自密实混凝土在蒲石河抽水蓄能电站中的应用

赫岩松，王倩晨，孟 玲

（1.辽宁蒲石河抽水蓄能有限公司，辽宁 丹东 118216；2.丹东市水利勘测设计研究院，辽宁 丹东 118000）

1 工程概况

蒲石河抽水蓄能电站引水隧洞下平段F3断层走向为 N20°～30°E， 倾向 SE， 倾角 60°～70°， 岩体受构造挤压破碎较严重，其中心带由糜棱状碎块夹碎屑和断层泥组成。该断层贯穿1、2号引水洞下平段并与隧洞斜交，受断层影响，在引水隧洞出露断层碎裂岩上盘最宽为18～19 m，下盘最宽为5 m。

由于断层破碎带比较软弱，夹泥和碎屑部分受到水的作用会溶蚀或软化，进而造成围岩强度降低，引起隧洞内水外渗，F3断层在2、4号支洞出露部位有可能产生较严重渗漏，进而影响结构安全。

经研究，决定对1号洞桩号引Ⅰ0+482～引Ⅰ0+509和2号洞桩号引Ⅱ0+487～引Ⅱ0+525断层影响带采取在已完成的钢筋混凝土衬砌 （内径8.1 m）内局部增加钢管衬砌的方式进行加固处理，钢管外侧采用混凝土回填。钢衬内径6.9 m，其内壁至钢筋混凝土衬砌表面的距离为60 cm。在钢衬段前后各设置5 m长的钢筋混凝土渐缩 （渐扩）洞段，渐变段的衬砌混凝土厚0～60 cm。1、2号引水隧洞下平段断层处理洞段顶拱布置5根回填灌浆钢管，4根通气钢管，底拱布置3根接触灌浆钢管，其中回填灌浆及接触灌浆钢管采用φ40 mm×3 mm钢管，通气钢管采用φ89 mm×4 mm钢管。钢管壁厚46 mm，外设加劲环，加劲环高22 cm，厚3 cm，间距30 cm。由此，加劲环与混凝土衬砌之间只有33.4 cm的净距离，空间狭小，难以进行混凝土振捣；同时加劲环也阻碍混凝土流动，给混凝土浇筑增加了困难。面对如此特殊的施工环境，若用常规混凝土回填，可能产生混凝土不密实、混凝土与钢衬之间存在脱空等问题，很难保证混凝土浇筑质量。经研究，决定采用自密实混凝土进行回填施工。

2 自密实混凝土施工

2.1 模板工程

免振自密实混凝土对模板的要求是：模板及其支架要有足够的承载能力、刚度和稳定性，棱角平直光洁、面层平整、拼缝严密不漏浆。

堵头模板采用木模板，在加劲环上焊接架立筋，利用铁丝将木模板固定在架立筋上。架立筋采用φ12钢筋，模板运输采用5 t载重汽车运至工作面，人工现场制作拼装。

2.2 混凝土工程

2.2.1 原材料

（1）水泥。使用大连水泥集团有限公司生产的海鸥42.5级普通硅酸盐水泥。

（2）粉煤灰。使用丹东华丹粉煤灰有限公司Ⅱ级粉煤灰。

（3）外加剂。使用上海淘正化工有限公司生产的CS-SR3聚羧酸高效减水剂和沈阳万砼建筑外加剂厂生产的WT-WEA膨胀剂。

（4）细骨料。采用蒲石河筛分系统天然中砂。（5）粗骨料。采用蒲石河筛分系统天然卵石，粒径为5～20 mm。

（6）水。采用蒲石河河水。

2.2.2 配合比

自密实混凝土配置的技术路径是既要考虑施工时的高流动性，又要保证混凝土硬化以后的耐久性。故在技术措施上要限制骨料用量，采用较低的水胶比，使用超膨化剂。

表1 自密实混凝土与常规混凝土配合比

自密实混凝土按设计强度C25W8配制，经计算和试验确定主要配比见表1。抗压试验结果表明，7 d后自密实混凝土抗压强度达到16.5 MPa，28 d后抗压强度达到32.7 MPa，高于配制强度，符合要求。

2.2.3 自密实混凝土的搅拌和运输

2.2.3.1 搅拌要点

（1）搅拌时每盘计量允许偏差不超过2%。

（2）准确控制拌和用水量，仔细测定骨料中的含水率，每工作班测两次，当含水率有显著变化时，应增加测定次数，并应依据检测结果及时调整用水量和骨料用量，不得随意改变配合比。

（3）投料顺序宜先投入细骨料、水泥及掺合料，拌20 s后，再投入2/3的水和粗骨料搅拌30 s以上，然后加入剩余水及外加剂搅拌30 s以上。当冬季施工时，应先投入骨料和全部净用水量后搅拌30 s以上，再投入胶凝材料搅拌30 s以上，最后再加入外加剂搅拌45 s以上。

（4）根据GB/T 9142《混凝土搅拌机》规定，宜采用强制式拌和机，当采用其他类型的搅拌设备时，应根据需要适当延长搅拌时间。

2.2.3.2 运输要点

（1）运送混凝土时，应保持混凝土拌和物的均匀性，不应产生离析、分层和前后不均匀现象。

（2）混凝土拌和运输车应符合现行行业标准JG/T 5094《混凝土搅拌运输车》规定。当在施工现场需用外加剂进行坍扩度调整时，应使混凝土得到充分的搅拌，使其均匀一致。

（3）罐车运输混凝土前应仔细检查，排除车内的刷车水。

（4）自密实混凝土的运送和卸料时间应控制在2 h以内，以保证自密实混凝土的高流动性。

（5)运输过程中严禁向车内的混凝土加水。

（6)卸料前搅拌运输车应高速旋转1 min以上方可卸料。

（7）混凝土在运输过程中应保证施工的连续性。

2.2.4 自密实混凝土浇筑要点

（1）检查模板的平整度和光洁度，模板拼缝缝隙不得大于1.5 mm。

（2）泵管使用前应用水冲洗，并用砂浆冲润泵管，以利于垂直浇筑。

（3）卸料前罐车高速旋转90 s左右，再卸入混凝土输送泵，由于触变作用，可使混凝土处于最佳工作状态，有利于混凝土自密实形成。

（4）自密实混凝土浇筑时，应尽量减少泵送过程对混凝土高流动性的影响。

（5）浇筑过程中要有专门的施工技术人员旁站，保持连续泵送，严格控制混凝土浇筑速度，必要时降低泵送速度，防止浇筑速度过快引起模板变形等问题。

（6）由于浇筑空间狭窄复杂，为了使混凝土更好地与钢衬结合，可以适当采用人工辅助配合振捣，可以使用振捣棒进行振捣，并用锤子敲击模板和钢衬，起到辅助流动和辅助密实的作用。

（7）浇筑时，采用一侧下料，保证钢衬底与混凝土充分结合，避免空气排泄不畅，引起脱空。

2.2.5 自密实混凝土养护

（1）制定养护方案，安排专人负责养护工作。

（2）混凝土浇筑完毕后，应及时养护，并适当延长养护时间，养护时间不得小于14 d。

（3）浇筑后的自密实混凝土可采用洒水、喷雾、喷养护剂等措施进行养护。

3 自密实混凝土外观检查

C25W8自密实混凝土拆模后，表面光滑有光泽，无钢筋外露，无裂缝，无渗水，基本无气泡。通过敲击法对钢衬混凝土进行检查，未发现脱空现象，混凝土浇筑质量满足规范要求。

4 结语

（1）在难以振捣的部位采用自密实混凝土，可大大加快施工速度，减小劳动强度，降低噪音污染，并可避免由于混凝土振捣不足而可能引起的质量事故。

（2）低水胶比、低温升和大量矿物细掺料，可保证自密实混凝土的耐久性。但与相同强度的普通混凝土相比，弹性模量稍低，收缩和徐变稍大。此问题可通过适当提高配制强度、掺用膨胀组分或纤维和收缩小的细掺料 （如优质粉煤灰）等措施来解决。

（3）由于自密实混凝土凝结时间一般较长，早期强度较低，冬季施工应采取可靠的保温措施。

（4）对于自密实混凝土的质量，原材料和配合比影响较大，要求严格施工管理制度。

（5）自密实混凝土造价较高，影响了它的推广和大量应用。应在掺合料的选择和外加剂的性能上开展研究工作，降低造价，使之能在更大范围内推广、应用。