自密实混凝土在某水电站深斜井中的应用

５４　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：１００６－－２６１０（２０１４）０３—００５４—０４　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８３００００）　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：ＴＶ４３　文献标识码：Ａ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｅｌｆ－ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｉｎ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｄｅｅｐ　Ｉｎｃｌｉｎｅｄ　Ｓｈａｆｔ　Ｑ１　Ｓｈｉ—ｌｅｉ　（Ｘｉｎｊｉａｎｇ　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｕｒｕｍｑｉ　８３００００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｓｅｌｆ－ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｉｓ　ｗｉｔｈ　ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ　ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ　ｔｏ　ｐｌａｃｅ　ｉｎ　ｎａｒｒｏｗ　ｓｐａｃｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅ　ｓｅｌｆ—ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ　ｐｌａｉｎ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｉｓ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｔｏ　ｌｉｎｅ　ｏｎｅ　ｄｅｅｐ　ｉｎｃｌｉｎｅｄ　ｓｈａｆｔ　ｆｏｒ　ｐｅｎｓｔｏｃｋ　ｏｆ　ｏｎｅ　ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ　ａｓ　ｉｔ　ｉｓ　ｗｉｔｈ　ｈｉｇｈ　ｆｌｕｉｄ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ　ａｎｄ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｎｏ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｒｅｑｕｉｒｅｄ，ｗｈｉｌｅ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｉｓ　ｐｌａｃｅｄ，ａｎｄ　ｉｔ　ｃａＤ＿ｆｌｏｗ　ａｎｄ　ｆｉｌｌ　ｆｕｌｌｙ　ｔｈｅ　ｆｏｒｍｗｏｒｋ　ｓｐａｃｅ　ｂｙ　ｇｒａｖｉ—　ｔｙ．Ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｐｌａｃｅｍｅｎｔ，ｔｈｅ　ｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ　ｉｓ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｉｓｓｕｅｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｂｌｏｃｋｉｎｇ　ａｎｄ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｄｉｉｃｕｌｔｆｙ　ａｒｅ　ｒｅｓｏｌｖｅｄ．Ｔｈｏｓｅ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｓｈｏｒｔｅｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｅｒｉｏｄ　ａｎｄ　ｄｅｃｒｅａｓｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｃｏｓｔ　ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｃｏｒｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｄｉｆｆｉ—　ｃｕｌｔｙ　ａｎｄ　ａｓｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｑｕａｌｉｔｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｅｌｆ－ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｄｅｅｐ　ｉｎｃｌｉｎｅｄ　ｓｈａｆｔ；ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　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　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　１８．６　ｋｍ，其中高压管道段长１　２６４．６５　ｍ，由渐变段、　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Ⅱ型水电站工程。水库正常蓄水位　斜井段及下平洞段组成。斜井段采用钢板衬砌，回　填Ｃ２０混凝土，厚６０　ＣｌＴＩ。工程建成后，将有效控制　３　２９０　ｍ，最大坝高３５　ｍ，总库容６．４４亿ｍ。，调节库　容３．３３亿ｍ　，总装机容量为２００　ＭＷ，保证出力　６９．８　ＭＷ，多年平均有效发电量６．７亿ｋｗｈ，是盖孜　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。　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１９　ｋｍ处，坝址枢纽区距　喀什市１５３　ｋｍ，距阿图什市１９２　ｋｍ，距阿克陶县城　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Ｃ２０Ｆ３００Ｗ６的二级配常规泵送混凝土，设计衬砌　１００　ｋｍ，工程区沿线有３ｌ４国道（即中巴公路）通　收稿１３期：２０１４一Ｏ１—０２　作者简介：祁世磊（１９８６一），男，新疆奇台县人，助理工程师，从　厚度为６０　ｃｍ，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　事水力学及河流动力学研究．　满足设计要求。经分析比较，决定采用具有高流动　西北水电・２０１４年・第３期　５５　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４２．５水泥（Ｐ．０４２．５）。　（２）粉煤灰。采用喀什市天山华澄商贸有限责　任公司生产的Ⅱ级粉煤灰。　（３）砂。采用Ｃ１２料场级配情况较好的中砂，　其级配符合ＪＧＪ５２—９２４普通混凝土用砂质量及检验　方法》中规定的级配Ⅱ区的要求，表观密度为２．６７　ｇ，／ｃｍ。。　（４）石子。小石和中石均来自Ｃ１２料场，小石　表观密度为２．７０　ｇ／ｃｍ　，中石表观密度为２．７２　ｇ／ｃｍ　。　（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ＦＤＮ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ＧＨ—ＡＥ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６０　ｃｍ的混凝土，　设计要求混凝土为Ｃ２０Ｆ３００Ｗ６。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（０．３８、０．４０、０．４２）与粉煤灰掺量５２％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２８　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２８　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　中石减水剂引气剂含气量坍落度　｝％　｝　／ｃｍ　ｌ　１５４　１８５　２００　７３１　Ｍ８　５４８　１．Ｏ　１．３　５．１　２１０　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１０５　ｍｍ）且泵运距离　较长（ＭＯＯ　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６０　ｃｍ），斜井　角度大（６０。～８０。），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　１　１７８　２１０　３１５　７６ｏ　７６０　１．７　１．６　５．１　５８３