自密实混凝土在蒲石河抽水蓄能电站中的应用.pdf

水 力 发 电 第3 8 卷第5 期 2 0 1 2年5月 自 塞 实 浣 凝 土 在 蒲 眉 河 抽 水 蓄 能 电 玷 中 的 应 用 赫岩松 ，王倩晨 ，孟玲 ( 1 辽 宁蒲石河抽水 蓄能有 限公 司，辽宁丹东1 1 8 2 1 6 ； 2 丹东市水利勘测设 计研 究院，辽 宁 丹东1 1 8 0 0 0 ) 摘要 ：蒲石河抽水蓄能 电站引水下平 段 F 断层处新增钢衬 工程 ，原衬砌和钢衬问需 回填混凝 土 ，但施工空 间狭 小 ，若采用普通混凝 土，难 以进行振捣，不能保证 浇筑质量 。经过试验研究决定 ，在该部位采用 自密实混凝土施 工。 通过严格控制混凝土配合 比以及搅拌、运输 、浇筑 、养护等施工过程 ，自密实混凝 土拆模后 表面光滑有光泽 ，无钢 筋 外露 ，无裂缝 ，无渗水 ，基本无气泡 ，通 过敲击法对钢衬混凝土进行检查 ，未发现脱空现象 ，混凝 土浇筑质量满 足规范要求 。 关键词 ：自密实混凝土 ；配合 比；施工 ；蒲石河抽水蓄能电站 Ap p l i c a t i o n o f S e l f - c o mp a c t i n g Co n c r e t e i n t h e Co n s t r u c t i o n o f P u s h i h e Pu m p e d- s t o r a g e P o we r S t a t i o n He Ya n s o n g ， Wa n g Q i a n c h e n 2 ， Me n g L i n g ( 1 L i a o n i n g P u s h i h e P u mp e d S t o r a g e P o w e r S t a t i o n C o ， L t d ， D a n d o n g 1 1 8 2 1 6 ， L i a o n i n g ， Ch i n a ； 2 D a n d o n g Wa t e r C o n s e r v a n c y S u e y a n d D e s i g n I n s t i t u t e ， D a n d o n g 1 1 8 0 0 0 ， L i a o n i n g ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e s t e e l l i n i n g s a r e n e e d e d t o b e a r r a n g e d i n t h e p o s i t i o n o f F 3 f a u l t i n t h e l o w e r h o r i z o n t a l s e c t i o n s o f wa t e r c o n v e y a nc e s ys t e ms i n Pu s hi he Pu mp e d s t o r a g e Po we r S t a t i o nThe s pa c e be t we e n e x i s t i n g c o n c r e t e l i ni ng a nd s t e e l l i n i n g n ee d t o b e b a c k fil l e d wi t h c o nc r e t e Be ca us e t h e t i g ht s p a c e a f f e c t s c o nc r e t e v i br a t i n g ，t h e u s e o f o r d i na r y c o n c r e t e c a n n o t g u a r a n t e e p l a c e me n t q u a l i t y ， S O fi n a l l y t h e s e l f - c o mp a c t i n g c o n c r e t e i s s e l e c t e d t o b a c k f i l l t h e s p a c e b y e x p e r i me n t a l s t u d i e s T h r o u g h s t r i c t l y c o n t r o l l i n g t h e mi x p r o p o r t i o n a n d t h e mi x i n g ，t r a n s p o r t a t i o n ，p l a c e me n t a n d ma i n t e n a n c e o f c o n c r e t e ，t h e c o n s t r u c t i o n i s s u c c e s s f u 1 T h e s u r f a c e o f c o mp l e t e d s e rf- c o mp a c t i n g c o n c r e t e i s s mo o t h a n d s h i n y wi t h o u t r e i n f o r c i n g b a r ， c r a c k ， w a t e r s e e p a g e a n d a l mo s t n o a i r b u b b l e No v o i d i s f o u n d e d i n t h e c o n c r e t e l i n i n g b y p e r c u s s i o n me t h o d T h e q u a l i t y o f c o n c r e t e l i ni n g po u r i ng me e t s t h e r e q ui r e me nt s o f s p ec i fic a t i o ns Ke y W o r d s ： s e lf - c o mp a c t i n g c o n c r e t e ； mi x p r o p o r t i o n ； c o n s t r u c t i o n ； P u s h i h e P u mp e d - s t o r a g e P o we r S t a t i o n 中图分类号 ： T V 5 4 4 9 2 ( 2 3 1 ) 文献标识码 ： B 文章编号 ： 0 5 5 9 9 3 4 2 ( 2 0 1 2 ) 0 5 0 0 6 2 0 3 1 工程概况 蒲 石 河 抽 水 蓄 能 电 站 引 水 隧 洞 下 平 段 断 层 走 向为 N 2 0 。 3 0 。 E，倾 向 S E，倾 角 6 0 。 7 0 。 ，岩 体 受 构 造挤 压 破碎 较 严 重 ，其 中心带 由糜棱 状 碎块 夹 碎 屑 和 断 层 泥 组 成 。 该 断 层 贯 穿 1 、2号 引 水 洞 下 平 段 并 与 隧洞 斜 交 ，受 断层 影 响 ，在 引 水 隧洞 出露 断 层 碎 裂 岩 上 盘 最 宽 为 1 8 1 9 r n ，下 盘 最 宽 为 5 I l l 。 由于 断层 破 碎带 比较 软弱 ，夹 泥和 碎 屑部 分 受 到 水 的作 用 会溶蚀 或软 化 ，进而造 成 同岩强 度 降低 ， 引起 隧洞 内水 外渗 ， 断层 在 2 、4号 支洞 出露部 位 阿 e r P o w e r V o 1 3 8 N o 5 有 可 能 产 生 较 严 重 渗 漏 ，进 而 影 响 结 构 安 全 。 经 研究 ，决 定 对 1号 洞桩 号 引 1 0 + 4 8 2 引 l 0 + 5 0 9和 2号 洞 桩 号 引 0 + 4 8 7 引 1 1 0 + 5 2 5断 层 影 响 带 采 取 在 已 完 成 的 钢 筋 混 凝 土 衬 砌( 内径 8 1 n 1 ) 内 局部 增加 钢 管衬 砌 的 方式 进 行加 固处理 ，钢 管外 侧 采用混 凝 土 同填 。钢衬 内径 6 9 i n ，其 内壁 至钢筋 混 凝 土衬 砌 表 面 的距 离 为 6 0 C in。在 钢 衬段 前 后 各 设 收稿 日期 ：2 0 1 2 0 3 0 5 作者简 介 ：赫岩松 ( 1 9 8 7 一 ) ，男 ，辽宁 岫岩人 ，助 理 程 师 从事水 电工 程建设 管理工作 身弓j 吞 并弓) 羽羽 石 个 ，厶 ， 寺 ： 日 头 云 巴 癌疋 上 - 1- 1- ) 帛t】 u J 5 1 fl J 虽 目 E电 t - t J F 月 置 5 r n长 的钢筋 混 凝 土渐 缩( 渐 扩 )洞段 ，渐 变 段 的 衬 砌 混 凝 土 厚 0 6 0 c m。 1 、 2号 引 水 隧 洞 下 平 段 断 层 处理 洞 段 顶 拱 布 置 5根 同填 灌 浆 钢 管 ，4根 通 气钢 管 底 拱 布 置 3根 接 触 灌浆 钢 管 ，其 中 回填 灌 浆 及 接 触 灌 浆 钢 管 采 用 t h 4 0 mmx 3 r n m 钢 管 ，通 气 钢 管 采 用 4 ) 8 9 mmx 4 mm 钢 管 。钢 管 壁 厚 4 6 mm， 外 设 加 劲 环 ， 加 劲 环 高 2 2 c m 厚 3 e m， 间 距 3 0 c m。 由 此 ， 加 劲 环 与 混 凝 土 衬 砌 之 间 只 有 3 3 4 c m 的 净 距 离 ，空 间 狭 小 ， 难 以进 行 混 凝 土 振 捣 ； 同 时 加 劲 环 也 阻 碍 混 凝 土 流 动 ， 给 混 凝 土 浇 筑 增 加 了 困 难 。 面 对 如 此 特 殊 的 施 工 环 境 ，若 用 常 规 混 凝 土 回 填 ，可 能产 生 混凝 土 不 密 实 、混 凝 土 与钢 衬 之 间存 在脱 空等 问题 ，很 难保证 混 凝土 浇筑 质量 。经 研究 ， 决 定 采 用 自密 实 混 凝 土 进 行 回 填 施 工 。 2 自密实混凝土施工 2 1 模 板工 程 免 振 自密 实 混 凝 土 对 模 板 的 要 求 是 ：模 板 及 其 支 架 要 有 足 够 的 承 载 能 力 、 刚 度 和 稳 定 性 ， 棱 角 平 直 光 洁 、面 层 平 整 、 拼 缝 严 密 不 漏 浆 。 堵 头 模 板 采 用 术 模 板 ，在 加 劲 环 上 焊 接 架 立 筋 ， 利 用 铁 丝 将 术 模 板 固 定 在 架 立 筋 上 。 架 立 筋 采 用 th l 2钢 筋 模 板运 输 采 用 5 t 载 重 汽 车运 至 工 作 面 ， 人 工现 场制 作拼 装 。 2 2混 凝土 工程 2 _ 2 1 原材 料 ( 1 )水 泥 。使 用 大 连 水 泥集 团有 限公 司生 产 的 海 鸥 4 2 5级 普 通 硅 酸 盐 水 泥 。 ( 2 ) 粉 煤 灰 。 使 用 丹 东 华 丹 粉 煤 灰 有 限 公 司 级 粉 煤 灰 。 ( 3 )外 加 剂 。使 用 上 海 淘正 化 工 有 限公 司生 产 的 C S S R3聚 羧 酸 高 效 减 水 剂 和 沈 阳 万 砼 建 筑 外 加 剂 厂 生 产 的 WT WEA 膨 胀 剂 。 ( 4)细骨料 。采 用蒲 石河 筛分 系统 天然 中砂 。 ( 5 ) 粗 骨 料 。 采 用 蒲 石 河 筛 分 系统 天 然 卵 石 ， 粒 径 为 5 2 0 mm ( 6)水 。采 用 蒲 石 河 河 水 。 2 2 2配合 比 自密 实 混 凝 土 配 置 的 技 术 路 径 是 既 要 考 虑 施 工 时的高 流动 性 ，又要 保证 混凝 土硬 化 以后 的耐 久性 。 故 在 技 术 措 施 上 要 限 制 骨 料 用 量 ， 采 用 较 低 的水 胶 比 ，使 用 超 膨 化 剂 。 自密 实混 凝土 按设 计强 度 C 2 5 W8配 制 经 计 算 和 试 验 确 定 主 要 配 比 见 表 1 。 抗 压 试 验 结 果 表 明 ，7 d后 自密 实 混 凝 土 抗 压 强 度 达 到 1 6 5 MP a，2 8 d后 抗 压强度 达 到 3 2 7 MP a ，高 于配 制强度 ，符 合要求 。 2 _ 2 3 自密实混凝 土 的搅拌 和运 输 2 2 3 1 搅 拌要 点 ( 1 )搅 拌 时每盘 计量 允许 偏差 不超 过 2 。 ( 2 )准 确 控制 拌 和 用水 量 ，仔 细测 定 骨 料 中 的 含水 率 ，每工 作班测 两 次 ，当含水 率有 显 著变 化时 ， 应 增 加 测 定 次 数 并 应 依 据 检 测 结 果 及 时 调 整 用 水 量 和骨料用 量 ，不得 随 意改变 配合 比。 ( 3 )投 料顺 序宜 先投 入细 骨料 、水 泥及 掺合 料 ， 拌 2 0 s后 ，再 投 入 2 3的 水 和 粗 骨 料 搅 拌 3 0 s以 上 ，然后 加 入剩 余水 及 外 加剂 搅 拌 3 0 S以上 。 当冬 季施 工时 ，应 先 投入 骨 料 和全部 净 用水 量 后搅 拌 3 0 s以 上 ， 再 投 入 胶 凝 材 料 搅 拌 3 0 s以 上 最 后 再 加 入 外 加 剂 搅 拌 4 5 s以 上 。 ( 4)根 据 GB T 9 1 4 2 混 凝 土 搅 拌 机 规 定 ， 宜 采 用 强制 式 拌 和 机 ，当采用 其 他 类 型 的搅拌 设 备 时 ，应 根 据 需 要 适 当 延 长 搅 拌 时 间 。 2 2 _ 3 2运 输 要 点 ( 1 )运 送 混 凝 土 时 ，应保 持 混 凝 土拌 和物 的均 匀 性 ，不应 产生离 析 、分层 和前 后不 均匀现 象 。 ( 2 )混凝 土拌 和运 输车 应符 合现 行行业 标准 J G T 5 0 9 4 混凝 土 搅 拌 运 输 车 规 定 。当在 施 工 现 场 需 用 外加 剂 进 行坍 扩 度 调 整 时 ，应使 混 凝 土得 到 充 分 的搅拌 ，使 其均 匀一 致 。 ( 3)罐 车 运输 混 凝 土 前应 仔 细 检查 ，排 除 车 内 的 刷 车 水 。 ( 4) 自密 实 混 凝 土 的 运 送 和 卸 料 时 间 应 控 制 在 2 h以 内 ，以保 证 自密 实混凝 土 的高流 动性 。 ( 5 )运 输过 程 中严禁 向车 内 的混 凝土 加水 。 ( 6 )卸 料 前 搅 拌 运 输 车 应 高 速 旋 转 1 mi n以 上 方 可 卸 料 。 ( 7) 混 凝 土 在 运 输 过 程 中 应 保 证 施 工 的 连 续 性 。 2 2 4 自密实混凝 土浇 筑要 点 ( 1 ) 检 查 模 板 的 平 整 度 和 光 洁 度 ，模 板 拼 缝 缝 隙 不 得 大 于 1 5 mm ( 2 )泵 管 使用 前 应 用水 冲洗 ，并 用 砂 浆 冲 润泵 管 ， 以 利 于 垂 直 浇 筑 。 ( 3 )卸料 前 罐车 高 速旋 转 9 0 s左 右 ，再 卸入 混 凝 土 输 送 泵 由 于 触 变 作 用 ，可 使 混 凝 土 处 于 最 佳 表 1 自密实混凝土与常规混凝 土配合 比 小 J仅吧 ZU1 q=b月 工作状 态 ，有利 于混凝 土 自密实形 成 。 ( 4 ) 自密 实混 凝 土 浇筑 时 ，应 尽量 减 少 泵送 过 程对 混凝 土高 流动性 的影 响 。 ( 5 )浇筑过 程 中要有专 门的施 工技 术人 员旁 站 ， 保 持 连续 泵送 ，严格 控 制 混凝 土 浇筑 速 度 ，必 要 时 降 低 泵送 速度 ，防止 浇 筑 速度 过 快 引起模 板 变 形 等 问 题 。 ( 6)由 于浇 筑空 间 狭窄 复 杂 ，为 了使 混 凝 土更 好 地与 钢衬结 合 ，可 以适 当采 用人工 辅助 配合 振捣 ， 可 以使 用 振捣 棒 进行 振 捣 并 用 锤子 敲 击模 板 和 钢 衬 ，起 到辅 助流动 和辅 助密 实 的作 用 。 ( 7 ) 浇筑 时 ，采 用 一 侧 下料 ，保 证 钢衬 底 与 混 凝 土充 分结 合 ，避 免空 气排 泄不 畅 ，引起 脱空 。 2 2 5 自密实 混凝 土养 护 ( 1 )制 定养护 方案 ，安排 专人 负责养 护工 作 。 ( 2)混凝 土 浇筑 完 毕 后 ，应 及 时养 护 ，并 适 当 延 长 养护 时间 ，养护 时间不 得小 于 1 4 d。 ( 3 )浇 筑后 的 自密实混 凝土 可采用 洒水 、喷雾 、 喷 养 护 剂 等 措 施 进 行 养 护 。 3 自密实混凝土外观检查 C2 5 W8自密 实 混 凝 土 拆 模 后 ，表 面 光 滑 有 光 泽 ，无 钢筋 外 露 ，无 裂 缝 ，无 渗 水 ，基本 无 气泡 。 S t S 止 S 屯 S S 屯 址 t 址 S l上 S 通过 敲击 法 对 钢衬 混凝 土 进行 检 查 ，未 发 现脱 空 现 象 ，混凝 土浇筑 质量满 足规 范要求 。 4 结语 ( 1 )在 难 以振 捣 的部 位采 用 自密实 混 凝 土 ，可 大 大 加 快 施 工 速 度 ，减 小 劳 动 强 度 ， 降 低 噪 音 污 染 ， 并 可 避 免 由 于 混 凝 土 振 捣 不 足 而 可 能 引 起 的 质 量 事 故 。 ( 2)低 水 胶 比 、低温 升 和 大量 矿物 细 掺 料 ，可 保 证 自密 实混 凝 土 的耐 久性 。但 与相 同强 度 的普通 混凝 土相 比 ，弹 性模 量 稍 低 ，收 缩 和徐 变 稍大 。此 问题 可通 过 适 当提 高配 制 强度 、掺用 膨胀 组分 或纤 维 和收缩 小 的 细掺 料( 如 优质 粉 煤灰 )等措 施 来解 决 。 ( 3 ) 由 于 自密 实 混 凝 土 凝 结 时 间 一 般 较 长 ，早 期强度 较低 ，冬季 施工应 采取 可靠 的保温 措施 。 ( 4) 对 于 自密 实 混 凝 土 的 质 量 ，原 材 料 和 配 合 比影 响 较 大 ，要 求 严 格 施 工 管 理 制 度 。 ( 5 ) 自密 实 混 凝 土 造 价 较 高 ，影 响 了 它 的 推 广 和 大量 应用 。应在 掺 合料 的选 择 和 外加 剂 的性 能上 开 展研 究工 作 ，降低 造价 ，使 之 能 在更 大 范 同 内推 广 、应 用 。 ( 责任 编辑焦雪梅 ) ( 上 接 第 4 1页 ) 渣 。 6 工程实施经验 在 蒲石河 抽水 蓄能 电站 的地下 系统 开挖施 工 中 。 积 累 的实践 经验 主要有 ： ( 1 )引水 洞 斜 井段 长 3 7 6 5 1 I n，与 水平 线 夹 角 5 2 。 ，鉴 于 当 时 国 内 水 电工 程 中 尚无 利 用 反 井 钻 开 挖 如 此 规 模 斜 井 的 先 例( 国 内 采 用 反 井 钻 机 进 行 斜 井 施 工 的最 大深 度 为 2 3 6 m) ，经对 引水 系统 斜 井 段导 井 开 挖 的施 工 方法 分 析论 证 ，在 斜 井 段 中部增 设 了 6号施 工 支 洞 作 为斜 井 段 的施 工通 道 ，保证 了 引水 斜 井 的 顺 利 施 工 。 ( 2 ) 6号 施 工 支 洞 采 用 两 条 单 独 的 支 洞 与 两 条 引 水 斜 井 相 接 ，避 免 了 两 引 水 斜 井 的 直 接 串联 。有 利 于 封堵 堵 头 结 构 的设计 ，加 快 了封 堵 施 工 进 度 有利 于施 工封堵 质量 控制 。 ( 3 )4号支 洞 与 尾水 洞 的交 接 点 放 在尾 水 岔管 与尾 水调 压井 之间 ，增加 了尾 水调压井 、尾水岔 管 、 尾 闸室 下部 、厂 房下 部 的施 工 通 道 使 得尾 水 调压 井 的施 工不 制 约尾水 洞 的施 工 ； 同时厂 房底 部开 挖 、 圈W a r e r P o e r V o f N o 5 S t 址 址 址 址 L 址 LM 尾 水 岔 管 钢 衬 、尾 闸 室 底 部 衬 砌 施 T 可 以 与 尾 水 主 洞 衬 砌 同 时具 备 施工 条 件 。实践 证 明 ，4号 支 涮 的 设 置使 得 上 述部 位 的施 变得 更 灵活 、便 捷 ，减 少 了 施 工 干 扰 。 ( 4)增 设 了 7号 施 工 支 洞 作 为 引 水 洞 上 平 段 的 连通 洞 ，充 分 利用 现有 的两条 引 水 洞作 为 斜井 段 的 施 工 通 道 ， 避 免 了 引 水 洞 上 平 段 单 独 设 置 施 工 支 洞 减 少 了 引 水 洞 上 平 段 、斜 井 段 的 施 工 十 扰 ，增 加 了 上 述 部 位 施 _T 的灵 活 性 、机 动 性 7 结语 蒲石 河 抽水 蓄 能 电站 地下 系统 的施 工 通 道( 施 工 支 洞 ) 布 置 和 设 计 ， 充 分 利 用 了 永 久 洞 室 ， 做 到 了 “ 永临结 合 ” ，在工 程实施 过程 中 ，优 化 了施 工支 洞 的布 置 ，加 快 了地 下 工程 的施 工 进 度 ，方 便 了T 程 施 工 。在 工 程 实 施 中 积 累 的 地 下 系 统 施 T 通 道 布 置 经验 ，可 以为 其他 抽 水 蓄能 电站 地 下 系统 的设计 提 供参 考 和借 鉴 ，尤 其 是 为今 后东 北 寒 冷地 抽 水 蓄 能 电站 的建 设提供 了宝 贵 的工程实 例 。 ( 责任编辑 焦雪梅)