引水隧洞混凝土浇筑顽症处理措施在呼和浩特抽水蓄能水电站的实践

李玉凡

(中国水利水电第三工程局有限公司，西安 710016)

文章编号：1006—2610(2015)02—0060—03

引水隧洞混凝土浇筑顽症处理措施在呼和浩特抽水蓄能水电站的实践

李玉凡

(中国水利水电第三工程局有限公司，西安 710016)

采用钢模台车全断面浇筑引水隧洞衬砌混凝土，脱模后中心线以下混凝土表面出现大面积水纹和气泡，此缺陷在类似工程中均有不同程度出现，是混凝土浇筑的顽症，文章从成因分析入手，结合现场实践，不断优化调整，找到了消除水纹和气泡的措施，为类似工程提供了借鉴。

混凝土；浇筑；顽症；处理

1 工程概况

呼和浩特抽水蓄能电站位于内蒙古自治区呼和浩特市东北部的大青山区，距离呼和浩特市中心约20 km。电站总装机容量1 200 MW，装机4台，单机容量300 MW。电站枢纽主要由上水库、水道系统、地下厂房系统、下水库工程组成，工程为Ⅰ等大(1)型。主要建筑物为1级，次要建筑物为3级。 水道系统由上水库进/出水口、引水隧洞、引水调压井、压力管道、尾水隧洞和下水库进/出水口组成。

引水系统采用1管2机的布置方式，设有1、2号2条引水隧洞，引水隧洞上平段长分别为438 m和434 m，顺水流方向分别以6.79%和6.84%的坡比降坡，开挖断面为圆形，直径7.3 m，衬砌后洞径6.2 m。

引水隧洞上平段典型分段长9 m，混凝土浇筑采用HBT60混凝土泵泵送入仓，模板长9.1 m的针梁式钢模台车全断面一次浇筑成型，初期混凝土配合比见表1。

表1 混凝土配合比参数表

2 混凝土顽症

混凝土在浇筑3个仓号后出现了多种缺陷，经过调整，其他缺陷得到有效控制，但隧洞中心线以下混凝土表面大面积水纹和气泡经过5次调整，都未得到有效控制，成为混凝土浇筑的顽症。

3 顽症成因分析

3.1 水纹成因分析

现场勘察，水纹全部出现在隧洞中心线以下混凝土表面，自上向下，在封闭区域内形成。由此推断水纹产生的原因是浇筑混凝土时，上部流态混凝土侧压力，引起模板变位，下部混凝土已初凝，在模板和已初凝混凝土之间形成封闭空隙，混凝土表面泌水在振捣时向下流入封闭空隙，滞留在混凝土表面形成水纹[1]。

3.2 气泡成因分析

气泡在隧洞中出现的部位在中心线以下混凝土表面，且成片小气泡居多，大气泡较为少见。分析气泡产生的原因是在混凝土浇筑振捣时，混凝土内部气体受振后竖直向上方移动，至台车钢模板后，被吸附在模板上，钢模板密封不透气，气泡受阻无法排出，从而在混凝土表面形成气泡[2]。

4 顽症防治

查阅类似工程的施工资料，圆形隧洞混凝土衬砌用钢模台车全断面一次浇筑成型的工程，均不同程度出现过水纹和气泡2种缺陷[1-4]。参考其他工程施工经验，结合呼和浩特抽水蓄能电站现场勘察和分析，对水纹和气泡2种顽症防治措施进行了如下实践。

4.1 提高施工工艺

为消除水纹和气泡，提高混凝土浇筑施工工艺，即提高清仓、入仓、平仓、振捣、脱膜等工序的施工工艺[5-7]。

(1) 清仓，将封堵岩体渗水，清除仓内积水，改为提前封堵和引排仓内所有基岩渗水，再清理仓内积水，并安排专人实时巡查，减少仓内外来水。

(2) 脱模剂，将涂刷柴油改为专用水溶型脱模剂。

(3) 下料，将同层中间部位单料口下料改为同层多料口下料。同时严格控制水平方向料口间距不超过2.5 m，垂直方向下料高差不超过1.5 m。用柔性橡胶泵管替代钢泵管，以改变混凝土入仓方向，防止混凝土正冲岩壁发生骨料回弹堆积。

(4) 铺料，分层平铺浇筑，铺料厚度由原来的50 cm一层改为30 cm一层，左右两侧交替上升，对称下料，平仓高差由原来不大于80 cm改为不大于60 cm，两侧最大高差由原来的不超过50 cm改为不大于30 cm。

(5) 振捣，由原来的附着式振捣器单点振捣改为软轴振捣器与附着式振捣器联合振捣。仓内Ø50 mm软轴振捣器插入混凝土间距不大于250 mm，且插入下层混凝土10 cm；附着式振捣器改用中高频振捣器(振动频率不小于5 000 r/min)，间排距由3 m×2 m加密为1.5 m×2 m，分2次振捣，先单点振捣，后同排多点同时振捣，每次振捣时间45～60 s之间。

通过现场实践，水纹和气泡虽有所减少，但效果不够显著。

4.2 优化混凝土配合比

通过优化混凝土配合比消除水纹和气泡。具体优化如下。

(1) 提高砂率，让细粒料填充粗集料之间的空隙，减少产生气泡的自由空隙。

(2) 在满足坍落度的情况下，尽量减小水灰比，同时控制外加剂中引气剂的含量不得大于规范规定的范围，使混凝土中的含气量控制在4% 以内，水灰比越小，产生的气泡会越少。

(3) 用粉煤灰代替部分水泥，适量的粉煤灰能改善混凝土的和易性，形成的胶合料能填塞骨料间的空隙，减少气泡的产生。

(4) 严格混凝土搅拌工艺，混凝土搅拌要均匀，使外加剂在混凝土中均匀分布，发挥外加剂的作用。

混凝土配合比优化详见表2。

表2 混凝土施工配合比优化参数表

混凝土配合比优化后，水纹和气泡有所减少，但不能满足规范要求。

4.3 台车模板打孔

水纹和气泡产生的主要原因是在混凝土表面与钢模台车模板之间的泌水和气泡无法排出。采用对台车模板进行改造的办法，使模板具有透水和透气性能，将面水和气排到模板外，就可消除混凝土表面的水纹和气泡，具体措施如下。

(1) 在台车中心线以下钢模板上用磁力钻直接钻设排水、排气孔，孔径10 mm，间排距10 cm×10 cm，现场对250 cm2的面积进行了试验，效果良好，但该方法钻孔量大，对台车模板有一定破坏，同时在钻孔位置胶凝材料流失明显，需要对混凝土表面进行磨光处理。

(2) 在台车中心线以下模板上粘贴透水、透气模板布，选用幅宽1.5 m模板布，先对钢模板表面清理干净，后在模板表面及模板四周，喷涂胶水，喷胶用量100 g/m2，再将模板布毛面一侧粘贴在模板上，拉紧、对位、整平，模板两端预留布头翻转外贴[8-10]。现场试验仅粘贴了单幅透水模板布，实际效果良好，水纹和气泡消失。每平米透水模板布价格约25元，模板布可使用2次，估算实际混凝土浇筑成本每立方米将增加28元浇筑成本，该方法增加了施工成本。

4.4 翻模压光

所用钢模台车为上针梁全段面钢模台车，底部90°角范围的模板可用液压缸提升，混凝土初凝时间为6 h。底部90°角范围混凝土浇筑约需要3 h左右，左右两侧各浇筑60 cm，2层约需要1 h，再停止等待1 h后，利用圆拱效应和浇筑后混凝土塌落度损失，底部混凝土又未完全初凝的条件，将底部90°角范围的模板提升，人工对混凝土表面进行压光处理。受台车提升模板局限，该方法仅能压光约底部100°角的范围。

4.5 后期修补

对于已经产生水纹和气泡的部位根据施工规范要求，采用如下如理。

(1) 对水纹和深度<5 mm以下的气泡，用磨光机直接磨平整处理。

(2) 对深度≥5 mm的气泡，凿成四边或多边形后，清理干净后用环氧胶泥修补。环氧胶泥选用固化时间12～24 h，抗压强度≥50 MPa，抗拉强度≥5 MPa，粘结强度≥2.5 MPa的成品材料。使用前先检查外包装，规格、型号、生产日期，确保产品在厂家规定的保质期内，打开包装桶盖，检查内装A料、B料、C料均无破损、漏洒、受潮结块现象，每桶中的装配比例为A料∶B料∶C料=1∶3∶16。将配制好的胶泥涂抹在被修补部位，涂抹时边压实边抹光，完工 3～14 d后即可投入使用。配制好的胶液应在45 min内用完，未拌和均匀或已处于初凝状态的胶泥严禁使用。

后期修补简单易行，但施工工序增加，修补成本较高。

5 结 语

全断面上针梁式钢模台车做为一种快速、高效，且能降低劳动强度的隧洞衬砌专用设备, 在各类工程隧洞混凝土施工中已被广泛使用，但在圆形隧洞施工中水纹和气泡等顽症均有发生。从本工程现场实践看，在今后类似工程中建议采用翻模压光和粘贴透水模板布联合施工，以消除水纹和气泡，即在能翻模位置，采用压光，对不能翻模的地方，粘贴透水模板布。另外应把台车模板具有透水和透气性作为制造的研究和改进方向。

[1] 杨忠,史才军,何永清,王智超.衡桂高速公路混凝土水纹(水痕)成因及解决措施[J].公路工程,2012,(05)：147-149.

[2] 李宝成. 减少全圆针梁钢模台车衬砌底部气泡的研究 [J].西北水电，2008，(04)：42-44.

[3] 乔国.混凝土泌水原因分析 [J].水泥助磨剂技术,2011,(1)：18-19.

[4] 徐修梅,崔秀玲. 钢模台车在隧道二次衬砌中的应用 [J].西北水电，2011，(05)：51-54.

[5] 梁岗伟.苗溪水电站引水隧洞混凝土衬砌施工 [J].西北水电，2004，(02)：35-36.

[6] 杨荣先.三峡船闸第3至第6闸首混凝土缺陷处理[J].中国三峡建设，2002，(8)：18-19.

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Handling Measures for Defects of Concrete Placement in Headrace Tunnel——Practice in Huhohaote Pumped Storage Power Plant

LI Yu-fan

(Sinohydro Bureau 3 Co., Ltd, Xi'an 710016, China)

The steel form trolley is applied to place the lining concrete of the headrace tunnel at full section. After the form is removed, waterwave and air bubbles in a large area occur on the concrete surface below the centerline. Such defects happen in certain degree in the similar works and difficult to avoid. In this paper, measures for elimination of waterwave and air bubbles on the concrete surface are found through its cause analysis, site practice, continuous optimization and adjustment, providing reference for similar projects.

concrete; placement; defect; handling

2014-11-14

李玉凡(1971- )，男，河南省登封市人，高级工程师，从事工程建筑施工管理与技术管理工作.

TV544

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2015.02.015