～40)C25W6F50嘉华P LH42 5一0 4812465124359501074834C25W6F50嘉华P LH42 5二0 551806013232527812622360

2.2.4 混凝土施工

混凝土采用泵机浇筑时，按照规划好的进料口布置泵管，采用门塔机浇筑时根据实际情况，合理布置溜筒下料平台的位置和间距，控制溜筒距离仓面的自由高度不超过1.0m，减少混凝土离析。

肘管二期混凝土采用C25混凝土浇筑，在空间狭小、钢筋密集处采用自密实混凝土浇筑。根据浇筑仓面尺寸及空间形状，不同的浇筑高程，采用不同的浇筑方法：第一层肘管底部二期混凝土，采用泵送二级配常态混凝土，平铺法由下游向上游、自肘管中心向左右两侧对称浇筑，按其扩散至全部底板30cm～50cm为第一层，人工进行振捣。剩下的肘管底部混凝土，由于人员无法下到肘管底部振捣，所以采用二级配自密实混凝土。第三层在离衬板50cm高处由于加劲环、锚钩和钢筋的影响，采用一级配自密实混凝土。肘管的预留灌浆孔作为混凝土进料孔兼振捣孔。泵送混凝土的入仓和振捣，利用肘管灌浆孔从下游至上游分排有序进行。同时在浇筑过程中，派专人用铁锤跟进敲击，发现空洞立即处理；对于已冒混凝土的灌浆孔，采用木板上加荷载临时封堵。为了保证混凝土的入仓强度和从经济上来考虑，在肘管上游面及两侧面采用塔机吊运常态混凝土浇筑，在肘管二期坑两侧搭设受料平台挂溜筒入仓，混凝土采用二级配常态混凝土，坍落度为11cm～13cm。混凝土浇筑时，应保证肘管两侧混凝土对称入仓，且浇筑胚层高差不超过50cm。混凝土平仓主要采用φ1000mm高频插入式振捣器，靠近钢里衬30cm范围内采用φ500mm软轴振捣器小心振捣，保证充分排气。振捣器应充分靠近钢里衬，但应防止碰撞钢里衬。

3 混凝土温度控制

肘管二期混凝土标号高，且泵送混凝土占了近一半，特别是肘管底部采用自密实一、二级配高流态混凝土，同时是在高温季节施工，对混凝土温控压力较大。在施工中主要采取以下措施：(1)加强水泥入罐温度检测，对骨料采取搭设遮阳棚；(2)加强混凝土运输过程中的温控，对自卸车用遮阳棚保温，同时提高浇筑入仓强度，减少运输过程中的温升；(3)优化混凝土配合比，减少水泥用量；(4)采用冷水拌和，冷水机组送到拌和楼的用水控制在7°C；(5)根据工程现场实际情况埋设温度热敏感元件，依据分层、对称的原则进行布点，实时地做好温度检测和监控；(6)按设计布置冷却水管，按监测数据实时进行通水，并根据出水口温度来调节冷却通水流量、通水时间及冷却水温度。根据本工程情况，5～10月通9℃～12℃的制冷水，流量不小于20L/min，并根据温升需要必要时加大通水量至35L/min，以满足混凝土内部最高温度控制的要求。通过采取了一系列温控措施后，监测肘管二期混凝土平均最高温度为35.74°C，符合要求。典型温度变化过程线见图1。

图1 肘管二期混凝土典型温度变化过程线

4 施工组织管理

4.1 肘管二期混凝土施工需要较长时间，且采用的设备较多，特别是肘管下平段仓面钢筋工作量大、安装焊接难度大，施工中混凝土浇筑采用泵机和两台门塔机同时入仓，过程中需专人注意两台门塔机的安全及混凝土级配调换工作。

4.2 土建与金结施工单位间的协调。金结施工单位对现场施工中肘管变形跟踪观察和测量监测，土建单位在施工过程中，尽量避免吊罐直接撞击肘管以免发生位移。

4.3 肘管二期混凝土施工安全管理难度大，特别是肘管底部通风条件差，排水不便，且门塔机同时入仓极易发生碰撞，对安全管理提出了更高的要求。在现场施工中，一方面要加强劳动保护，另一方面要改善施工环境，采用通风机送风、仓号内低压照明、专线布置大功率镝灯对工作面照明、增设抽排水设施等，同时，加强起吊设备安全检查及两台起吊设备的入仓协调工作等，确保了工程施工的安全性。

5 结语

自密实混凝土因其流动性、填充性、抗离析性等优良的性能，在水电站工程得到广泛应用和推广，特别适宜在肘管、蜗壳等异形结构、钢筋特别密集结构和施工中无法振捣到的部位应用。自密实混凝土的拌制，首先从原材料选择、配合比设计展开工作，根据工程的实际情况，掌控好混凝土施工过程中的各道工序质量，这样才能保证混凝土工程的质量。

〔1〕中国水电顾问集团成都勘测设计研究院.水工大坝混凝土材料和温度控制研究与进展.北京：中国水利水电出版社，2009.