张峰水库溢洪道抗磨蚀混凝土施工及质量控制.pdf

山西 水 利鲁 鲁 技术与应用 2 0 1 0 年第 1 0 期 张峰水库溢洪道抗磨蚀混凝土施工及质量控制 韩文才 ( 山西张峰水利工程有限公司， 山西太原0 3 0 0 1 2 ) 摘要 张峰水库溢洪道泄洪时高速水流对过流面产生气蚀和磨损破坏，采用抗磨蚀混凝土可减轻气蚀和磨 损的影响。由于溢洪道抗磨蚀混凝土施工存在断面小、 混凝土塌落度小、 同仓位浇筑不同标号混凝土等困难， 施工时采取滑升模板浇筑和同一断面两种不同标号混凝土不设立模浇筑方案， 很好地解决了施工难题， 减少 了施工工序 ， 节省了投资。 关键词 抗磨蚀混凝土； 滑升模板； 溢洪道； 张峰水库 中图分类号 T V 5 5 4 9 1 文献标识码 c 文章编号 1 0 0 4 7 0 4 2 ( 2 0 1 0 ) 1 0 0 0 4 1 0 2 1 工程概况 张峰水库位于晋城市沁水县郑庄镇张峰村沁河 干流上 ， 总库容 3 9 4亿 ms ， 是一座以城市生活和工业 供水 、 农村人畜饮水为主， 兼顾防洪 、 发电等综合利用 的大 ( 二 ) 型水利枢纽工程 ， 主要建筑物有拦河大坝 、 导流泄洪洞 、 溢洪道及供水发电洞等 。 溢洪道布置于水库左岸单薄山梁中段， 长 3 6 9 m， 由引渠段 、闸室段 、泄槽及挑流段组成 。闸室段长 3 4 m， 净宽 5 5 5 m， 进 口为无底坎宽顶堰 ， 堰 顶高程 7 4 7 2 m， 堰上设 4扇 1 2 mx l 4 m( 宽 高 ) 弧形工作 闸 门 ； 闸室采用分离式结构 ， 闸室底板长 3 4 m， 边墩长 3 0 5 m， 中墩长 3 0 m， 左 、 右边墩均为衡重式挡土墙结 构 ， 最大墙高 2 4 -3 m， 顶宽 1 5 m ， 底宽 6 1 m， 基础深 2 5 m；闸室中墩厚 2 5 m，基础底宽 6 1 m，基础深 2 5 m， 上游墩头为半圆形 ， 下游墩头为流线形 ， 最大墩 高 2 4 3 m； 闸室底板厚 0 8 m。泄槽段长 1 4 1 m， 净宽 5 5 5 m， 共 布设 5条纵缝 ， 沿水流方 向每 1 2 m设一条 横缝 ， 底板厚 0 5 m， 泄槽段纵坡 1 ： 2 5 ； 泄槽边墙为衡 重式挡土墙 ， 墙高 5 0 1 1 0 m， 顶厚 0 5 m， 上部直墙高 1 0 m， 墙背坡 1 ： 0 3 5 ， 下部墙背倒坡 1 ： 0 3 ， 衡重平台宽 0 5 m。挑 流段长 1 8 m，宽 5 5 5 m，挑 流段边墙 高 5 0 m， 墙体厚 1 2 m， 控制底板最薄处厚 1 5 m。 2 抗磨蚀混凝土配合比及分区 张峰水库溢洪道泄洪流速在 l 4 3 1 m s ，过流面 存在气蚀破坏及泥砂磨损等问题。据统计， 张峰水库 来沙主要集中在汛期， 平均含沙量 1 0 k g m 3 ， 最大可达 2 0 k g m 3 。闸室及泄槽迎水面采用抗磨蚀混凝土防护 ， 混凝土强度标号 C 3 5 ， 抗冲磨强度不小于 0 7 h k g m。 为提高抗磨蚀混凝土标号 ， 在混凝土原材料 中添 加 了硅粉 ，本工程采用的 阳城石灰岩粗骨料坚固性 l ，可满足抗冲磨混凝土强度要求，与其他工程相 比， 降低了抗磨蚀混凝土的成本 。溢洪道混凝土分区 本着满足工程需要 、 节约成本 、 方便施工的原则确定。 在闸室段底板表面 、 闸墩高 1 7 m范围内， 迎水面采用 0 3 m厚 C 3 5 抗磨蚀混凝土，其余部位混凝土强度等 级均为 C 2 5 ； 在泄槽段， 因浇筑断面空间较小， 为保证 工程质量 ， 边墙 、 底板均采用 C 3 5抗磨蚀混凝土 ； 在挑 流段 ， 边墙及底板在其迎水面各设 0 3 5 m厚 C 3 5抗磨 蚀混凝土， 其余部位均为 C 2 0 混凝土。 3 抗磨蚀混凝土施工与质量控制 3 1 施工工艺及特点 3 1 1 施工工艺流程 抗磨蚀混凝土施工工艺流程 与常态混凝土基本 相同， 在同层浇筑不同标号混凝土时， 中间未设模板 ， 利用预留抗磨蚀混凝土空间搭接施工。 3 1 2 浇筑特点 一 是闸室段闸墩 、挑流及泄槽段边墙混凝土 ， 同 一 浇筑层有不 同标号混凝土。二是闸室段底板及挑流 段底板混凝土表面 C 3 5 W6 F 1 5 0抗冲磨混凝土厚度较 小 ， 对混凝土浇筑、 养护及防护技术要求较高。三是闸 室段 、 泄槽及挑流段混凝土施工场地狭窄 ， 不利于机 械布置。四是泄槽及挑流段混凝土人仓较难。五是抗 磨蚀混凝土塌落度较小 ， 混凝土振捣困难。 3 2 施 工安 装 3 2 1 钢筋安装 根据钢筋结构 图与混凝 土分层分块图及设计与 圭 ! 旦圆 S HANX I WA I E R RE S OUR CE S 规范要求 ， 编制每仓的钢筋加工配料单 。钢筋在钢筋 加工场内加工， 经检验合格后， 用汽车运至施工现场， 吊运入仓， 人工绑扎。结构双排钢筋间采用短钢筋支 撑控制间距。 钢筋保护层采用细石混凝土预制垫块控 制。安装后的钢筋要有足够的刚度和稳定性。 3 2 2 模板安装加固 用于溢洪道闸墩的所有模板均 由施工单位设计、 制作和安装。 模板的设计和制作应有足够的强度和刚 度 ， 能承受混凝土人仓和振捣所产生的侧压力和振捣 力 ， 防止移位 ， 确保混凝土结构外型尺寸准确 ， 并有足 够的密封性 ， 以免漏浆。 闸墩墩身 3 m 以下采用定型组合钢模板和钢管 作为纵 、 横向围檩拼装成整体模板 ； 墩身 3 m以上墩 身采用大型多卡模板； 墩头曲线模板 、 闸墩牛腿模板 根据仓位结构具体设计， 采用木模板配组合钢模板制 作。现场按测量人员放出的仓位线进行模板安装 ， 模 板加 固以内撑 内拉为主 ， 外撑为辅 ， 模板拉条均匀分 布 ， 上下对齐。 溢洪道泄槽及挑流段属高速水流区， 溢流面破坏 的主要原因是表面气蚀和高速水流含泥砂磨损。 为防 止气蚀现象发生 ， 要求溢流面的泄流 曲线准确 ， 表 面 平整光洁、 密实， 使用普通模板很难达到要求。 滑升模 板是在建筑物混凝土浇筑过程中， 使模板 的面板紧贴 混凝土表面滑动， 做到造型准确 ， 表面平整 。 尤其是混 凝土脱模后 ， 在终凝之前， 可以反复抹面压光。 溢流面 表层混凝土( 0 5 m厚 ) 采用滑升模板 ， 挑流段采用定 型组合钢模板和钢管作为纵、 横向围檩拼装成整体模 板 ， 同闸室段侧墙模板。 3 2 - 3 预埋件安装 溢洪道闸墩混凝土中的预埋件主要包括金属结 构设备安装固定件和观测仪器设备等。 预埋件位置应 严格按照设计图纸及规范要求 ， 支撑牢固， 防止变形 和移位。 根据埋件特点 ， 确定其安装时段， 结合混凝土 分层计划确定安装方法 ， 以保证埋件安装质量 。 3 3 施工方法与质量控制 3 _ 3 1 闸室段抗磨蚀混凝土施工 抗磨蚀混凝土在溢洪道右岸拌和站集中拌制 ， 混 凝土塌落度一般为 4 - 6 c m，自 卸汽车运至施工现场。 闸室段混凝土浇筑采用移动式塔吊或汽车吊配合吊 罐入仓， 保证混凝土自由下落高度不大于 2 m 。 闸室段底板混凝土浇筑采用平仓浇筑 ， 分两层下 料， 先下 C 2 5 混凝土， 再下 C 3 5 混凝土， 分层振捣一次 成型。 底板混凝土浇筑过程采用 q b l 0 0的变频振捣器振 捣 ， 振捣过程中快插快拔 ， 插点按梅花型布置 ， 插点间 距为振捣器有效作用半径的 1 5 倍，钢筋密集处和抗 磨蚀混凝土的插点间距适当减小， 每点振捣时间约为 2 0 3 0 s ， 以混凝土表面泛浆稳定 ， 仅有较小气泡出现 为准 ， 振捣过程严防漏振 、 欠振和过振。 底板为高速过流面， 必须保证底板混凝土的平整 度。在混凝土收仓后立即进行抹面和第一次压面， 在 混凝土初凝前表面沁水风干后， 人工对混凝土表面进 行二次压面抹光， 确保混凝土表面密实、 平整， 避免产 生早期裂缝 。 二次压光后， 及时进行养护 ， 防止表面水 分蒸发过快而产生干缩裂缝。养护采用覆盖湿润的土 工布和草袋 ， 使混凝土表面始终处于饱和水潮湿状态 2 1 d以上 。 闸室段闸墩迎水面为 0 3 5 m厚 C 3 5 W6 F 1 5 0 抗磨 蚀混凝土， 其余为 C 2 5混凝土。为使同一浇筑层两种 不 同标号混凝土人仓时不混合 ， 并保证抗磨蚀混凝土 厚度 ， 浇筑时先入仓 C 2 5混凝土， 堆在闸墩中间， 底宽 按 1 8 m控制 ， 厚 4 0 5 0 c m， 顺水流方向长 4 m左右 ， 然后两边分别浇筑抗磨蚀混凝土 ， 下料厚度与 C 2 5混 凝土相 同。浇筑时 ， 设专人测量混凝土入仓宽度和厚 度， 保证迎水面抗磨蚀混凝土厚度不小于 3 5 e m 。 人工整平后 ， 用振捣器振捣。 先振捣 c 2 5混凝土， 使 C 2 5 混凝土挤压抗磨蚀混凝土至模板边缘 ， C 2 5混 凝土和抗磨蚀混凝土结合部位及模板边缘加强振捣， 振捣和养护方法同闸室底板 。 闸墩混凝土夏季浇筑时， 在拌和站设专人负责检 测混凝土的坍落度和出机口温度 ， 混凝土运输车辆加 帆布遮阳棚 ， 并尽量避开中午高温时段浇筑。仓位内 及时覆盖彩条布， 尽可能加快浇筑速度， 以降低混凝 土仓内温度。 3 3 2 泄槽及挑流段抗磨蚀混凝土施工 泄槽段底板抗磨蚀混凝土施工时， 两边仓位利用 闸室段的塔 吊和挑流段的 5 0 T汽车吊配合 吊罐人仓； 中部仓位采用塔 吊、 5 O T汽车吊配合皮带运输机进行 人仓 ， 盖重式滑模 系统进行混凝土浇筑工艺。脱模后 立 即进行多次压实 、 抹光 ， 一般 3 4次 ， 并特别注意滑 块间接头处理。待混凝土终凝后， 及时铺上麻片或草 垫洒水养护。 挑流段底板和左右边墙混凝土施工时， 采用汽车 吊配合吊罐入仓，并采用台阶式浇筑法进行浇筑 ： 厚 度 4 O 5 O c m， 宽度不小于 2 m。混凝土振捣和养护方 法同泄槽段 。 4 工程质量评价 第一 ，溢洪道抗磨蚀混凝土施工 ( 下转第 5 1页) 山西 水 利鲁 鲁 孔 ， 布孑 L 如图 1 所示。 图 1 试验 子 L 布置 3 1 2 试验结果 本次试验于 2 0 0 9 年 9 月 3 0 E t 进行上下游土体 开挖检查， 开挖深度 1 5 m 。从开挖揭露的墙体来看， 成墙效果良好 ， 墙体纹络明显 ， 墙体最小厚度 0 2 m， 最大厚度 0 4 5 m。根据开挖检查及试验时拟定的参数 分析得出适合本工程的施工参数 ， 见表 2 。 表 2 高喷施工参数 项 水压 水量 气压 气量 水泥 水泥浆量 水 浆 水嘴 浆压 灰 比 直径 目 ， MP h ( L m i n - I ) ， M P a f ( m3 h - 1 ) ， MP a ( L rai n - t ) 比 重 m m 参 数 3 6 - 3 8 7 5 O 7 7 0 O - 2 7 6 0 - 6 3 1 ： 1 1 5 2 O 项 摆角 摆速 提升速度 孔距 引孔 直径 孔位 孔垂 气嘴 孔序 偏差 直度 直径 目 ， O ， ( o s I 1 ) ( c m m i l l - 1 ) c m m m mm ， mm 参 数 1 5 2 5 1 0 - 1 2 1 2 0 1 2 7 5 0 1 9 3 2 三管高压摆喷防渗墙施工 首先进行测量放线定位 。用 5 0 m钢尺在施工 中 线拉直， 按标定的孔距每隔 1 2 m钉一根长 2 O c m、 直 径 1 2 c m的竹杆作为标记， 以便钻机钻孔、 定位。钻 机就位找到钻孔中心点后， 调平钻机开始钻孔。钻孑 L 经验收合格后移到下一孔位。 高喷台车就位后对准钻 孔 、 调平 ， 调直后开始按 由试验确定的施工参数喷浆 ， 喷浆结束经验收合格后 ， 冲洗管路， 静压回灌 ， 台车移 到下一孔位 。 技术与应用 2 0 1 0 年第 1 O 期 3 3围井注 水试验 3 3 1 围井布置 防渗墙形成后 ， 根据监理和业主抽查指定的位置 布设围井， 进行防渗墙透水率检查。在高喷轴线上的 相邻两个高喷孔上游 0 6 m处布置两个高喷浆孔， 构 成一个 1 2 m O 6 m四周封闭的围井 ，在围井中设一 个直径 1 2 8 m m的注水检查孔 ， 并放人有孔塑料花管。 围井深度和防渗板墙相 同。 3 3 2 围井注水试验 围井注水试验在围井高喷结束 3 d 后进行 ，试验 前连续向井内注水 4 8 h ，使井内天然地层呈饱和状 态 。注水过程中使水位保持在孔 口以上 ， 用量筒向孔 口管内注水， 每隔5 1 0 m i n 测读一次流量值， 以计算 渗透系数。 通过对 2 3个 围井注水试验 的检查 结果表 明： 透 水率最大值 9 4 4 x 1 0 - 7 c m s ， 最小值 3 2 7 x 1 0 - 7 c m s ， 平 均值 5 7 7 x 1 0 - 7 c m s ， 小于设计值 l x l O - 6 c m s ， 全部达 到设计要求 。 4结语 三管高压摆喷防渗墙施工法在镇子梁水库实施 后 ， 很好地解决了水库副坝坝基渗漏问题， 消除了水 库安全隐患， 保证了库区的蓄水量。 除险加固后， 镇子 梁水库的标准正常蓄水灌溉得以保证， 相当于新增保 浇地面积 0 8万 h m 2 ，按每公顷耕地增产 2 2 5 0 k g粮 食，每公斤粮食 1 6 元计算，每年直接新增经济效益 2 8 8 0万元，为水库管理单位增加水资源费 8 0 万元。 水库正常蓄水后， 随着上游水面的扩大， 湿地面积的 增加， 库区气候环境将大大改善。 除险加固完成后， 镇 子梁水库将成为朔州市应县、怀仁两县 5 个乡镇农、 牧 、 渔和旅游业发展的坚实基础。 。 作者简介 常晶明( 1 9 7 1 一 ) ， 男， 1 9 9 7年毕业于武汉大学 工民建专业， 工程师。 收稿日期 2 0 1 0 0 8 2 3 ： 修回日期 】 2 0 1 0 0 9 2 7 ( 上接第 4 2页) 期间 ， 所用原材料经过 自检、 监理抽检 和业主中心实验室抽样检验， 全部合格。 第二 ，溢洪道抗磨蚀混凝土共抽检混凝土试块 2 8组 ， 全部合格 ， 满足设计要求。 第三， 在浇筑过程中， 设专人测量抗磨蚀混凝土 厚度， 保证了抗磨蚀混凝土设计厚度， 满足设计要求。 第四，混凝土浇筑后初凝前进行 2 3 次的压实、 抹光 ， 防止混凝土表面沁水形成细微通道 ， 确保混凝 土表面密实 、 平整 ， 避免产生早期裂缝 ， 混凝土表面的 平整度符合设计要求。 5结语 张峰水库溢洪道过流面混凝土外设置抗磨蚀混 凝土能满足防气蚀和抗磨损的要求 ， 按照合理的施工 方案 ， 可保证混凝土的强度 、 厚度和外观质量达到设 计要求， 同仓位不同标号混凝土浇筑不采用立模板相 隔方案具有可行性 ， 可确保混凝土质量 ， 减少施工工 序， 大大节省了投资。 作者简介 韩文才( 1 9 7 4 一 ) ， 男， 1 9 9 5年毕业于山西省乡 镇企业学校工民建专业， 工程师。 收稿日期 2 0 1 0 0 8 1 7 ； 修回日期 2 0 1 0 0 9 2 4 型 圭 ! 旦圆