小湾水电站泄洪洞抗冲耐磨混凝土施工综述.pdf

第 3 7卷第 4期 2 0 1 1 年4月 水 力 发 电 4- 湾 水 电 站 泄 洪 洞 抗 冲 耐 磨 混 凝 土 施 工 综 述 李 众 ，罗 毅 ，李 然 ，字 林 ( 华能澜沧 江水 电有 限公司 ，云 南 昆明 6 5 0 2 1 4 ) 摘 要 ：小湾水电站泄洪洞在泄洪时具有高水头 、高流速 、泄量大的特点 ，对混凝土冲刷力强 ，容易产生空蚀破坏 。 通过合理选择浇筑措施 、优选 配合 比、有效 的温度控 制以及合理 的养护 ， 目前 ，泄洪洞各方 面质量均 满足要求 ，且 未发现裂缝。泄洪 洞抗 冲耐 磨混凝 土施工及质量控制的成功 ，为减小泄洪洞过流面空蚀和抗 冲耐磨提供了保障。 关键词 ：泄洪洞 ；空蚀 ；抗 冲耐磨混凝土 ；施 工 ；小湾水电站 Co ns t r uc t i o n of Abr a s i onr e s i s t ant Co nc r e t e f or t he s pi l l wa y Tunne l o f Xi a owan Hydr o powe r St a t i o n Li Zh o ng ，Luo Yi ，Li Ra n，Zi I , i n ( Hu a n e n g L a n c a n g R i v e r Hy d r o p o we r C o ， L t d ， Ku n mi n g 6 5 0 21 4 ， Yu n n a n ， Ch i n a ) Ab s t r a c t ：As t h e hi g h h ea d ，hi g h v e l o c i t y a n d l ar g e flo w o f flo o d d i s c h al ge ，t he c o nc r e t e o f s pi l 1 wa y t u n ne l i n Xi a o wa n I t y d r o p o we r S t a t i o n i s e a s y t o b e d a ma g e d b y c a v i t a t i o n B y r e a s o n a b l e p o u r i n g ，mi x p r o p o r t i o n o p t i mi z i n g ，e ff e c t i v e t empe r a t u r e c o nt r o l a n d r e a s o na b l e cu r i ng ，t h e c o nc r e t e qu a l i t y o f s pi l l wa y t un ne l i s g ua r a n t e ed a nd n o c r a ek f o un dTh e s uc c e s s f ul c o nc r e t e c on s t r u c t i o n a n d qu a l i t y c o n t r o l pr o v i de s g ua r a n t e e s o n r e du c i ng s ur f a c e c a vi t at i o n a n d i n c r e a s i n g a b r a s i o nr es i s t a nc e c a p a c i t y Ke y W or ds ：s p i l l wa y t un ne l ；c a vi t a t i o n；a br a s i o nr e s i s t a nt c o nc r e t e；c o n s t r u c t i o n；Xi a o wa n Hy d r o po we r S t a t i o n 中 图分 类 号 ： T V6 5 1 3 ( 2 7 4) 文 献 标 识 码 ： B 文 章 编 号 ： 0 5 5 9 9 3 4 2( 2 0 1 1 ) 0 4 0 0 6 3 0 3 1 工程概况 小 湾 水 电 站 工 程 属 一 等 大( 1 )型 1 拌 ， 由 混 凝 土 双 曲 拱 坝 、坝 后 水 垫 塘 及 二 道 坝 、左 岸 泄 洪 洞 及 右 岸 地 下 引 水 发 电 系 统 组 成 ， 坝 顶 高 程1 2 4 5 m， 最 大 坝 高 2 9 4 5 m，坝 顶 长 9 2 2 7 4 m。 泄 洪 洞 是 小 湾 工 程 _二 套 泄 洪 设 施 之 一 ，泄 洪 洞 洞 身 采 用 有 压 变 无 压“ 龙 抬 头 ” 布 置 ， T 作 闸 门 后 为 无 压 段 ： 出 口 采 用 挑 流 消 能 。设 计 工 况 和 校 核 况 下 泄 洪 洞 泄 洪 流 量 分 别 为 3 5 3 5 m_ s和 3 81 1 m s ， 约 占 枢 纽 总 泄 量 的1 9 4 和1 8 4 ， 最 大 泄 洪 水 头 约 2 l 2 m， 最 大 流 速 4 5 I H S ，具 有 泄 洪 量 大 、水 头 高 、流 速 高 等 特 点 。 2 混凝土施 工 小 湾 水 电 站 泄 洪 洞 有 段 为 全 断 面 衬 砌 ， l无 段 混 凝 土 为 抗 冲 耐 磨 混 凝 土 ， 没计 龄 期 9 0 d，J 板 和 边 墙 混 凝 土 的 强 度 等 级 分 别 为 6 0 MP a和 5 0 MP a ， 抗 渗 指 标 分 别 为 W 1 0和 W8，抗 冻 指 标 均 为 F I O 0 。 小 湾 泄 洪 洞 要 求 过 流 而 不 允 许 饪 直 接 升 坎 或 跌 坎( 涮 身 底 板 掺 气 跌 坎 除 外 ) ，过 流 而 不 平 整 度( 片J 2 m 直 检 ) 控 制 在 3 I l l l l l以 ， 纵 向 坡 度 控 制 在 1 ： 2 0以 下 横 向坡 度 控 制 1 ： 1 0以 下 、 2 1 施工 中的 特殊 问题 ( 1 )浇 筑 J J! F 6。 考 虑 列 泄 洪 洞 泄 洪 时 边 墙 与 底 板 的 交 接 处 是 薄 弱 环 节 易 发 生 冲 蚀 和 空 蚀 破 坏 现 象 ，而 且 如 果 先 浇 筑 底 板 ，底 板 容 易 在 边 墙 和 顶 拱 浇 筑 过 稗 r 1 损 坏 ， 冈 此 ， 小 湾 泄 洪 洞 先 将 边 墙 与 底 板 的 交 接 部 位 一次 性 浇 筑 成“ l lJ ，形 墙 ， 然 后 浇 筑 直 边 墙 、顶 拱 最 后 浇 筑 底 板 ， ( 2) 裂 缝 控 制 。 于 硅 粉 混 凝 土 易 产 生 干 缩 裂 缝 ， 高 强 度 、大 体 积 混 凝 上 易 产 生 温 度 裂 缝 ， 为 减 收 稿 日期 ：2 0l 0 06 1 8 作 者 简 介 ： 李众 ( 1 9 8 7) ，男 ， 南 宣 威 人 ，助 理 程 师 ，从 事 水 电T程 质量管理 、水库运行 管理 等T作 少 和 避 免 干 缩 裂 缝 和 温 度 裂 缝 的 产 生 ，采 取 了 以 下 措施 ： 尽 可 能采 用较 大 粒 径 的骨 料 ，以便减 少 胶 凝材 料用量 和单 位用水 量 ； 除直 边墙 和顶拱 以外 ， 不采 取泵送 入仓方 式 ； 采取 混凝 土温度 控制 措施 ； 强化 混凝 土表 面养护 。 2 2配合 比的确 定 直 边 墙 采 用 泵 送 方 式 人 仓 ，考 虑 到 工 地 上 现 有 设 备 情 况 ，决 定 泵 送 混 凝 土 骨 料 采 用 二 级 配 ；底 板 、 “ L ” 形 墙 用 反 铲 入 仓 ， 采 用 三 级 配 ， 以 降 低 混 凝 土 内 部 温 度 ， 防止 温 度 裂 缝 的 产 生 。 为 了 满 足 底 板 表 面 平 整 度 要 求 确 定 配 合 比 时 还 需 考 虑 现 场 的 浇 筑 速 度 ，尤 其 是 人 仓 时 间 、底 板 抹 面工 艺等 。通过 不 断优 化 调整 ，最终 确 定 的配 合 见 表 1 。 2 3混凝 土现场 浇筑 2 3 1 入 仓 与振 捣 泄 洪 洞 无 压 段 直 边 墙 和 顶 拱 混 凝 土 浇 筑 与 一 般 过 水 隧洞 无 异 ，在 此 仅 介 绍“ L ” 形 墙及 底 板 的施 工 。 ( 1 ) “ L”形 墙 施 工 。为 了能 够 采 用 三 级 配 混 凝 土 进 行 浇 筑 防 止 混 凝 土 内 部 温 度 过 高 导 致 温 度 裂 缝 的产 生 ，决 定 采 用 非 泵 送 混 凝 土 现 场 采 用 自卸 车 运 输 ，长 臂 反 铲 入 仓 。 ( 2 ) 底 板 施 工 。 浇 筑“ L ” 形 墙 后 ，底 板 沿 垂 直 于 水 流 方 向 宽 约 1 2 IT I 。 考 虑 到 各 种 施 工 因 素 ，决 定 分块 尺寸 取 1 2 m1 0 IT I 左 右 。其 人仓 方 式 与 “ L ” 形 墙 相 同 。 由 于 硅 粉 混 凝 土 粘 聚 性 强 在 边 墙 以及“ L”形 墙 边 角 处 如 果 振 捣 不 适 当 ，气 泡 容 易 在 混 凝 土 与 模 板 接 触 面 附 着 、聚 集 ，使 混 凝 土 表 面 形 成“ 气 孔 ” 。 为 避 免 和 减 小 混 凝 土 表 面 气 孑 L 的 产 生 ，采 取 了 薄 层 铺 筑 、及 时 平 仓 振 捣 、加 强 模 板 边 沿 振 捣 等 措 施 。 2 3 2混凝 土 抹面及 平整度 控 制 在大 流 量 、高 水 头 、高速 水 流情 况 下 ，控 制 好 过 流 固 壁 表 面 不 平 整 度 对 减 小 泄 洪 洞 混 凝 土 局 部 空 化 与 空 蚀 具 有 重 要 意 义 。 小 湾 泄 洪 洞 采 用 如 下 措 施 保 证底 板 混凝 土 表 面平 顺 ：底 板 浇筑 完 成后 ，采用 两端搭 在“ L”墙 底 板表面 的“ 振 动横梁 ”对 混凝 表 面 进 行 整 体 大 面 振 平 ，然 后 用 6 I I 1长铝 合 金 刮 尺 沿“ l J 1形 墙 表 面 和 仓 内 的 刮 轨 进 行 顺 水 流 方 向 表 面 找 平 。完 成 表 面 振 平 和 找 平 后 ，为 便 于 后 序 抹 面 施 工 用 圆 盘 抹 面 机 进 行 提 浆 最 后 对 混 凝 土 进 行 三 遍 人 工 抹 面 处 理 每 仓 抹 面 时 间 根 据 混 凝 土 浇 筑 过 程 中混凝 土 坍落度 、现 场环 境温度 等实 际情况 确定 。 2 3 3 混凝 土裂 缝控 制措 施 ( 1 ) 温 度 裂 缝 的 控 制 。 首 先 。也 是 最 为 重 要 的 措 施 之 一 是 控 制 拌 和 楼 出 机 口混 凝 土 温 度 。 通 过 对 混 凝 土 骨 料 进 行 冷 却 ，采 用 片 状 冰 代 替 部 分 拌 和 水 ， 降 低 混 凝 土 f 妇机 口温 度 。要 求 混 凝 土 出 机 口温 度 控 制 在 9 c c。 其 次 ，控 制 混 凝 土 在 运 输 、 浇 筑 过 程 的 温 升 ，标 准 入 仓 温 度 为 1 2 ，浇 筑 温 度 1 5 。 然 后 ，在 浇 筑 过 程 中 以 及 混 凝 土 硬 化 过 程 中 对 其 内 部 温 度 进 行 监 测 ， 了 解 混 凝 土 温 度 变 化 情 况 及 时 知 道 是 否 出现 异 常 。 监 测 数 据 显 示 ，C 9 0 5 0、C o 6 0混 凝 土 浇 筑 温 度 分 别 为 1 5 c C和 1 4 左 右 内 部 温 度 峰 值 分别 出 现在 混凝 土 覆 盖 监 测 仪 器 后 4 2 h和 7 0 h 左 右 ，混 凝 土 峰值 温 度均 小 于小 湾 泄 洪洞 技 术标 准 要 求 的 4 8 ，从 混 凝 土 覆 盖 监 0 0 J 仪 器 到 温 度 峰 值 阶 段 温 升 速 率 分 别 为 0 4 8 0 5 7 h和 0 3 1 0 3 6。 【 二 h 。 ( 2 ) 干 缩 裂 缝 控 制 。对 于 泄 洪 洞 采 用 硅 粉 混 凝 土 ， 由 于 硅 粉 的 掺 人 和 水 灰 比 较 小 且 初 凝 前 表 面 水 分 蒸 发 ，容 易 引 起 混 凝 土 早 期 塑 性 干 裂 ， 因 此 对 其 进 行 潮 湿 养 护 尤 为 重 要 。 泄 洪 洞 施 工 过 程 中 ，采 取 了 以下 两 项 措施 ： 在 隧洞 的进 出 口处 悬 挂 防风 帘 ，减 少 空 气 流 动 ， 以 保 证 洞 内 温 度 、湿 度 稳 定 。 强 化 潮 湿 养 护 ，保 持 混凝 土 表 面处 于湿 润 状 态 。 泄 洪 洞“ L ” 形 墙 、边 墙 拆 模 后 即 采 用 花 管 淋 水 养 护 ，底 板 混 凝 土 在 初 凝 后 即 覆 盖 湿 无 纺 布 ，并 进 行 洒 水 养 护 至 终 凝 ， 终 凝 后 改 用 花 管 喷 淋 养 护 。 养 护 时 间 不 少 于 9 0 d 。 2 4表面缺 陷处 理 ( 1 ) 麻 面 处 理 。 由 于 模 板 表 面 粗 糙 或 粘 附 水 泥 浆 等 杂 物 未 处 理 干 净 、脱 模 剂 涂 刷 不 均 匀 等 造 成 的 麻 面 。深 度 在 0 1 0 5 e m 的 采 用 环 氧 胶 泥 进 行 修 补 。 ( 2)错 台 、挂 帘 等 表 面 不 平 整 处 理 。 表 面 不 平 整 的采 用 打磨 涂 抹 方式 进 行 处理 并用 高 压水 冲洗 表 1 抗冲耐磨混凝土施工配合比( 施工理论配合 比) 注：C 9 0 5 0、C 9 【J6 0分别用于直边墙 、 “ L ”形墙和底板 。 圈W a t e r P o w e r V o 1 3 7 N o 4 第 3 7卷第 4期 李众， 等 ： 小湾水电站泄洪洞抗冲耐磨混凝土施工综述 = F净 ， 自然 干 燥 后 存 表 面 涂 抹 一 层 环 氧 基 液 ( 3 ) 气 孔 及 拉 筋 孑 L 的 处 理 。 深 度 0 3 l c m 的 气 孔 及 拉 筋 孔( 拉 筋 用 砂 轮 割 除 ) ， 主 要 选 ，L j 环 氧 胶 泥 进 行 修 补 ，环 氧 胶 泥 修 补 分 多 次 进 行 通 过 反 复 刮 、挤 将 修 补 孑 L内 的 气 体 排 出 ， 以 保 证 孔 内 填 允 密 实 和 胶 泥 与 混 凝 土 而 粘 结 牢 靠 。 ( 4) 施 工 缝 、结 构 缝 处 理 。 为 确 保 泄 洪 洞 运 行 安 全 要 求 缝 宽 不 小 于 0 3 l l 1 q或 缝 宽 不 小 丁 0 1 mm且 长 度 不 小 于1 0 0 e m 的 结 构 缝、施 工 缝 、 裂 缝 必 须 进 行 环 氧 树 脂 化 学 灌 浆 处 理 ， 其 余 施 ： E缝 和 混 凝 土 裂 缝 采 用 表 面 封 闭 法 处 理 3 总结性评价 日前 小 湾 水 电 站 工 程 泄 洪 涧 混 凝 土 浇 筑 已 全 部 完 成 ， 质 量 检 查 、检 测 结 果 表 明 ， 泄 洪 洞 各 方 面 质 量 均 满 足 要 求 ，且 未 发 现 裂 缝 。 笔 者 认 为 ， 这 与 浇 筑 措 施 的 正 确 选 择 、 配 合 比 的 优 选 、有 效 的 温 度 控 制 措 施 、合 理 的 养 护 措 施 密 不 可 分 。 ( 1 ) 浇 筑 措 施 。 从 质 量 控 制 角 度 入 手 ， 突 破 隧 洞 混 凝 土 通 常 采 + J 二 级 配 泵 送 混 凝 土 的 常 规 ， 为 配 合 比 的 设 计 、混 凝 土 温 度 控 制 、混 凝 土 的 体 积 变 形 控 制 创 造 了 条 件 且 浇 筑 顺 序 与 一 一般 隧 洞 浇 筑 相 比 也 具 有 鲜 明 特 点 ，即 卣 先 进 行“ L” 形 墙 的 浇 筑 ，最 后 进 行 底 板 浇 筑 ， 这 对 底 板 混 凝 土 表 面 的保 护 无 疑 是 正 确 的 ( 2 ) 配 合 比 。 小 湾 泄 洪 洞 底 板 采 用 长 臂 反 铲 入 仓 方 式 ，这 样 便 可 以 采 用 i 级 配 骨 料 混 凝 土 ， 为 配 合 比 的 没 计 拓 宽 了 思 路 ，创 造 r条 件 ，通 过 室 内 以 及 现 场 的 多 次 试 验 ，优 化 了 配 合 比 其 他 T 程 的 泄 洪 洞 混 凝 土 配 合 比相 比 ， 小 湾 泄 洪 涮 混 凝 土 胶 凝 材 料 刚 量 少 ，单 位 体 积 用 水 量 少 ，有 利 于 混 凝 土 的 温 控 以及 防 止 干 缩 裂 缝 的 产 生 。 ( 3) 温 度 裂 缝 控 制 。 存 水 电 ： L 程 巾 ，对 泄 洪 洞 混 凝 土 衬 砌 进 行 温 度 控 制 的 还 较 少 ，似 于 大 中 型 水 电 lT 程 巾 ， 衬 砌 设 计 厚 度 大 多 在 o 8 1 2 m，考 虑 到 超 挖 ， 实 际 厚 度 更 大 ， 同 时 由 于 混 凝 土 胶 凝 材 料 用 量 较 大 如 果 不 进 行 有 效 的 温 度 控 制 容 易 出 现 温 度 裂 缝 。 小 湾 工 程 泄 洪 洞 混 凝 土 底 板 和 边 墙 衬 砌 设 计 厚 度 为 1 2 13 3 考 虑 到 超 挖 局 部 混 凝 土 实 际 厚 度 大 约 为 1 5 1T I 。 同 时 泄 洪 洞 混 凝 土 强 度 高 ，胶 凝 材 料 用 量 大 ，所 以 有 必 要 进 行 混 凝 土 温 度 控 制 。 通 过 有 效 的 温 度 控 制 措 施 ， 小 湾 电 站 泄 洪 洞 曰 前 没 有 m 现 一 条 温 度 裂 缝 。 ( 4) 干 缩 裂 缝 控 制 。 泵 送 混 凝 土 与 普 通 混 凝 土 相 比胶 凝 材 料 用 量 较 大 ，单 位 体 积 H j 水 量 较 大 ，容 易 现 干 缩 裂 缝 。 小 湾 T 程 泄 洪 洞 混 凝 十 抗 压 强 度 高 ，并 掺 入 了 硅 粉 ，使 得 早 期 J 现 _ r缩 裂 缝 的 可 能 性 增 大 但 是 通 过 选 择 合 理 的 浇 筑 方 案 ， 进 行 配 合 比 的 优 化 ， 使 得 可 以 采 用 j 级 配 骨 料 混 凝 土 普 通 入 仓 方 式 同 时 进 行 了 有 效 的 养 护 等 避 免 了 十 缩 裂 缝 的 出 现 ，至 今 未 发 现 一 条 干 缩 裂 缝 。 ( 责 任编 辑焦 雪梅 ) 广 告 目 次 J 口 口 ， 布 鲁 克 ( 成都 )工 程有 限公 司 封 面 基康仪器( 北 京) 有 限公 司 封 二 国 网电力科 学研 究院南 京南瑞集 团公 司 前插 1 上 海华 测 导航技 术有 限公 司 前插 2 四川 中鼎 前 插 3 无锡科 尔法 泵业 有 限公 司 前 插 4 江 苏博特 新材 料 有 限公 司 前插 5 北 京华科 同安监控 技 术有 限公 司 前 插 6 、7 北 京 时代 中基 科技 发展 有 限公 司 前插 8 南京 科 明 自动化设 备有 限公 司 前插 9 杭州 国 电大坝 安全 工程 有 限公 司 前插 1 0 北京 舆技 异 电气技 术研 究所 前插 l 】 深圳 市 国立智 能 电力科 技有 限公 司 前插 1 2 郑州 机械研 究所 前插 l 3 中铁 岩锋 成都 科技 有 限公 司 前插 1 4 挪 曼尔特( 上 海 )贸 易有 限公 司 前插 l 5 成 都 安特 力建 筑工 程有 限公 司 前插 1 6 北 京 木联 能软 件技 术有 限公 司 后插 1 北 京 中水科 海利 工程 技 术有 限公 司 后插 2 、3 福建 晟 达新 型 管材有 限公 司 后插 4 西 安联 能 自动 化工程 有 限责任 公 司 后插 5 无锡 俊达 机 电制 造有 限公 司 后插 6 山西黄腾 化 工有 限公 司 后插 7 武 汉武 大 巨成 加 固实 业有 限公 司 后插 8 长沙 华能 自控制集 团湖 南华 自科技 有 限公司 封三 北京 木联 能工 程科 技 有 限公 司 封 四