自密实混凝土在某水电站深斜井中的应用.pdf

5 4 祁世磊 自密实混凝土在某水电站深斜 井中的应用 文章编号 ： 1 0 0 6 -2 6 1 0 ( 2 0 1 4 ) 0 3 0 0 5 4 0 4 自密实混凝土在 某水 电站深斜井 中的应 用 祁世磊 ( 新疆水利水电勘测设计研究院， 鸟鲁木齐8 3 0 0 0 0 ) 摘要： 自密实混凝土对狭窄空间混凝土浇筑施工具有良好的适用性。某水电站深斜井高压管道素混凝土衬砌决 定采用具有高流动性、 均匀性和稳定性， 且浇筑时无需外力振捣 ， 可在自重作用下流动又充填模板空间的自密实混 凝土， 施工期间通过持续改进浇筑方案， 较好地解决了混凝土浇筑易堵塞 、 仓面振捣困难等难题 ， 不仅缩短了工期， 节约了成本， 还大大地降低了施工难度， 保证了工程质量。 关键词： 自密实混凝土； 深斜井 ； 抗压强度 中图分类号 ： T V 4 3 文献标识码 ： A App l i c at i o n o f Se l f - c o mpa c t i o n Co n c r e t e i n Co ns t r u c t i o n o f De e p I nc l i n e d S ha f t Q 1 S h i l e i ( X i n j i a n g Wa t e r R e s o u r c e s a n d H y d r o p o w e r I n v e s t i g a t i o n D e s i g n a n d R e s e a r c h I n s t i t u t e ， U r u m q i 8 3 0 0 0 0 ， C h i n a ) Abs t r a ct ： Th e s e l f -c o mp a c t i o n c o n c r e t e i s wi t h e x c e l l e nt a p pl i c a bi l i t y t o p l a c e i n n a r r o w s p a c e Th e r e f o r e，t h e s e l f c o mp a c t i o n pl a i n c o n c r e t e i s a p p l i e d t o l i n e o n e d e e p i n c l i n e d s h a f t f o r p e n s t o c k o f o n e h y d r o p o w e r s t a t i o n a s i t i s w i t h h i g h fl u i d p e r f o r ma n c e， u n i f o r mi t y a n d s t a b i l i t y a s w e l l a s n o v i b r a t i o n i s r e q u i r e d，w h i l e t h e c o n c r e t e i s p l a c e d，a n d i t c a D _ fl o w a n d f i l l f u l l y t h e f o rm w o r k s p a c e b y g r a v i t y Du r i n g t h e c o n c r e t e p l a c e me n t ，t h e p l a c e me n t a l t e rna t i v e i s c o n t i n u o u s l y i mp r o v e d I s s u e s s u c h a s c o n c r e t e b l o c k i n g a n d v i b r a t i o n d i ffic u l t y a r e r e s o l v e d T h o s e n o t o n l y s h o r t e n t h e c o n s t r u c t i o n p e r i o d a n d d e c r e a s e c o n s t r u c t i o n c o s t b u t a l s o r e d u c e c o r s t r u c t i o n d i f f i c u l t y a n d a s s u r e t h e p r o j e c t q u a l i t y Ke y wo r d s： s e l f - c o mp a c t i o n c o n c r e t e ；d e e p i n c l i n e d s h a f t ；c o mp r e s s i v e s t r e n g t h 1 工程概况 新疆克州盖孜河流域某水电站工程位于新疆维 吾尔 自治区克孜勒苏柯尔克孜 自治州 阿克陶县境 内， 是一座具有灌溉 、 发 电、 防洪和改善生态等综合 利用效益的大 型水 电站工程。水库正 常蓄水位 3 2 9 0 m， 最大坝高 3 5 m， 总库容 6 4 4亿 m。 ， 调节库 容 3 3 3亿 m ， 总装机 容量 为 2 0 0 MW， 保证 出力 6 9 8 M W， 多年平均有效发电量 6 7亿 k wh ， 是盖孜 河流域梯级水电站 中的第 1座梯级水电站 ， 也是该 河唯一具有多年调节性能的控制性龙头水库。该电 站位于坝址枢纽 区下游 约 1 9 k m处 ， 坝址枢纽区距 喀什市 1 5 3 k m， 距阿图什市 1 9 2 k m， 距阿克陶县城 1 0 0 k m， 工程 区沿 线有 3 l 4国道 ( 即中巴公路 ) 通 收稿 13期： 2 0 1 4 一 O 1 0 2 作者简介 ： 祁世磊 ( 1 9 8 6 一) ， 男 ， 新疆奇 台县 人 ， 助理 工程师 ， 从 事水力学及河流动力学研究 过 。主要建筑物包括枢纽 区右岸开 敞式溢洪道 、 浇 筑式沥青混凝土心墙坝 、 左岸导流兼泄洪冲沙洞 、 引 水发电系统和地面发电厂房 。整个引水系统总长约 1 8 6 k m， 其 中高压管道段长 1 2 6 4 6 5 m， 由渐变段 、 斜井段及下平洞段组成。斜井段采用钢板衬砌 ， 回 填 C 2 0混凝土 ， 厚 6 0 C l T I 。工程建成后 ， 将有效控制 和调配盖孜河流域宝贵的水资源 ， 保证盖孜河流域 用水用 电， 改善灌 区盐渍化土地 ， 对促进当地社会经 济的发展 ， 提高人 民生活水平具有重要意义。 2 施工实混凝土的试验及最终确定 该水电站深斜井高压管道素混凝土衬砌原设计 为 C 2 0 F 3 0 0 W6的二级配常规泵送混凝土 ， 设计衬砌 厚度为6 0 c m， 由于衬砌厚度小、 混凝土输送距离较 长 、 混凝土泵管易堵塞、 斜井 角度大 、 人工振捣 困难 等原 因， 使生产性试验段浇筑速度 、 浇筑质量等很难 满足设计要求。经分析比较， 决定采用具有高流动 西 北水 电 2 0 1 4年 第 3期 5 5 性、 均匀性和稳定性 且浇筑时无需外力振捣能在 自 重作用下流动并充填模板空间的 自密实混凝土。 2 1原材 料 ( 1 )水泥。采用当地喀什市天山多浪水泥厂生 产 的多浪牌普通硅酸盐 4 2 5水泥( P 0 4 2 5 ) 。 ( 2 )粉煤灰。采用喀什市天山华澄商贸有限责 任公司生产的 级粉煤灰 。 ( 3 )砂。采用 C 1 2料场级配情况较好 的中砂 ， 其级配符合 J G J 5 2 9 2 4 普通混凝土用砂质量及检验 方法 中规定的级配 区的要求 ， 表观密度 为 2 6 7 g ,c m。 。 ( 4 )石子。小石和 中石均来 自 C 1 2料场 ， 小石 表观密 度 为 2 7 0 g c m ， 中石 表 观 密 度 为 2 7 2 g c m 。 ( 5 )减水剂 。采用新疆格辉科技有 限公 司生产 的减水率较小的奈 系格辉牌 F D N高效减水剂 。 ( 6 )引气剂 。采用新疆格辉科技有 限公 司生产 的格辉牌 G H A E引气剂。 2 2 混凝土配合 比的选择及调整 斜井段采用钢板衬砌 ， 回填厚 6 0 c m 的混凝土 ， 设计要求混凝土为 C 2 0 F 3 0 0 W6 。最初浇筑 时， 经过 分析和试验， 优选出了泵送二级配大掺量粉煤灰高性 能混凝土。根据设计要求 ， 对衬砌混凝土进行分析 。 首先 ， 从技术性能要求分析。工程设计对混凝 土的强度要求不高 但对 耐久性 ( 如抗 渗、 抗冻性 ) 要求很高 ， 尤其是在混凝土采用泵送施工时。高性 能混凝土是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上 采用现代混凝土技术配制出来的一种高科技新型混 凝土 ， 其配制特点是采用低水胶 比、 掺加超细矿物质 掺和料和高效减水剂及其它外加剂 ， 是一种密实性 很高的混凝 土， 具有高耐久性、 优 良的工作性和高强 度等特点 。在耐久性方面既有优异 的抗渗性 、 抗 冻融性能 ， 还有很好的抗侵蚀性 和抑制碱骨料反应 的能力 ， 其优 良的工作性特别适用于泵送施工 ， 而且 混凝土中掺加粉煤灰是改善和提高混凝土抗渗性和 抗冻性 的有效措施 。 其次 ， 考虑到影响掺粉煤灰高性能混凝土技术 性能的主要 因素是水胶 比和粉煤灰 掺量 ， 选取 3个 水胶 比( 0 3 8 、 0 4 0 、 0 4 2 ) 与粉煤灰掺量 5 2 这 一 因素进行第 1 阶段试验， 并以混凝土拌和物和易性、 含气量 、 7和 2 8 d抗压强度等作为考核指标 ， 选择出 满足施工工作性和强度要求 、 并具有 良好 耐久性 的 混凝土配合 比。 最后 ， 根据上述试验结果并基 于以下 3点 的考 虑 ， 得出了实验室配合 比： ( 1 )推荐混凝土配合 比时 ， 选择 2 8 d抗压强度 可达到设计强度指标者。 ( 2 ) 掺粉煤灰混凝土的早期强度较低， 如遇气 温较低季节施工 时， 此现象会更显著 。故选择 3和 7 d抗压强度较高者。 ( 3 )施工单位混凝土施工的控制条件 以及粉煤 灰等原材料质量 的波动性 ， 偏安全选择是较稳妥的。 将上述所得到的实验室配合 比与施工现场结合 再次进行配合 比的调整， 即得到了所需要的施工配 合 比， 见表 1 。 表 1 该水 电站二级配泵送混凝土配合 比表 编号 l 1 5 4 1 8 5 2 0 0 7 31 M 8 中石 减水剂 引气剂 含气量 坍落度 c m 5 4 8 1 O 1 3 5 1 2 1 0 使用此配合 比混凝土进行压力钢管混凝土衬砌 的浇筑时 ， 主要遇到了 2方面的困难 ： 第 1 ， 由于泵管 内径小( 为 1 0 5 mm) 且泵运距离 较长 ( MO O m) ， 二级配混凝土在泵运条件下很容易 发生堵管现象。它不仅发生在人仓 浇筑的初始时 刻 ， 浇筑过程中也会出现。因此 ， 需花费大量的人力 和时间去拆卸泵管 、 清理淤堵 ， 这不仅延缓 了施工速 度 ， 更重要的是影响了混凝土的浇筑质量。 第 2 ， 混凝土浇筑 到仓 面后 ， 振捣不容易实现。 由于压力钢管表面不允许开孔和出现焊缝、 工作面狭 窄( 钢管外径到开挖洞壁的设计问距为 6 0 c m) ， 斜井 角度大 ( 6 0 。8 0 。 ) ， 如图 1 、 2所示、 光线差、 温度低 ( 夏季温度为 4 6) 、 空气稀薄等条件的约束， 给仓 内混凝土振捣造成 了极大的困难， 如果监管不利 ， 往 往会出现混凝土振捣不充分 、 不到位的情况。对仓面 混凝土进行取样检测时， 发现混凝土的强度分布很不 均匀， 甚至某些部位达不到设计强度要求， 这些问题 的出现与混凝土振捣工作的质量是分不开 的。基于 以上 2点的考虑 ， 决定采用一级配 自密实混凝土来取 代二级配高性能混凝土的方案来解决上述问题。一 级配 自密实混凝土的配合比如表 2所示。 表 2 该 水电站一级配 自密实混凝土配合比 编号 坍 度 1 1 7 8 2 1 0 3 1 5 7 6 o 7 6 0 1 7 1 6 5 1 5 8 3