高性能混凝土在水工建筑物中的应用.pdf

高性能混凝土在水工建筑物中的应用 仲 深意 ( 华北水利水 电学院工程监理 中心 郑州4 5 0 0 1 1 ) 【 摘要】 高性能混凝土( H i g h P e r f o r m a n c e C o n c r e t e ， 简称 H P C ) 是利用现代技术对普通混凝土性能进行改进的新 型混凝土； 与普通混凝土相比， 它的强度、 耐久性、 抗冲磨性、 经济性、 施工适应性都更高， 它可以延长混凝土结构和 建筑物设计使用寿命。本文就吐鲁番地区阿拉沟水库枢纽工程导流兼冲沙放空洞( 无压段) 高性能混凝土的设计 方案、 施工方法和质量控制措施加以总结， 供从事水利水电工程建设的同仁参考。 【 关键词】 高性能混凝土 水工建筑物 技术措施 施工方法 质量控制 1工程概 况 阿拉 沟水库 枢纽工 程位于新疆维吾尔 自治 区托克 逊县境内， 是 吐鲁番地区重要控制性工程。总库容 4 4 5 0万 m ， 拦河坝 高 1 0 5 2 6 m， 兴利 库容 3 0 5 0万 m ， 死库容 8 5 0万 m ， 为 等 中型水利 工程 0该 流域属 于 干旱地区， 植被差， 地表裸露 ， 土壤松散， 河道纵坡较 大 ， 中上游河段水 流流速 大 ， 山体切 割破碎 ， 当产生 大 量降水 时 ， 松散 的土壤 很容易 被地 面径流侵蚀 带入 河 槽 ， 增加水流中挟带的泥沙， 同时将形成大量的悬移质 和推移质冲 向下游 。根 据阿 拉沟站 多年 观测 数据 ， 平 均悬移质输沙量 为 2 3 2万 t ， 多 年平 均推 移质 输沙 量 为 5 8 0万 t ， 泥沙总量为 2 9 0万 t 。 水库枢纽由沥青混凝土心墙堆石坝 、 右岸岸边开 敞式正槽溢洪道、 右岸导流兼冲沙放空洞、 左岸输水隧 洞组和安全监测等组成。水库建成后具有防洪 、 供水、 灌溉等综合利用效益 。 导 流洞 布置在 河 床右岸 ， 全 长为 1 0 0 2 8 0 m， 由引 水渠段 、 检修 闸井段 、 隧洞有压段 、 工作 闸井段 、 隧洞无 压段和 出 口明渠段 组成 。隧 洞衬砌 成 型断 面为 3 5 m X 4 5 m， 城 门洞形 ， 纵坡 i = 2 ， 隧洞无 压段采 用 钢筋 混凝土衬砌 ， 厚度 为 0 8 m。有 压段采用 钢筋混凝 土衬 砌 ， 厚度为 0 6 m。 2技术措施 初步设计 中导流洞有压段 和无压段 均采用 C 2 5混 凝 土衬砌 ， 导流洞在运行过 程 中水 流速度 达到 3 9 m s ， 水流流速较快， 且推移质较多， 对底板和边墙下部易产 生冲刷。为保证导流兼冲沙放空洞运行安全和增大抗 冲刷能力， 经参考新疆 已建伊犁恰甫其海水利枢纽工 程导流隧洞 、 伊犁南干渠八一大板长 2 6 k in的隧洞和巴 州博斯腾湖东泵站等多项工程， 采用高性能混凝土提 高了混凝土的抗侵蚀和抗磨的成功经验， 又经咨询吐 鲁番世界银行贷款项 目执行办公室大坝安全专家小组 后 ， 建议进行优 化设计 。因高性 能混 凝拌 和物具 有 良 好 的工作特性 ( 亦 称和易 性 ) 、 高耐 久性 、 高抗 渗性 、 高 抗冻性 、 高体积稳定性 、 高抗压强度 、 高抗侵蚀性 、 抑 制 碱骨料反应能力、 低水胶比、 低水化热、 抗冲耐磨等特 点， 最后确定无压洞底板及底板以上 2 5 m边墙采用 C 4 0 W6 F 2 0 0高性能抗 冲耐磨混凝 土， 但 在施工过程 中， 却发现该方案施工难 度较 大 ， 考虑到隧洞 冲刷 主要 由推移质产生 ， 且仅 发生在 底部 ， 为减少 工程 造价 ， 提 高施工进度， 只将底板以上 0 8 m边墙采用 C 4 0 W6 F 2 0 0 高性能抗 冲耐磨混凝 土 ， 工作 闸井底板 以上 0 8 m边墙 也采用该混凝 土 ， 顶拱及其 他部位采用 C 3 0 W6 F 2 0 0混 凝土。有压 洞全断面采用 C 3 0 W6混凝土 ， 衬砌厚度 0 6 m。进 出口段采用 C 2 0 F 2 0 0混凝 土。 3施工方法 3 1 隧洞混凝土浇筑 的施工工艺 施工测量放样一人工整修隧洞轮廓一建基面清理 29 一水利建设与管理 2 0 1 2 年 第1 O 期 一垫层混凝土浇筑一底板钢筋制安一 止水带安装一模 板安装一底板 浇筑一边顶拱钢筋制安一止水带及 埋件 安装 、 固定一钢 模 台车定 位加 固一 堵头模 板安装一 混 凝土入仓 一 人工平 仓一 振捣 器振捣 密 实一拆 模一 洒 水养护一伸缩缝处理一回填灌浆一固结灌浆。 3 1 1 钢筋制安 钢筋安装完成后施工单位进行“ 三检” ： 几何尺 寸是否满足设计要求 ； 各部位钢筋的制作牌号与安 装牌号是否相同； 钢筋绑扎和焊接是否牢 固； 钢筋 绑扎的间距是否准确及均匀； 钢筋与保护层的间距 是否满足设计要求， 砂浆垫块是否布置合理； 钢筋表 面是否清洁无污 ； 架力筋是否按设计 布置 ； 钢筋安 装的垂直度是否满足设计要求； 橡胶止水安装是否 牢 固等 。 3 1 2 模板制作 直线段模板采用 l O m长定 型钢模 台车 ， 弯道段 采 用常规拼装钢模按不等长度拼装 ， 以满足转弯半径的 需要。定型钢模台车拼装前应对所到现场的钢模板进 行打磨、 清理、 校正， 使其模板面平整、 清洁。就位前涂 刷脱模剂 ， 就位后用油压千斤配合螺旋杆将钢模台车 加 固锁定于洞身开挖面， 防止混凝土浇筑过程中发生 形 变或位 移。 3 1 3橡胶止水安装 采用 专门定 做 的环 形 闭合 橡胶 止水带 ， 从 而避 免 了接缝 ， 内部用钢筋 固定 ， 外 部用木 模 固定 ， 以保证 混 凝土浇筑时不发生位移 。 3 1 4混凝土浇筑 混凝土浇筑前对混凝土仓面进行清洗 ， 仓面保持 清洁无污物和无集水时方可混凝土入仓。混凝土由拌 和站集中拌制， 采用t 昆 凝土罐车将混凝土运送至现场， 然后采用混凝土泵直接入仓。 隧洞底板采用跳仓浇筑， 混凝土浇筑时保持连续 性。待混凝土达到初龄后 ， 将其对应的边墙部位混凝 土凿毛并冲洗干净。边顶拱浇筑前 ， 用泵送同标号砂 浆， 厚度3 5 c m人工摊铺均匀， 以保证与二期混凝土 衔接紧密， 并选择经验丰富的混凝土工从钢模台车两 侧预 留的洞 口进 入仓 内且仓 内有 足够照 明 ， 待混凝土 3 0 人仓后人工 平仓 ， 厚 度 约 4 0 5 0 c m， 采用插 入 式振 动 器振捣， 墙体两侧分层 、 均衡上升连续浇筑 ， 防止钢模 台车倾斜和受力不均造成钢模变形。振捣时以一个方 向开始到末端结束 ， 依次振捣密实 ， 振捣时间应控制适 宜 ， 防止过振 、 欠 振和 漏振 ， 振 捣时 以混凝土 表 面无 气 泡 、 无 明显流动和沉 降为宜 ， 上一层 混凝 土振捣 时 ， 振 动器插入下一层混 凝 土 5l O c m； 无压 段待 高性 能混 凝土浇筑至距底板 0 8 m时 ， 更换混凝土配合 比并加强 振捣。当浇至起拱线顶拱时采用附着式振动器振捣。 3 2 养护 尽管高性能混凝土有许多特点 ， 但 也有缺点 ， 即易 产生早期开裂 。所以拆模 后应 派专人及 时养护并作好 记 录， 底板用 线 毯覆 盖 并保 持 湿润 ， 养 护期 为 2 8天。 在工 程实施过 程 中为 了防止早期 混凝土 受风吹 ， 在 导 流洞进 出 口处挂 门帘 ， 防穿堂风通过 ， 从 而避免 了隧洞 边拱混凝土表面干裂 。 隧洞 回填筑灌浆和 固结灌浆以及伸缩缝施工 方法 与普通混凝土隧洞施工方法相 同， 在此不再赘述 。 4 质量控制 高性 能混凝土 的高性能不只是一个优质 的设 计方 案和混凝 土配合 比能够体现 的 ， 更重要 的是施工 单位 开仓前 要做好技术 交底 和安 全交底 ， 提高员工 的实 际 操作能力 ， 从 各个环 节上做 到科 学施工 。监 理要 严格 把关， 通过参建各方的共同努力才能达到预期的目的。 4 1 原材料 和中间产 品 凡进场钢筋、 水泥、 粉煤灰 、 外加剂( 高效减水剂 、 引气剂 、 膨胀剂 ) 、 橡 胶止 水 、 硅 粉等原材 料 ， 以及 砂石 骨料 等 ， 监理工 程师均按规 范要求 跟踪检测 和平行检 测， 合格后方可使用并做好标示 ， 从源头上把好质量 关 做好事前控制 。 4 2 混凝土开仓前检查 监 理工程 师仓 面验 收是 在施 工单 位 “ 三检 ” 合 格 的基础上， 对钢筋型号 、 数量、 模板、 橡胶止水安装是否 满足规范要求进行检查检测 ， 同时检查施工单位的质 量保证体系如管理人员 、 技术员 、 施工员、 测量员 、 试验 员 、 安全员等 ， 施工人 员姐模 板工 、 钢筋工 、 混凝 土工 、 电工 、 焊工等的到位情 况 ， 施 工设备 如 ( 下转 第 5 0页) 水利建设与管理 竺 日_ 管 网延伸 供水 、 泵 站 扬水 、 自流引 水 ” 等供 水 工 程 重 建模式； 5处典型工程集成并示范了“ 构筑物常规水 处理技术 、 一体化设备净水技术” 等不同的净水技术 和工艺， 使绵竹市地震灾区9万多人的饮水得到了保 障， 并且工程在技术方案和处理工艺上更加科学合理 ， 出厂水水质经绵竹市 疾控 中心检验均符合 生 活饮用 水卫生标准 。 b 典型工程应用了全 自动加药设备、 二氧化氯消 毒机、 变频恒压供水系统 、 余氯在线监测系统等新设 备 ， 推广应用 了 P E管 2 8 0多 k m、 P V c u和 P P R管 1 6 0多 k m。使得工程在运行管理上更有保障。 c 农村饮水安全恢复重 建工程实 施 ， 不仅 可以从 根本上改善绵竹市地震灾区农村居民饮水无法保证的 现状 ， 而且还具有显著 的社会效益和生态效益 ， 社会影 响深远。工程在节省劳动力折资、 减少疾病医药支出、 发展庭院经济增收等几个方面产生了巨大的间接经济 效益 。 5 结语 “ 5 1 2 ” 汶川特大地震使绵竹市供水设施受到了 重大损坏 ， 主要表现在水塔倒塌 、 裂缝 ， 管 网断裂 ， 水 源 水质不达标 ， 提水设备损坏， 电源无保障， 管理设施损 毁。为了使灾区农村饮水安全工程恢复重建更加科学 合理， 绵竹市结合 目前国内饮水安全工程建设模式的 发展趋势 ， 根据全 市农村供水 的实 际情况和特点 ， 建设 了一大批典型供水工程， 应用和推广了“ 城镇管 网延 伸供水、 泵站扬水 、 自流引水” 等供水工程重建模式， 推广了“ 构筑物常规水处理技术 、 一体化设备净水技 术” 等净水技术和工艺； 应用了全 自动加药设备、 二氧 化 氯 消 毒 机 、 变 频 恒 压 供 水 系 统 等 新 设 备 和 P E、 U P V C输配水新型管材 。通过农 村饮水安 全工程 灾 后恢 复重建 工程 的实施 ， 从 根本 上改善 了绵竹 市地震 灾区农村居民饮水无法保证的现状， 其经济效益和生 态效益显著， 社会影响深远。米 参考文献 1 四川省水利厅 汶川地震四川省水利灾后恢复重建规划报告 R 2 0 0 8 ( 7 ) 2 绵竹市水务局 汶川地震绵竹市饮水工程灾后重建规划报告 R 2 0 0 8 ( 8 ) 蔓 I 鼍 | !l| 毫 鼍 曼 曼 l 嚣 B 蚌 毒 蔓 曼 蔓 薯 t 毫 芒 蔓 l 蔓 ! 蔓 曼 蔓 l 蔓 “ E h ( 上接 第 3 0页) 混 凝 土搅拌 车 、 混 凝 土泵 、 装载 机 、 备 用电源等 ， 原材料和中间产品如水泥、 粉煤灰和砂石骨 料的储量等是否满足开仓要求 ， 以确保混凝土连续浇 筑。混凝土开仓前 ， 监理工程师对施工单位提交的混 凝土施工配合 比进行复核， 且外加剂( 其中引气剂用 8 5 C 热水按比例稀释搅拌均匀后用量杯计量) 、 硅粉等 分袋计量。经检查检验全部合格后， 最后由监理工程 师签发 开仓证 。 4 3 混凝浇筑及养护 混凝浇筑是重要工序， 监理工程师要加强旁站监 理， 严把质量关 ， 做好事中控制。因此在混凝土的拌和 过程中严格控制水灰比， 控制混凝土拌和时间和运输 时间， 以满足泵送混凝土的要求。定时或不定时地对 出机口和人仓 口处混凝土的坍落度 、 含气量进行检测， 并按规范要求见证抗压、 抗冻和抗渗试件取样并做好 监理 台账 。 5 0 高性能 昆 凝土养护十分重要， 其 目的就是保证混 凝土硬化 以及水泥 的水 化热 达到一 定 的程 度 ， 从 而获 得性能优 良的混凝 土 。因此 在混凝 土养 护期 间 ， 监理 工程师应定期不定期进行抽查 ， 做好事后 检查 。 5结语 高性能混凝土是一种新型高技术混凝土， 是在大 幅度提高普通混凝土性能的基础上 ， 采 用低水 胶 比， 掺 加高效减水剂和掺加超细矿物质和料等现代混凝土技 术制作的混凝土， 是以耐久性作为设计主要技术指标， 并具有 良好的工作性能、 密实性、 耐久性 、 强度、 适用性 和经济性 的混凝土 。高性 能混凝 土在新疆 已建几个典 型项 目中成功 的应 用和实 践 ， 对未来 新建 工程 项 目水 工建筑物的抗侵蚀和抗磨将起着借鉴作用。本工程导 流兼 放空冲沙洞采 用 了高性能 混凝土 ， 目前 已投入运 行， 能否经得起汛期推移质冲刷磨损， 还有待在今后的 运行 中检验。 亲