丁 躍 孫承祥 許永平

（江蘇省淮沭新河管理處，江蘇 淮安 223005）

1 工程概況

鹽河閘位于淮安市淮陰區(qū)王營鎮(zhèn)，分淮入沂二河?xùn)|堤上，是分淮入沂綜合利用工程之一，為鹽河灌區(qū)引水渠首，具有供水、分洪、防洪、發(fā)電等功能。工程于1959年4月建成，為涵洞式結(jié)構(gòu)，共12 孔，單孔凈寬3.0 m，總凈寬36.0 m，設(shè)計流量為230.0 m3/s。

由于工程原設(shè)計標準偏低，又經(jīng)50 多年運行，工程老化明顯。2007年8月，江蘇省水利廳組織對鹽河閘進行安全鑒定，評定本閘為“三類”閘。為保證工程安全運行，決定對鹽河閘進行除險加固。

2 采用自流平混凝土的緣由

工程施工期采取鋼圍堰封閉施工，需解決洞身抗浮、抗滑等穩(wěn)定問題。根據(jù)復(fù)核計算結(jié)果，施工期將洞身上部填土取走，并將原洞頂拆除后施工的方案不能滿足抗浮、抗滑要求，會造成閘室整體不穩(wěn)定，因此，不能移動洞頂填土，不能在洞頂采取大開挖方式施工，只能采取封閉施工的方法。鹽河閘閘身加固空間狹小、鋼筋密集，新澆混凝土為“∏”形薄壁結(jié)構(gòu)，閘墩臨水側(cè)加厚15 cm、頂板底面加厚40 cm，施工難度較大。鋼筋、模板安裝后整個澆注區(qū)是封閉的，其結(jié)構(gòu)特點決定了施工人員無法進入倉面澆筑振實混凝土，傳統(tǒng)施工方法與普通混凝土不能滿足質(zhì)量要求。通過對常規(guī)澆筑混凝土、自流平微膨脹混凝土、噴射混凝土等三種施工方案進行技術(shù)比較，采用自流平微膨脹混凝土方案能夠滿足混凝土密實性和表面平整度的要求，施工時洞身填土不需移動、洞內(nèi)不需砂袋壓重，工期可以大大縮短。

本工程采用的自流平微膨脹混凝土即自密實混凝土，同時在自密實混凝土中摻JM-3 微膨脹劑，使其具有微膨脹功能。自密實混凝土是具有很高流動性而不離析，不泌水，能不經(jīng)振搗完全依靠自重流平并充滿模型和包裹鋼筋的新型高性能混凝土。

3 自流平混凝土施工技術(shù)要點

3.1 質(zhì)量控制目標

保證混凝土澆筑后不出現(xiàn)蜂窩、麻面，做到內(nèi)實外光；保證新老混凝土結(jié)合面粘結(jié)強度；保證不出現(xiàn)因新澆混凝土塑性收縮、沉降、溫度變化而產(chǎn)生裂縫。

3.2 鉆孔及輸料管安裝

每孔閘室頂板中間設(shè)5 個進料孔，間距為3.3 m；進料孔兩側(cè)1.45 m處各設(shè)1 個觀測孔，兼作輔助進料孔，每孔閘室頂板上共開15 個Φ10 cm的孔；閘墩臨水側(cè)高程10.0 m 以下的混凝土澆筑時通過觀測孔灌注C30自流平混凝土，高程10.0 m 以上的閘墩和頂板混凝土澆筑時通過頂板中間的進料孔灌注C30 自流平微膨脹混凝土。開孔布置情況見圖1。

鉆孔采用膨脹螺栓固定鉆機，鉆孔完成后及時安裝輸料管，輸料管直徑為30 cm，鉆孔直徑為15 cm，其間采用PVC 縮節(jié)進行連接，連接部分采用素混凝土保護。

3.3 自流平混凝土配制

3.3.1 配制原理

配制自密實混凝土的原理是：通過外加劑、膠結(jié)材料和粗細骨料的選擇與搭配和精心的配合比設(shè)計，將混凝土的屈服應(yīng)力減小到足以被因自重產(chǎn)生的剪應(yīng)力克服，既使混凝土流動性增大，同時又具有足夠的塑性粘度，令骨料懸浮于水泥漿中，不出現(xiàn)離析和泌水問題，能自由流淌并充分填充模板內(nèi)的空間，形成密實且均勻的膠凝結(jié)構(gòu)。

3.3.2 原材料的選擇

水泥：通過試驗及有關(guān)資料驗證，普通硅酸鹽水泥配制的自密實混凝土，較礦渣水泥、粉煤灰水泥配制的混凝土和易性、勻質(zhì)性好，混凝土硬化時間短，外觀質(zhì)量好，便于拆模，因此，水泥品種應(yīng)優(yōu)先選擇普通硅酸鹽水泥。本工程選用淮安“海螺牌”P.O.42.5 普通硅酸鹽水泥。

圖1 開孔布置圖

礦物摻合料：自密實混凝土漿體總量較大，如單用純水泥會引起混凝土早期水化熱較大、混凝土收縮較大，不利于混凝土的體積穩(wěn)定性和耐久性，摻入適量的礦物摻合料不僅可彌補以上缺陷，而且可改善混凝土的工作性能，如：增加流動性、減少泌水離析現(xiàn)象等。本工程選用的礦物摻合料包括如下兩種：

（1）粉煤灰：火山灰質(zhì)摻合料，選用優(yōu)質(zhì)淮陰華能電廠Ⅱ級以上磨細粉煤灰，能有效改善自密實混凝土的流動性和穩(wěn)定性，有利于硬化混凝土的耐久性。

（2）礦粉：火山灰質(zhì)摻合料，選用淮鋼產(chǎn)的磨細礦渣，用于改善和保持自密實混凝土的工作性能，有利于硬化混凝土的耐久性。

細骨料：自密實混凝土的砂漿量大，砂率較大，如選用細砂，則混凝土的強度和彈性模量等力學(xué)性能將會受到不利影響，同時，細砂的表面積較大將增大拌合物的需水量，也對拌合物的工作性能產(chǎn)生不利影響，如果選用粗砂則會降低混凝土的粘聚性，故本工程選用宿遷駱馬湖水洗中粗砂，砂細度模數(shù)在2.5～3.0，砂中所含粒徑小于0.125 mm 的細粉對自密實混凝土的流變性能非常重要，要求不低于10%。

粗骨料：按規(guī)范要求，粗骨料最大粒徑一般不超過20 mm。碎石有助于改善混凝土強度。對于自密實混凝土，要求石子為連續(xù)級配，可使石子獲得較低的空隙率。故本工程選用盱眙產(chǎn)的5～16 mm 連續(xù)粒級水洗碎石。

外加劑：配制自密實混凝土常使用各類高效減水劑。摻入適量外加劑后，混凝土可獲得適宜的粘度、良好的粘聚性、流動性、保塑性。本工程選用如下幾種外加劑：

（1）萘系高效減水劑：較氨基磺酸系高效減水劑穩(wěn)定性好，與水泥適應(yīng)性廣泛，因此，選取減水率在20%以上的萘系高效減水劑（JH-1 高效減水劑）。

（2）膨脹劑：考慮到自密實混凝土因粗骨料粒徑小，砂率高，膠凝材料用量大，易導(dǎo)致混凝土自身收縮量大，因此，宜加入8%的JM-3 型膨脹劑，補充混凝土的收縮，減小混凝土開裂的可能性。

3.3.3 配合比設(shè)計

自密實混凝土配合比的突出特點是：高砂率、低水膠比、高礦物摻合料摻量。配制自密實混凝土應(yīng)首先確定混凝土配制強度、水膠比、用水量、砂率、粉煤灰摻量、膨脹劑等主要參數(shù)，再經(jīng)過混凝土性能試驗及強度檢驗，反復(fù)調(diào)整各原材參數(shù)來確定混凝土配合比。根據(jù)圖紙要求，本工程參照《自密實混凝土設(shè)計與施工指南》（CCES 02-2004）進行配合比設(shè)計，自密實混凝土水膠比宜小于0.45，膠凝材料用量宜控制在450～550 kg/m3。

3.3.4 試拌

確定自密實混凝土的配合比后，應(yīng)進行試拌，每盤混凝土的最小攪拌量不宜小于25 L，同時應(yīng)檢驗拌合物工作性能，工作性能檢測包括坍落度、坍落擴展度，必要時可采用模型及配筋模型試驗等方法測評拌合物的流動性、抗分離性、填充性和間隙通過能力。選擇拌合物工作性能滿足要求的3 個基準配比，每種配合比制作2 組以上試塊，標養(yǎng)至7 d、28 d 進行試壓，以28 d 強度為標準檢驗強度。試拌配合比情況見表1。

根據(jù)各項性能比較，本工程選用水膠比為0.42 的配合比作為施工配合比。

3.4 澆筑

混凝土澆筑時，采用可供卸料的專用料斗放料，不宜直接入料，防止對模板的沖擊太大，出現(xiàn)模板移位。澆筑時下料口應(yīng)盡可能的低，盡量減小混凝土的澆筑落差。

混凝土應(yīng)采取分層澆筑，在澆筑完第一層后，應(yīng)確保下層混凝土未達到初凝前進行第二層澆筑。由于頂板模板是密封的，澆筑混凝土?xí)r氣泡及浮漿需要及時排出，故頂板分段澆筑混凝土?xí)r應(yīng)在模板兩側(cè)及中間設(shè)計排漿、排氣孔，待混凝土澆至槽口處氣泡和浮漿溢出后再封模。

4 經(jīng)驗與建議

（1）本工程自流平混凝土自洞頂進料孔到洞底，總高度達10 m，因混凝土下落勢能轉(zhuǎn)換成動能，對模板及支撐的側(cè)向壓力非常大，故施工過程中要密切觀察模板和支撐狀況，控制澆筑速度，防止跑模、漲模。

（2）自流平混凝土原則上不用振搗，靠自重及流動性大充滿澆筑空間。但混凝土表面容易出現(xiàn)氣泡，如采用橡皮錘輕輕敲擊模板或輔助振搗，混凝土外觀質(zhì)量將大大改觀。

（3）為了保證頂板澆筑密實，無空隙，封孔時，應(yīng)先從中間進料孔進料，當混凝土已從觀察孔冒出時，即可移至下一個進料孔，并要使每個輸料管內(nèi)混凝土高出澆筑面10 cm，防止混凝土收縮引起空洞。