小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 650214）

1 工程概况

小湾水电站工程属一等大 （1）型工程，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1 245 m，最大坝高294.5 m，坝顶长922.74 m。

泄洪洞是小湾工程三套泄洪设施之一，泄洪洞洞身采用有压变无压 “龙抬头”布置，工作闸门后为无压段；出口采用挑流消能。设计工况和校核工况下泄洪洞泄洪流量分别为3 535 m3/s和3 811 m3/s，约占枢纽总泄量的19.4%和18.4%，最大泄洪水头约212 m，最大流速45 m/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压段为全断面衬砌，无压段混凝土为抗冲耐磨混凝土，设计龄期90 d，底板和边墙混凝土的强度等级分别为60 MPa和50 MPa，抗渗指标分别为W10和W8，抗冻指标均为F100。

小湾泄洪洞要求过流面不允许有直接升坎或跌坎 （洞身底板掺气跌坎除外），过流面不平整度 （用2m直尺检查）控制在3 mm以下，纵向坡度控制在1∶20以下，横向坡度控制在1∶10以下。

2.1 施工中的特殊问题

（1） 浇筑顺序。考虑到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程中损坏，因此，小湾泄洪洞先将边墙与底板的交接部位一次性浇筑成 “L”形墙，然后浇筑直边墙、顶拱，最后浇筑底板。

（2） 裂缝控制。由于硅粉混凝土易产生干缩裂缝，高强度、大体积混凝土易产生温度裂缝，为减少和避免干缩裂缝和温度裂缝的产生，采取了以下措施：①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；②除直边墙和顶拱以外，不采取泵送入仓方式；③采取混凝土温度控制措施；④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入仓，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，尤其是入仓时间、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12 m。考虑到各种施工因素，决定分块尺寸取12 m×10 m左右。其入仓方式与 “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孔的产生，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”对混凝土表面进行整体大面振平，然后用6 m长铝合金刮尺沿 “L”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，降低混凝土出机口温度。要求混凝土出机口温度控制在9℃。其次，控制混凝土在运输、浇筑过程的温升，标准入仓温度为12℃，浇筑温度15℃。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，C9050、C9060混凝土浇筑温度分别为15℃和14℃左右，内部温度峰值分别出现在混凝土覆盖监测仪器后42 h和70 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48℃，从混凝土覆盖监测仪器到温度峰值阶段温升速率分别为0.48～0.57℃/h和0.31～0.36℃/h。

（2）干缩裂缝控制。对于泄洪洞采用硅粉混凝土，由于硅粉的掺入和水灰比较小，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：①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。②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90 d。

2.4 表面缺陷处理

表1 抗冲耐磨混凝土施工配合比 （施工理论配合比）

（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 cm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，并用高压水冲洗干净，自然干燥后在表面涂抹一层环氧基液。

（3）气孔及拉筋孔的处理。深度在0.3～1 cm的气孔及拉筋孔 （拉筋用砂轮割除），主要选用环氧胶泥进行修补，环氧胶泥修补分多次进行，通过反复刮、挤压将修补孔内的气体排出，以保证孔内填充密实和胶泥与混凝土面粘结牢靠。

（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 mm或缝宽不小于0.1 mm且长度不小于100 cm的结构缝、施工缝、裂缝，必须进行环氧树脂化学灌浆处理，其余施工缝和混凝土裂缝采用表面封闭法处理。

3 总结性评价

目前，小湾水电站工程泄洪洞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用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。且浇筑顺序与一般隧洞浇筑相比也具有鲜明特点，即首先进行 “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，这样便可以采用三级配骨料混凝土，为配合比的设计拓宽了思路，创造了条件，通过室内以及现场的多次试验，优化了配合比。与其他工程的泄洪洞混凝土配合比相比，小湾泄洪洞混凝土胶凝材料用量少，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。在水电工程中，对泄洪洞混凝土衬砌进行温度控制的还较少，但由于大中型水电工程中，衬砌设计厚度大多在0.8～1.2 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 m，考虑到超挖，局部混凝土实际厚度大约为1.5 m，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，小湾电站泄洪洞目前没有出现一条温度裂缝。

（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，单位体积用水量较大，容易出现干缩裂缝。小湾工程泄洪洞混凝土抗压强度高，并掺入了硅粉，使得早期出现干缩裂缝的可能性增大。但是通过选择合理的浇筑方案，并进行配合比的优化，使得可以采用三级配骨料混凝土普通入仓方式，同时进行了有效的养护等，避免了干缩裂缝的出现，至今未发现一条干缩裂缝。