淺談水電站混凝土施工技術

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西藏是我國水力資源最富集的省區，但由于特殊的地理位置和氣候條件，西藏水電開發程度相對滯后，抗沖耐磨混凝土施工質量控制措施研究還不全面。隨著西部大開發戰略的實施，西藏水電迎來空前發展機遇。現依托《西藏藏木水電站廠房土建及金屬結構安裝工程》消力池抗沖耐磨混凝土施工，探索在西藏高原地區抗沖耐磨混凝土施工的技術要點，促進解決高海拔、大溫差、強紫外線等特殊氣候條件下抗沖耐磨混凝土施工質量控制難題，對加快西藏水電開發具有重大意義。

1概述

藏木水電站位于西藏自治區山南地區加查縣境內，地處海拔3260m，為二等大(2)型工程，開發任務為發電，無航運、漂木、防洪、灌溉等綜合利用要求。壩后式廠房內安裝6臺85MW發電機組，總裝機容量510MW。根據多年實測資料統計，藏木水電站極端最高溫度32.0℃，極端最低溫度－16.6℃；最大日溫差22.7℃；年平均相對濕度為51％，最小相對濕度為零；年平均風速為1.6m/s，最大風速為19m/s。藏木水電站消力池混凝土長147.5m，寬75m，厚8m，在其面層設置60cm厚C40F150W6摻硅粉和PVA纖維的抗沖耐磨混凝土，澆筑方量為7180m3。

2重點、難點分析

抗沖耐磨混凝土特點如下：（1）混凝土中硅粉的加入改善了漿體自身的抗磨性以及漿體與集料之間的界面，從而使集料在受到水流和泥沙的沖擊時難以被沖蝕，因此有效提高了混凝土抗沖耐磨性能。但其中存在的問題是硅粉高強混凝土收縮，尤其是自收縮較普通混凝土明顯增大，這種早期的自收縮在混凝土內部及外部的約束應力與溫度應力疊加極易引起混凝土開裂。（2）由于硅粉混凝土初凝前表面失水快，特別是在太陽照射或大風情況下，失水更快，施工過程中極易發生早期塑性干裂。（3）混凝土拌和物比較黏稠，攤鋪、振搗、抹面處理較困難，混凝土的不平整度控制難度較大。混凝土工程最關鍵的任務是提高其耐久性和使用壽命，其中混凝土裂縫是影響其耐久性和使用壽命一個很重要因素。因混凝土裂縫會增加其滲透性，加劇鋼筋銹蝕和混凝土的凍融破壞程度，進而危害到結構的安全性。其次，混凝土表面塑性干裂和不平整度是誘發沖磨空蝕破壞的主要因素，混凝土磨蝕破壞是水電站運行中主要病害之一，由此不僅需花費高昂的修補費用，而且影響了水電站正常運行，給國家和人民造成巨大財產損失。藏木水電站消力池抗沖耐磨混凝土施工時段跨春夏季，氣候條件復雜，如何預防混凝土裂縫及早期塑性干裂，保證表面不平整度是施工中需要控制的重點和難點。

3施工技術控制

3.1優化配合比。針對西藏氣候特點及抗沖耐磨混凝土特性，為改善混凝土的塑性收縮開裂、提高混凝土的抗凍和抗沖擊性能，對混凝土的原材料、配合比進行優選，采用較低的水膠比、摻優質粉煤灰、PVA纖維、緩凝高效減水劑和引氣劑、合理控制混凝土的含氣量及其氣泡的間距，從而達到有效降低混凝土溫升、提高混凝土抗裂性能和耐久性能的目的。最終采用20%粉煤灰＋6%硅粉＋0.9kg/m3PVA纖維拌制抗沖耐磨混凝土，其配合比如表1。3.2混凝土拌制、運輸。抗沖耐磨混凝土由現場拌和站（4×3m3自落式拌和機）拌制，控制攪拌時間不少于5min，控制出機口溫度不高于12℃。為確保混凝土入倉溫度滿足設計要求，混凝土水平運輸及垂直運輸均采取保溫措施，防止溫度倒灌，控制混凝土溫度回升小于1℃。即混凝土水平運輸采用20t自卸汽車，裝卸混凝土的厚度不小于40cm，車廂應平滑密閉不漏漿，并在車廂外壁粘貼5cm厚保溫苯板，頂部設置遮陽、防雨設施，水平運輸時間不超過40min。垂直運輸采用4#K80塔機配置3m3或6m3混凝土吊罐入倉，吊罐外壁粘貼5cm厚保溫苯板。3.3混凝土澆筑、振搗。為保證抗沖耐磨混凝土與常規普通混凝土良好結合，根據設計混凝土分層要求，消力池頂部澆筑層厚為2m，其中面層60cm厚為C40F150W6抗沖耐磨混凝土，下部140cm厚為C20F100W6普通混凝土。施工中在倉面內設置不同標號混凝土分界標識同時對不同標號的混凝土運輸車進行區分，以保證不同標號混凝土使用正確。消力池混凝土施工根據倉面大小和入倉能力分別采用平鋪法和臺階法。鋪料方向從下游至上游，鋪料厚度50cm，采用臺階法時臺階寬度不小于2m，確保臺階層次清楚、有序。混凝土澆筑過程中不允許出現骨料堆積現象，對入倉的混凝土要及時平倉振搗，振搗以φ100手提式插入振搗棒為主。振搗過程中要求垂直快速插入，再沿插入方向緩慢拔出，插入點要求均勻且方向、角度一致，移動距離不超過其有效半徑的1.5倍（一般為300―400mm），每一次的振搗位置包括行于行之間的位置搭接30―40mm。澆筑的第一坯混凝土以及在兩罐混凝土卸料后的接觸處應加強振搗，同時，振搗棒應與模板保持15―20cm左右間隙，利于氣泡排出。振搗過程中要求掌握時間，一般每個插入點的振搗時間為30―40s，為了減少混凝土表面氣泡，采取復振施工方法，即在下層混凝土料覆蓋之前或隔30分鐘后，再沿模板一側復振一遍，使其充分排氣后再覆蓋上層混凝土。振搗以混凝土表面呈現浮漿，不再明顯出現氣泡，表面不再顯著沉落為準，不允許過振或漏振。3.4夏季混凝土現場澆筑溫控措施。（1）混凝土澆筑過程中每一層澆筑完畢在上一層覆蓋前，采用覆蓋保溫被或3cm厚、導溫系數≤0.158kJ/m.h.℃保溫卷材，以減少混凝土的溫度倒灌。（2）當澆筑倉內氣溫高于23℃時，進行倉面噴霧，以降低倉面環境溫度，霧滴直徑40―80μm。（3）混凝土倉內布置冷卻水管進行通水冷卻，以降低混凝土內部溫度：混凝土分層厚度≤1.65m時，水管水平間距為1.5m，布置一層；當1.65m＜層厚≤2m時，水管水平間距按1.25m，布置一層；當2m＜層厚≤3m時，水管水平間距按1.5m，布置2層。單根循環水管長度不大于300m，管內徑28mm，導熱系數≥1620J/m.h.℃。3.5混凝土振平。為確保抗沖耐磨混凝土振平效果，施工前采用鋼板和鋼桁架加工一套振平梁，其上均勻安裝4臺（2.2kW/臺）附著式振搗器，在模板頂部設置槽鋼作為滑動軌道，采用5t手動葫蘆進行牽引，牽引速度以混凝土表面充分泛漿便于抹面為宜。振平過程中及時對泌水進行清除，并安排專人用2m靠尺對混凝土表面不平整度進行檢查，人工配合進行多挖少補，保證其滿足設計要求。3.6混凝土抹面。混凝土振平后及時進行抹面，一般按三次進行，使混凝土表面平順、壓光、無氣孔、麻面和裂縫等缺陷。第一次抹面時間一般在振平后0―2h進行，具體根據現場氣候條件及混凝土的坍落度等情況而定，如混凝土坍落度比較小，現場溫度較高，無遮陽條件下，振平后應立即進行抹面；如混凝土坍落度比較大，現場溫度較低，可適當推遲抹面的時間，待混凝土表面的水分揮發掉一些再進行抹面效果較好。第一次抹面主要使混凝土表面平順，抹面前安排專人用2m靠尺進行檢查，并配合人工進行多挖少補，確保表面平整度滿足設計要求。第二次抹面是控制細微裂縫產生及發展的關鍵工序，施工過程中安排專人對整個倉面進行全面檢查、處理，將裂紋等缺陷消滅在萌芽狀態。抹面時間根據現場實際情況而定，以手指用力按下混凝土面，僅出現細微壓痕時效果較好。第三次抹面主要是進一步壓實、抹光，在混凝土初凝前0.5―1h進行，可采用抹光機或人工抹面。3.7混凝土養護。根據抗沖耐磨混凝土特性，其初凝前易失水干縮引起混凝土早期塑性干裂。施工過程中首先須根據現場氣候條件如空氣濕度、氣溫、太陽照射和風力大小等情況，采取遮陽、噴霧等措施，使混凝土表面始終保持濕潤，防止混凝土表面產生早期干裂。其次，抗沖耐磨混凝土盡量安排在晚上或低溫時段施工，以保證其施工質量。混凝土在澆筑完畢12―18h初凝后采取蓄水法養護，蓄水深度不宜低于10cm，蓄水養護時間不少于60d。養護期間，設專人負責，并作好養護記錄。3.8雨季施工。抗沖耐磨混凝土在防雨棚保護下進行施工，同時在倉面四周設置擋水坎，確保雨水不進入已澆筑混凝土倉內。雨停后及時恢復施工，不能恢復施工的做施工縫處理。

4結語

藏木水電站消力池抗沖耐磨混凝土施工在充分考慮摻硅粉混凝土特性，仔細研究西藏高原特殊氣候條件與現場施工環境及施工工藝流程，吸取內地已建類似工程經驗，在實際施工中不斷改進和完善，形成了一整套從混凝土配合比設計、拌和、運輸、澆筑、振平、抹面、養護等較成熟、較完善的施工工藝和方法，既保證了混凝土施工質量，又加快了施工進度，取得了良好的社會經濟效益，為今后西藏高原地區類似工程施工提供參考經驗。

參考文獻：

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[4]曾軍新.施工中大體積混凝土溫度裂縫的控制[J].四川建材，2007（5）.

作者:王玉利 單位:中國水利水電第八工程局有限公司