(四川二灘國(guó)際工程咨詢有限責(zé)任公司，成都，611130)

泄洪孔是水電站控制泄洪，調(diào)節(jié)水庫(kù)水位，保證防洪度汛安全的重要水工建筑結(jié)構(gòu)。為避免特高拱壩泄洪孔受高速水流氣蝕和懸移質(zhì)對(duì)孔道的破壞，全孔道過(guò)流面采取鋼襯襯砌。鋼襯結(jié)構(gòu)底部受狹窄空間約束、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工序多，是混凝土施工質(zhì)量控制的薄弱環(huán)節(jié)，需要引起高度重視。

1 溪洛渡水電站泄洪深孔概況

1.1 大壩泄洪深孔結(jié)構(gòu)

溪洛渡水電站大壩為混凝土雙曲拱壩，最大壩高285.5m，正常蓄水位600m，拱壩12#-19#壩段各設(shè)置有8個(gè)泄洪深孔沿溢流中心線對(duì)稱布置，泄洪深孔工作水頭100m，設(shè)計(jì)單孔泄量1545m3/s。泄洪深孔孔道空間形狀采用“壓力上翹型或下彎型”，進(jìn)口呈喇叭形，尺寸5.20m×14.00m(寬×高)，孔身尺寸從孔身段到出口壓力平彎段由5.2m×10.5m(寬×高)逐漸過(guò)渡至6.0m×6.7m(寬×高)。泄洪深孔鋼襯所用鋼材為不銹鋼復(fù)合鋼板，厚度20mm，復(fù)層材質(zhì)為雙相不銹鋼00Cr22Ni5Mo3N(2205)鋼板。為增加深孔鋼襯剛度，在整個(gè)孔身鋼板外側(cè)面上焊接環(huán)向、縱向加勁肋，并在加勁肋上布設(shè)加固錨筋。

1.2 鋼襯底部混凝土施工難點(diǎn)

(1)鋼襯寬度5.2m，四周布置有三層20cm×20cm鋼筋網(wǎng)和1.5m長(zhǎng)、間排距1.0m×1.0m的密集錨筋，底部布置鋼支撐架，鋼襯底部空間狹小，混凝土澆筑困難。

(2)鋼襯底部混凝土澆筑后鋼襯底板容易出現(xiàn)脫空區(qū)，處理好脫空問(wèn)題的難度大。

2 混凝土澆筑方案和工藝

2.1 混凝土澆筑方案

鋼襯底部采取預(yù)留空腔法施工工藝，鋼襯焊接及鋼筋安裝等作業(yè)完成后的底部空間高度約2m，底部空腔采用自密實(shí)混凝土澆筑。

(2)根據(jù)鋼襯外形結(jié)構(gòu)形式，1#、2#、7#、8#深孔出口段鋼襯底部與水平面成5°和3°角度，鋼襯安裝與鋼襯底部混凝土澆筑先后一次性完成施工。3#、4#、5#、6#深孔出口段鋼襯底部與水平面12°、25°角度向上傾斜，鋼襯底部混凝土與鋼襯安裝分水平段和上挑段兩階段交替施工完成。

2.2 混凝土澆筑工藝

2.2.1 混凝土模板

深孔鋼襯底部上游側(cè)采用內(nèi)拉組合鋼模配合木模板，側(cè)面為大壩全懸臂鍵槽模板，下游側(cè)采用懸臂大模板。

2.2.2 混凝土澆筑設(shè)備配置

混凝土采用3臺(tái)纜機(jī)9m3吊罐從供料平臺(tái)吊運(yùn)運(yùn)輸至倉(cāng)面，每個(gè)深孔配置兩套泵送設(shè)備，鋼襯內(nèi)配置節(jié)長(zhǎng)1.0m的泵管和相應(yīng)的彎管?；诶|機(jī)運(yùn)輸混凝土能力和混凝土坯層允許覆蓋時(shí)間要求，鋼襯底部混凝土采用平鋪法施工。混凝土初凝時(shí)間為8h～10h，上下坯層允許間歇時(shí)間控制在4h以內(nèi)，按照連續(xù)、均衡、快速澆筑的原則配置混凝土施工設(shè)備。

2.2.3 鋼襯底部U型受料坑

為給鋼襯底部自密實(shí)混凝土澆筑提供入倉(cāng)條件，鋼襯周邊預(yù)先分層澆筑混凝土形成8m～10m寬的“U”形槽。鋼襯底部外圍部位鋼筋及埋件相對(duì)較少，混凝土采用40cm～55cm厚的三級(jí)配富漿混凝土、四級(jí)配混凝土進(jìn)行平鋪法澆筑，分別從上游、左側(cè)及右側(cè)三個(gè)方向按兩側(cè)向中部澆筑形成側(cè)向臺(tái)階(見(jiàn)圖1)，總體向下游推進(jìn)。

圖1 鋼襯底部混凝土澆筑預(yù)留“U”形槽

2.2.4 鋼襯底部混凝土入倉(cāng)

鋼襯底部空間采用自密實(shí)混凝土澆筑，由纜機(jī)吊罐直接下料至鋼襯側(cè)面受料點(diǎn)，混凝土靠流動(dòng)性擴(kuò)散。鋼襯底部靠近中間底板區(qū)域在鋼襯底板設(shè)置下料孔，采用泵送混凝土補(bǔ)充進(jìn)料。鋼襯下游上斜段底部區(qū)在鋼襯下游尾部設(shè)置集料斗和溜槽，由纜機(jī)吊罐下料。

2.2.5 鋼襯底部混凝土澆筑

鋼襯底部澆筑的自密實(shí)混凝土擴(kuò)散度控制在550mm～600mm，混凝土通過(guò)鋼襯兩側(cè)已澆筑坯層形成的臨時(shí)預(yù)留坑主受料口進(jìn)料后流入“U”形槽內(nèi)，受料坑間距按6m布置。澆筑從上游向下游方向推進(jìn)，為使混凝土充分排氣和充填密實(shí)，人工手持振搗棒從側(cè)面趕料振搗，采用長(zhǎng)柄振搗器和軟管振搗器在鋼襯底部下料孔部位進(jìn)行輔助振搗增加混凝土流動(dòng)范圍，鋼襯底部灌漿孔打開(kāi)排氣，直至澆筑高程高過(guò)鋼襯底板。鋼襯兩側(cè)約2m范圍澆筑二級(jí)配混凝土。

為保證鋼襯底部澆筑密實(shí)，每節(jié)鋼襯底板中部布置有4個(gè)孔徑φ25mm的排氣孔和1個(gè)φ200mm混凝土下料孔(見(jiàn)圖2)，采取泵送混凝土從鋼襯底板下料孔送料補(bǔ)充澆筑填充密實(shí)。澆筑過(guò)程中用錘擊法檢查鋼襯底部夾氣脫空情況，當(dāng)排氣孔出漿時(shí)即可判斷鋼襯底部混凝土充填飽滿。

圖2 鋼襯底板下料孔及排氣孔布置

2.2.6 鋼襯變形控制

鋼襯底部高流態(tài)混凝土澆筑時(shí)需防止鋼襯抬動(dòng)變形，鋼襯內(nèi)應(yīng)安設(shè)支撐、鋼襯外兩側(cè)通過(guò)斜拉桿加固。澆筑過(guò)程中，鋼襯底板范圍內(nèi)兩側(cè)應(yīng)均勻下料，分層高度兩側(cè)澆筑高差應(yīng)嚴(yán)格控制。抬動(dòng)變形觀測(cè)裝置布置鋼襯底板，澆筑過(guò)程中安排人員觀測(cè)變形移位，鋼襯抬動(dòng)變形量控制在0.1mm范圍內(nèi)。

混凝土澆筑完成后，通過(guò)錘擊法檢查鋼襯底部的脫空情況，繪制脫空分布圖。經(jīng)檢查，鋼襯底板與底部混凝土的脫空厚度平均處于0.5cm～1cm，脫空面積占鋼襯總面積約60%左右。

2.3 混凝土溫控防裂措施

鋼襯底部澆筑的混凝土級(jí)配小，水泥量高，混凝土溫度控制難度大，主要從如下方面強(qiáng)化混凝土溫控防裂：

(1)采用預(yù)冷混凝土，出機(jī)口溫度控制在7℃以內(nèi)；

(2)白天氣溫超過(guò)23℃或日照強(qiáng)烈時(shí)，對(duì)澆筑倉(cāng)面采取噴霧降溫措施；

(3)鋼襯底部布置兩層冷卻水管，每層冷卻水管設(shè)置單獨(dú)回路，自密實(shí)混凝土部位冷卻水管水平間距為0.5m×1.0m，單根冷卻水管總長(zhǎng)不超過(guò)200m；

(4)深孔鋼襯底板倉(cāng)間歇期一般30d～45d，長(zhǎng)間歇層澆筑外摻PVA纖維混凝土，澆筑完成后覆蓋2cm厚的雙層保溫被。

3 鋼襯底部接觸灌漿

3.1 接觸灌漿系統(tǒng)

鋼襯底板在混凝土澆筑后冷卻收縮會(huì)形成脫空，在混凝土齡期90d后進(jìn)行接觸灌漿。由于鋼襯底部寬度大，脫空區(qū)接觸灌漿效果控制難度大。接觸灌漿系統(tǒng)由鋼襯肋板串漿孔、灌漿排氣槽(排氣支管)、灌漿并聯(lián)管和灌漿引管等組成。

3.1.1 鋼襯肋板串漿孔

由于深孔鋼襯縱向加勁肋間距1.75m，橫向加勁肋間距0.5m，鋼襯底板與加勁肋分隔成相對(duì)封閉區(qū)。為保證接觸灌漿效果，在肋板上設(shè)置串漿孔不少于2個(gè)，鋼襯進(jìn)口的前三排橫肋和鋼襯出口處最后排的橫肋不布置串漿孔。

3.1.2 灌漿槽系統(tǒng)

鋼襯接觸灌漿槽系統(tǒng)采用“預(yù)埋拔管灌漿槽”工藝。主要方法：拔管灌漿槽預(yù)先布置在鋼襯底部板面，采用外翻邊槽型鋼定制加工，規(guī)格為30mm×20mm×10mm×2mm，在肋板封閉區(qū)緊貼鋼襯底板面垂直于鋼襯軸線布置，槽型鋼與鋼襯底板間隔0.5m點(diǎn)焊連接，在槽型鋼兩端分別焊接一根φ40鋼套管。灌漿槽內(nèi)設(shè)置φ25mm塑料拔管軟管，安裝到位后對(duì)拔管充氣。為便于順利拔管，鋼管應(yīng)制作成圓弧形，其端頭高出混凝土預(yù)澆筑頂面0.3m。在混凝土澆筑完成24h后通過(guò)放氣拔管，鋼襯底板的灌漿槽系統(tǒng)即形成了通路(見(jiàn)圖3)。

圖3 鋼襯接觸灌漿預(yù)埋拔管灌漿槽

3.1.3 灌漿管路

拔管后的灌漿槽兩端鋼套管作為灌漿支管與排氣、灌漿主管并聯(lián)連接，排氣主管和灌漿主管采用φ40mm鋼管，形成的循環(huán)管路應(yīng)確保其連接牢固和密封性。灌漿槽通暢性應(yīng)在灌漿管連接前進(jìn)行通水檢查，并聯(lián)管應(yīng)上引至接觸灌漿施工平臺(tái)。

3.2 接觸灌漿施工

3.2.1 灌漿材料

在脫空深度大于0.5mm時(shí)，可用普通硅酸鹽水泥漿液灌漿；在脫空深度小于0.5mm時(shí)，應(yīng)采用磨細(xì)水泥漿液灌漿。鋼襯接觸灌漿漿液水灰比為0.8∶1、0.6∶1兩個(gè)比級(jí)，漿液粘度小于40s，漿液強(qiáng)度不得低于M40(90d齡期)。

3.2.2 灌漿壓力控制

灌注全過(guò)程進(jìn)行變形觀測(cè)，灌漿過(guò)程必須緩慢升壓，接觸灌漿壓力控制在0.1MPa，鋼襯變形控制在0.1mm內(nèi)。

3.2.3 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

每節(jié)鋼襯分5個(gè)區(qū)接觸灌漿，灌漿順序自低向高。灌漿管進(jìn)漿后流經(jīng)灌漿系統(tǒng)由排氣管排氣、排漿，在排漿濃度達(dá)到進(jìn)漿濃度后改濃比級(jí)水灰比灌注，排漿濃度達(dá)到最濃一級(jí)漿液后閉漿，不吸漿5min后即結(jié)束灌漿。

3.3 接觸灌漿檢查

結(jié)束灌漿7d～14d后采用聲波測(cè)試法結(jié)合錘擊法檢查灌漿質(zhì)量，通過(guò)檢查，本工程鋼襯底部脫空面積占鋼襯總面積在10%以下。局部存在的空腔采用鉆孔接觸灌漿法，磁座電鉆開(kāi)孔。每一個(gè)獨(dú)立的脫空區(qū)不少于2個(gè)布孔，最高處和最低處都應(yīng)布孔。灌漿孔和排氣孔均為φ12mm孔徑，孔間距小于70cm。補(bǔ)充灌漿盡量多灌注較濃級(jí)漿液，灌漿結(jié)束后封孔采用焊補(bǔ)法，焊后用砂輪磨平。

鋼襯底部補(bǔ)充接觸灌漿后，通過(guò)聲波測(cè)試法檢查8個(gè)深孔鋼襯底部混凝土密實(shí)情況，脫空區(qū)面積均在0.5m2以下，脫空厚度一般在0～3.0mm之間，接觸灌漿質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

特高拱壩孔口結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鋼筋多，泄洪深孔是高拱壩結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制的重要部位。本工程結(jié)合鋼襯結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在鋼襯底部預(yù)留“U型槽”，采用自密實(shí)混凝土澆筑工藝，既保證了混凝土施工質(zhì)量，也解決了鋼襯安裝與混凝土澆筑的工期矛盾。在接觸灌漿過(guò)程中，布置了“預(yù)埋拔管灌漿槽”，避免了灌漿管在澆筑過(guò)程中容易被堵的問(wèn)題，大大減少了鋼襯底部澆筑混凝土的空腔質(zhì)量隱患。這些新技術(shù)和新工藝，對(duì)類似工程具有借鑒意義。