楊 軍, 冀 祥

(中國水利水電第五工程局有限公司,四川 成都 610066)

1 概 述

JHYJ水電站壩址位于輸水隧洞出口下游約1 km處,調壓室位于引水隧洞末端,為水室式調壓室。該調壓室豎井采用圓形斷面,上室無壓斷面采用城門洞形,經調壓室最低涌波計算后決定不設下室。豎井內徑為12.0 m,底板高程為1 104.62 m,頂部平臺高程為1 225.00 m,豎井高120.38 m,其上室設在隧洞上游側,長200 m。城門洞形的斷面尺寸為8.0 m(寬)×(10.0～12.0 m)(高),進口底板高程為1 202.00 m,傾向豎井的排水底坡坡度為1%。調壓室檢修閘門布置在豎井下游側,平板閘門的尺寸為5.4 m×6.2 m。在閘門井后的混凝土中設有通氣孔,在調壓室頂部下游側設置有閘門啟閉檢修平臺。

水利水電工程中調壓井混凝土施工的方法主要有兩種:常規(guī)混凝土澆筑方法和滑模施工方法。常規(guī)混凝土澆筑方法是最常用的施工方法,它采用木模板、鋼模板或膠合板模板等作為模具,在模板內澆筑混凝土,待混凝土達到一定強度后拆除模板。這種方法適用于各種形狀和尺寸的調壓井,但由于模板數(shù)量多而造成施工速度慢、施工成本高;滑模施工方法則是由下而上采用液壓或其他提升裝置沿現(xiàn)澆混凝土表面邊澆筑混凝土、邊進行同步滑動提升和連續(xù)作業(yè),形成所需要的結構?；Ｊ┕し椒梢詼p少模板的使用量,提高施工速度,特別適用于圓形調壓井的澆筑。由于該工程的調壓井采用圓形斷面,故最終決定對調壓室豎井1 106.62～1 223.50 m高程范圍內的井壁采用滑模進行澆筑施工。為保證調壓井混凝土的澆筑質量,要求混凝土強度必須達到0.2～0.4 MPa時方可以滑升滑模。為加快施工進度、保證混凝土的澆筑質量,必需提前準確預測混凝土強度的增長趨勢,進而確定滑模提升的時間?；Ｊ┕で闆r見圖1。

圖1 滑模施工圖

2 調壓井滑?；龝r的混凝土強度

2.1 滑模施工工藝

滑模施工是現(xiàn)澆混凝土工程的一項施工工藝?；Ｊ┕r模板一次性組裝完成,在其上設置有供施工人員操作的平臺,并由下而上采用液壓或其他提升裝置沿現(xiàn)澆混凝土表面,邊澆筑混凝土邊進行同步滑動提升和連續(xù)作業(yè)[1]。

2.2 滑?；龝r的混凝土強度要求

混凝土強度是確定滑?；龝r間的主要因素之一。該項目滑模沿傾斜或水平方向滑動時,經計算和試驗確定的混凝土脫模強度應控制在0.2～0.4 MPa[2],當混凝土強度達到0.2～0.4 MPa時有利于保證混凝土的外觀和質量。若混凝土強度未達到0.2 MPa時將會造成混凝土坍塌、拉裂、跑漿、鼓包等情況出現(xiàn)。當混凝土強度大于0.4 MPa時提升滑模會有沾模情況出現(xiàn)而破壞混凝土結構、降低混凝土質量。因此,為保證調壓井混凝土的澆筑質量,加快施工進度,需要提前準確預測混凝土強度的增長趨勢,從而確定滑模提升的時間。

3 調壓井混凝土原材料及配合比

3.1 原材料

水泥:采用博海P.O42.5水泥,該水泥的各項性能指標必須符合《通用硅酸鹽水泥》GB 175-2007中的有關技術要求。

粉煤灰:采用新疆瑪納斯發(fā)電有限責任公司生產的F類/Ⅰ級粉煤灰,該粉煤灰的檢測指標應滿足《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596-2017中的Ⅰ級粉煤灰的有關技術要求。

粗、細骨料:采用查汗圖天然砂礫料場的骨料。其骨料品質必須滿足《水工混凝土施工規(guī)范》SL 677-2014中的相關技術要求。

高效減水劑:采用江蘇蘇博特新材料股份有限責任公司生產的高效減水劑(SBTJM-Ⅱ),其摻配比例為膠材用量的0.8%。

引氣劑:采用江蘇蘇博特新材料股份有限責任公司生產的GYQ-I引氣劑,其摻配比例為膠材用量的0.02%(C30F150W10)、0.025%(C30F300W8)。

3.2 配合比

JHYJ水電站調壓井混凝土配合比見表1。

表1 JHYJ水電站調壓井混凝土配合比表

4 調壓井混凝土抗壓強度試驗

4.1 抗壓強度的測試方法

混凝土抗壓強度采用電液式壓力試驗機檢測標準試塊(150 mm×150 mm×150 mm)得出的抗壓強度[3]。

4.2 試驗檢測條件

為檢測混凝土抗壓強度的準確性,減少混凝土抗壓強度的干擾因素,必須嚴格控制入倉混凝土坍落度在180～220 mm范圍內、記錄澆筑時的大氣溫度,取樣并記錄混凝土的入倉溫度。因同條件養(yǎng)護試塊強度和結構實體強度具有很好的相關性,能夠較好地反映結構實體的混凝土強度[4],故將試件放置在與施工現(xiàn)場相同的條件進行養(yǎng)護。澆筑期間的環(huán)境溫度趨于穩(wěn)定(34 ℃～38 ℃范圍內)。

4.3 試驗檢測數(shù)據(jù)

JHYJ水電站調壓井C30F150W10混凝土20 h內的抗壓強度見表2,JHYJ水電站調壓井C30F300W8混凝土20 h內的抗壓強度見表3。

表2 JHYJ水電站調壓井C30F150W10混凝土20 h內的抗壓強度表

表3 JHYJ水電站調壓井C30F300W8混凝土20 h內的抗壓強度表

4.4 影響因素分析

4.4.1 原材料

經查閱相關文獻得知:影響混凝土凝結時間和抗壓強度的因素很多,其中包括水泥的品種和膠材用量、水泥細度、粉煤灰摻量及粉煤灰細度[5]、骨料種類、骨料粒徑的大小和用量、混凝土拌合水的用量、混凝土的養(yǎng)護條件、環(huán)境溫濕度、混凝土所用建材的溫度、混凝土所用骨料的含水量等。這些因素對混凝土的凝結時間和抗壓強度具有不同程度的影響。為了降低除凝結時間以外的因素對混凝土強度的影響,必須嚴格控制施工期間各影響因素的穩(wěn)定性,因此,對多自變量可以按單自變量進行回歸分析。

4.4.2 混凝土溫度及環(huán)境溫度

鑒于混凝土的拌合溫度、入倉溫度和養(yǎng)護溫度對混凝土強度和外觀質量影響很大,對此,筆者采用了以下方式進行控制。

(1)散裝水泥運抵后,首先在陰涼處停放幾個小時,使水泥溫度降低到 60 ℃以下以降低水泥的入倉溫度。

(2)高溫時采用冷水拌合,控制水溫。

(3)避免在高溫時段澆筑。

(4)在混凝土罐車外包保溫被以減少太陽直射造成的混凝土溫度回升。

(5)縮短混凝土運輸及等待卸料的時間,入倉后及時進行平倉振搗。

(6)在倉內,為防止混凝土的溫度受陽光照射及氣溫影響而回升,采用土工布覆蓋的方式同時根據(jù)土工布水分的蒸發(fā)情況及時噴霧濕潤。高溫期除了用土工布進行覆蓋養(yǎng)護外,同時采取了噴霧措施,每 5～8 min 噴霧一次能夠降低倉面溫度 3 ℃～5 ℃,改變小氣候以降低作業(yè)面的溫度。

(7)在低溫季節(jié),混凝土澆筑完成后采用 PEP 保溫被進行覆蓋,以降低混凝土的內外溫差。

通過采用以上控制方法將混凝土及環(huán)境溫度對混凝土強度的影響波動降至最低。

4.4.3 混凝土拌合物

對每個批次的原材料進行合格性檢測,對砂石骨料每隔4 h檢測一次并更新配料單,對外加劑濃度每隔4 h檢測一次并更新配料單,對拌合站的拌合材料稱量每4 h檢查一次以將稱量偏差控制在相關范圍之內。對混凝土拌合物的性能及出機口溫度每隔4 h檢測一次以將其控制在相關范圍之內,對入倉混凝土及環(huán)境溫度必須進行實時檢測。通過以上措施的實施保證了混凝土拌合物實際配合比的準確性。

4.5 C30F150W10混凝土線性方程

線性回歸分析是根據(jù)一個或一組自變量的變動情況預測與其具有相關關系的某隨機變量未來值的一種方法?；貧w分析需要建立描述變量間相關關系的回歸方程。如果回歸函數(shù)是一個線性函數(shù),則稱變量間是線性相關。一元線性回歸分析包括兩個變量:一個是自變量,以x(時間,min)表示;另一個是因變量(預測變量),以y(強度,MPa)表示。R2為判定系數(shù),也被稱為擬合優(yōu)度、可決系數(shù),是測定回歸直線擬合優(yōu)度的重要指標,該統(tǒng)計量越接近于1,模型的擬合優(yōu)度越高。

通過對YHYJ水電站調壓井C30F150W10混凝土20 h內抗壓強度與時間的試驗數(shù)據(jù)進行回歸分析得出以下混凝土強度與時間關系式:

y=0.006 9x-4.669 4

式中:x為時間,min;y為抗壓強度,MPa。

R2=0.997 8,說明混凝土齡期與強度基本呈線性關系。C30F150W10時間強度曲線見圖2。

圖2 C30F150W10時間強度曲線圖

4.6 C30F300W8混凝土線性方程

通過對YHYJ水電站調壓井C30F150W10混凝土20 h內抗壓強度與時間的試驗數(shù)據(jù)進行回歸分析得出以下混凝土強度與時間關系式:

y=0.005 5x-3.661 3

R2=0.997 8說明混凝土齡期與強度基本呈線性關系。C30F300W8時間強度曲線見圖3。

圖3 C30F300W8時間強度曲線圖

5 工程應用效果與結語

JHJY水電站項目的工程技術人員根據(jù)施工現(xiàn)場的混凝土強度、混凝土供料、施工配合比等具體情況確定出合理的滑?；俣取Ｔ擁椖炕Ｑ貎A斜或水平方向滑動時經計算確定的混凝土脫模強度應控制在0.2～0.4 MPa。當混凝土強度達到0.2～0.4 MPa時有利于保證混凝土外觀質量。通過對每個批次的原材料進行合格性檢測,對外加劑配置濃度進行實時檢測,對混凝土拌合物的性能及出機口溫度進行檢測,對入倉混凝土及環(huán)境溫度進行實時檢測后將其控制在相關范圍之內。通過以上措施的實施,保證了混凝土拌合物實際配合比的準確性,進而減弱了影響混凝土凝結時間和抗壓強度的因素。為保證調壓井混凝土的澆筑質量,加快施工進度,必需提前準確預測混凝土強度的增長趨勢,從而確定滑模提升的時間。

混凝土的脫模時間從拌合物出機口時間起算,通過文中所述方法和條件得出的線性方程,結合混凝土脫模強度可以反推出脫模時間,從而為滑膜施工提供數(shù)據(jù)支撐,加快施工進度,節(jié)約試驗成本;也可以通過不同脫模時間點求得相應的混凝土強度,從而優(yōu)化施工方案,提高施工質量。此次研究取得的結果可為類似項目提供參考,結合實際情況確定脫模時間。