竖井投料技术在观音阁水库输水工程中的应用

艾存峰，唐树新，韩东海，杨 勇

(1.本溪泓源供水有限责任公司，辽宁 本溪 117000；2.辽宁省水利水电科学研究院，辽宁 沈阳 110003；3.辽宁省桓仁满族自治县水利工程质量与安全监督管理站，辽宁 本溪 117200；4.辽宁省丹东市水利工程质量监督与审核中心，辽宁 丹东 118000)

1 工程概况

辽宁省观音阁水库输水工程位于太子河干流上，是将观音阁水库的水经过输水隧洞及管线自流输入到本溪市的大(2)型Ⅱ等的工程，是观音阁水库与大伙房水库输水工程的配套工程。工程的主要任务是保障本溪市生活饮用水安全，解决本钢、北台钢厂等大型企业存在的水量与水质安全问题，并为本溪地区经济社会发展提供安全可靠的水源。

2 应用目的

(1)投料前后混凝土拌合物中粗细骨料各粒径级含量的变化情况，分析粗细集料破碎程度。

(2)投料前后混凝土拌合物性能(包括坍落度和表观密度)的变化情况。

(3)投料前后硬化混凝土性能(包括抗压强度和抗渗性)的变化情况，分析是否能够达到设计要求。

3 试验过程及结果分析

3.1 技术措施

根据施工计划，为保证工期，输水隧洞主洞采用先开挖后衬砌的施工顺序。主洞开挖时通风排烟时间较长，增加隧洞施工时间，致使开挖进度缓慢。衬砌过程中混凝土运输压力大，时间长，无法保证混凝土的连续性和浇筑质量，同时还会影响整个工期。为解决混凝土垂直运输问题，加快施工进度，营造良好的施工环境，需要设置投料井来解决开挖工程中通风散烟以及衬砌工程中混凝土的供应问题。根据该工程特点，在主洞桩号22+779处设投料竖井。

此次投料竖井深度130m，竖井结构为开挖孔内设置Φ0.3m的钢管，混凝土拌合物由此管自由下落，为保证混凝土的品质及性能，投料井出口钢管适当收口并设置缓冲弯头，可以起到一定的缓冲作用，接料缓冲装置由20mm厚钢板焊制而成，通过以上方式来降低由于落差对混凝土的影响。

3.2 骨料分析

投料过程中，分别在竖井投料口和出料口取一定量的混凝土，将混凝土中的胶凝材料用水清洗干净，取清洗干净后的骨料20～30kg，烘干，过5mm的筛，分离出细骨料和粗骨料。细骨料检测结果详见表1，粗骨料检测结果详见表2和表3。

表1 细骨料检测结果

表2 5～20mm粗骨料检测结果

表3 20～40mm粗骨料检测结果

3.3 混凝土拌合物性能

在竖井投料口和出料口分别进行混凝土拌合物性能检测，投料前与投料后均达到设计要求，通过竖井投料混凝土拌合物试验，投料前与投料后的混凝土坍落度减少20～30mm，投料后的混凝土容重增加96～121kg/m3。详见表4。

3.4 混凝土中骨料级配

(1)细骨料。投料后细骨料颗粒级配变化量较小，细骨料颗粒级配试验结果详见表5和表6。

(2)粗骨料。投料后在19.0mm筛的分计筛余减小2%，在9.50mm筛的分计筛余减小4%，在4.75mm筛的分计筛余增加6%，即为投料后20～40mm的颗粒级配含量减小2%，10～20mm的颗粒级配含量减小4%，5～10mm的颗粒级配含量增加6%。粗骨料颗粒级配试验结果详见表7和表8。

3.5 硬化混凝土性能

(1)混凝土抗压强度

投料前与投料后混凝土抗压强度均达到设计强度等级要求，投料后混凝土28d抗压强度增加0.8～1.6MPa，平均值增加1.3MPa，检测结果详见表9。

表4 混凝土拌合物性能检测结果

表5 竖井投料混凝土细骨料颗粒级配试验结果(累计筛余)

表6 竖井投料混凝土细骨料颗粒级配试验结果(分计筛余)

表7 竖井投料混凝土粗骨料颗粒级配试验结果(累计筛余)

表8 竖井投料混凝土粗骨料颗粒级配试验结果(分计筛余)

表9 混凝土抗压强度检测结果

(2)混凝土抗渗等级

投料前与投料后混凝土抗渗等级均大于设计等级W6，检测结果详见表10。

表10 混凝土抗渗试验结果

4 结语

投料试验论证了混凝土拌合物中的骨料混合料经过130m深的竖井，自由下落到竖井底部时，骨料在经过缓冲装置停止的瞬间发生相互作用，对混凝土拌合物中的骨料自身参数及硬化混凝土性能指标影响较小。从各项试验数据上看，投料前与投料后的混凝土坍落度减少20～30mm，投料后的混凝土容重增加96～121kg/m3，投料前与投料后的混凝土拌合物性能均达到设计要求。投料后混凝土28d抗压强度增加0.8～1.6MPa，平均值增加1.3MPa；投料前与投料后混凝土抗压强度均达到设计强度等级要求，混凝土抗渗等级均大于设计等级W6。

综上所述，该竖井投料施工对混凝土拌合物性能及硬化混凝土性能存在一定的影响，但影响不大，通过试验论证了竖井投料工艺的可行性。