帥彬

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，成都，610213)

1 工程概況

楊房溝水電站導(dǎo)流隧洞為4級(jí)建筑物，共2條，布置于壩址右岸，1#導(dǎo)流隧洞全長(zhǎng)716.04m，2#導(dǎo)流隧洞全長(zhǎng)831.56m，城門(mén)洞型斷面，鋼筋混凝土襯砌后的斷面尺寸13m×16m(寬×高)，兩條導(dǎo)流隧洞的進(jìn)口高程均為1985m、出口高程均為1981m，1#導(dǎo)流隧洞平均縱坡0.559%，2#導(dǎo)流隧洞平均縱坡0.481%。

為滿足工程下閘蓄水的要求，需要對(duì)1#、2#導(dǎo)流隧洞進(jìn)行封堵，封堵混凝土采用C25W12F100泵送混凝土。1#、2#導(dǎo)流隧洞堵頭均采用混凝土重力式(鑿毛成瓶塞型)，長(zhǎng)度均為40m，堵頭內(nèi)設(shè)置灌漿廊道，長(zhǎng)30m，為城門(mén)洞形，頂拱中心角180°，2.5m×3.0m(寬×高)。該堵頭混凝土施工完成且冷卻降溫后，需要進(jìn)行回填、接觸、固結(jié)及帷幕灌漿等。

2 總體封堵施工方案

2.1 傳統(tǒng)封堵施工方案

對(duì)于導(dǎo)流隧洞的封堵，傳統(tǒng)施工方案采用普通硅酸鹽水泥或中熱水泥混凝土，泵車或者泵送入倉(cāng)。由于堵頭尺寸為40m×13m×16m(長(zhǎng)×寬×高)，需要分兩段進(jìn)行封堵，單段長(zhǎng)度為20m。同時(shí)，為了滿足混凝土澆筑及溫控要求，對(duì)澆筑分層厚度有一定的要求，一般基礎(chǔ)底部?jī)蓪臃謱雍穸?.5m～2m，上部分層厚度3m左右[1]。因此，楊房溝導(dǎo)流隧洞單段封堵需要分6層進(jìn)行施工，單洞封堵需要分12倉(cāng)，混凝土澆筑純工期將長(zhǎng)達(dá)2.5～3個(gè)月。

另外，采用普通硅酸鹽水泥或中熱水泥混凝土，水泥水化熱較高，28d絕熱溫升將達(dá)到51℃左右，在采用制冷混凝土，鋪設(shè)冷卻水管(管徑28mm，間排距1.5m×1.5m)通水冷卻降溫的基礎(chǔ)上，一般混凝土內(nèi)部最高溫度將達(dá)到45℃左右，不利于溫控防裂，降溫至15℃～16℃具備灌漿條件，一般也需要50d～60d時(shí)間。

由于楊房溝水電站導(dǎo)流隧洞于年底進(jìn)行下閘，需要在次年4月底開(kāi)始蓄水前封堵灌漿完成，加上前期封堵準(zhǔn)備工作，后期灌漿施工等，整個(gè)封堵工期十分緊張。

2.2 采用低熱水泥混凝土封堵施工方案

為了解決上述工期、溫控等問(wèn)題，楊房溝總承包部提前開(kāi)展了低熱水泥混凝土性能試驗(yàn)研究，通過(guò)研究對(duì)比分析，決定導(dǎo)流隧洞封堵采用低熱水泥混凝土。

根據(jù)白鶴灘水電站導(dǎo)流隧洞封堵施工經(jīng)驗(yàn)(白鶴灘導(dǎo)流隧洞封堵段長(zhǎng)度75m，分2段澆筑，上游一段封堵長(zhǎng)度45m，下游一段封堵長(zhǎng)度30m，采用低熱水泥混凝土)[2-3]，楊房溝導(dǎo)流隧洞封堵在采用低熱水泥混凝土的基礎(chǔ)上，采用通長(zhǎng)(40m)不分段進(jìn)行澆筑。同時(shí)，優(yōu)化分層厚度，第一層分層厚度6.5m(收倉(cāng)面為灌漿廊道底板高程)；第二層分層厚度為4.5m(收倉(cāng)面為灌漿廊道頂部高程1.5m)；第三層分層厚度為5m(澆筑至導(dǎo)流隧洞頂部，最后一層采用了自密實(shí)混凝土)。共3倉(cāng)混凝土，單洞混凝土澆筑純工期約1.5個(gè)月，比傳統(tǒng)封堵施工方案節(jié)約了1～1.5個(gè)月工期。

混凝土拌制采用出機(jī)口11℃制冷混凝土，冷卻水管管徑加大到40mm，間排距1.5m×1.5m。

3 低熱水泥混凝土性能指標(biāo)

3.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)

3.2 水泥檢測(cè)

水泥為四川嘉華錦屏特種水泥有限責(zé)任公司生產(chǎn)的隆冠P·LH42.5低熱硅酸鹽水泥。按照《中熱硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥》(GB/T 200-2017)的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行水泥檢測(cè)，其檢測(cè)指標(biāo)符合相關(guān)規(guī)定。檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2、表3。

表1 低熱水泥混凝土主要技術(shù)指標(biāo)要求

表2 低熱水泥檢測(cè)結(jié)果(一)

表3 低熱水泥檢測(cè)結(jié)果(二)

表4 低熱水泥泵送混凝土配合比(I級(jí)粉煤灰)

3.3 配合比

表5 低熱水泥泵送混凝土配合比(Ⅱ級(jí)粉煤灰)

表6 低熱水泥自密實(shí)混凝土配合比

從表4-表7中可以看出，在相同強(qiáng)度等級(jí)、級(jí)配和坍落度時(shí)，無(wú)論是使用Ⅰ級(jí)粉煤灰或Ⅱ級(jí)粉煤灰，還是低熱水泥與中熱水泥對(duì)比，水膠比和用水量均相近，各材料用量差距也不大。

表7 中熱水泥封堵混凝土配合比

3.4 性能指標(biāo)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、實(shí)測(cè)對(duì)比分析，楊房溝導(dǎo)流隧洞封堵低熱水泥混凝土各性能指標(biāo)如下：

(1)絕熱溫升

導(dǎo)流隧洞封堵混凝土低熱水泥28d絕熱溫升約40℃，計(jì)算得每千克水泥的28d絕熱溫升為0.151℃，而中熱水泥28d絕熱溫升約51℃，計(jì)算得每kg水泥的28天絕熱溫升為0.196℃[4]。

(2)自身體積變形

低熱水泥混凝土自身體積變形試驗(yàn)結(jié)果表明，混凝土在49d～56d之后收縮不再變化。

(3)抗壓彈性模量

低熱水泥混凝土抗壓彈性模量7d為(1.72～1.74)×104MPa，28d為(2.32～2.35)×104MPa，90d為(2.54～2.56)×104MPa。

(4)泊松比

低熱水泥混凝土90d泊松比為0.2。

(5)抗拉強(qiáng)度

低熱水泥混凝土抗拉強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 低熱水泥混凝土抗拉強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

(6)抗壓強(qiáng)度

低熱水泥混凝土抗壓強(qiáng)度、拉壓比檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表9。

表9 低熱水泥混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

(7)極限拉伸值

低熱水泥混凝土極限拉伸值試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表10。

表10 低熱水泥混凝土極限拉伸值試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

4 溫度控制

楊房溝水電站導(dǎo)流隧洞封堵施工采用低熱水泥混凝土并調(diào)整分倉(cāng)尺寸后，現(xiàn)場(chǎng)同時(shí)采取了拌制預(yù)冷混凝土、加強(qiáng)通水溫度控制、加大通水流量、加密冷卻水管布置等一系列溫控措施，實(shí)測(cè)二級(jí)配泵送混凝土內(nèi)部最高溫度為35℃左右，最高溫度出現(xiàn)在混凝土坯層澆筑完成后2d～3d。頂拱部分采用低熱水泥自密實(shí)混凝土，實(shí)測(cè)混凝土內(nèi)部最高溫度為37.7℃，比普通二級(jí)配泵送混凝土高3℃左右，這是由于每方混凝土中的水泥多用了35kg所致。總體來(lái)說(shuō)，低熱水泥混凝土內(nèi)部最高溫度比傳統(tǒng)的中熱水泥混凝土在同等條件下低8℃～10℃[5]，低熱水泥在溫控方面的優(yōu)勢(shì)十分明顯。同時(shí)，也縮短了后續(xù)混凝土降溫過(guò)程時(shí)間，同等條件下能節(jié)約10d～15d工期，為灌漿施工、下閘蓄水等提供了更好的時(shí)間保障。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)通過(guò)白鶴灘、楊房溝等大型工程實(shí)踐應(yīng)用證明，導(dǎo)流隧洞封堵施工采用低熱水泥混凝土是可行的，其各項(xiàng)性能指標(biāo)能夠滿足工程規(guī)范及設(shè)計(jì)技術(shù)要求。

(2)通過(guò)實(shí)踐對(duì)比分析，低熱水泥混凝土內(nèi)部最高溫度比中熱水泥在同等條件下低8℃～10℃，有利于混凝土溫度控制及質(zhì)量保證。

(3)實(shí)踐證明，采用低熱水泥混凝土后，不但能夠優(yōu)化混凝土分段、分層等分倉(cāng)結(jié)構(gòu)，加快混凝土澆筑進(jìn)度，還能縮短后期混凝土降溫過(guò)程時(shí)間，更有利于工期保證。