水下不分散混凝土在岸坡淘蚀区浇筑的应用研究

水下不分散混凝土在岸坡淘蚀区浇筑的应用研究

胡邓军  王耀辉

中国水利水电第五工程局有限公司  四川省成都市  610066

摘要：官地水电站消力池尾坎下游左岸低线公路挡墙基础受泄洪水流冲刷，形成冲刷淘蚀区，淘蚀区延伸长度约40m、淘空深度约4m～5m，存在垮塌风险，通过应用导管法浇筑水下不分散混凝土的方法对淘蚀区进行补强加固，使淘蚀区域力学条件大为改善，抗冲蚀能力明显提高，成功消除了危及左岸低线公路垮塌隐患，确保电站的发电，度汛两不误。

关键词：冲刷淘蚀；水下不分散混凝土；潜水作业

1 工程概况

该电站位于雅砻江干流下游、四川省凉山彝族自治州西昌市和盐源县交界的打罗村境内，系雅砻江卡拉至江口河段水电规划五级开发方式的第三个梯级电站。电站已于2012年建成并投入商业运行。电站投运以来，消力池尾坎下游左岸低线公路挡墙基础受泄洪水流冲刷，形成冲刷淘蚀区。淘蚀区基岩出露，岩性为峨眉山玄武岩、弱风化、强卸荷，区段岩体抗冲刷能力较差，局部挡墙基础已悬空。

某专业公司对淘蚀区域进行水下检查和地形测量，确定淘蚀区域上下游桩号为0+020至0-020（图1），并经潜水员水下实测、录像确认最大水深为9.6m,最深掏空区域为7.5m。

图1  淘蚀区水下处理区域图

3 主要材料选择

  水下不分散混凝土：水下不分散混凝土实在普通混凝土拌合物中加入絮凝剂，使水泥颗粒之间形成架桥结构，增大了吸附力，提高了粘结性，抑制了骨料的沉降和离析，从而使混凝土在水下硬化前获得一定程度的抗分散性，同时也赋予普通混凝土适宜的流动性和满意的施工性能，从根本上解决了水下混凝土的抗分散性能、施工性能和力学性能三者之间的矛盾，真正实现了水下混凝土的自流平和自密实。水下不分散混凝土的主要性能参数详见表1。

表1                    水下不分散混凝土的主要性能参数

4 施工方案概述

清除基岩与新混凝土浇筑表面破碎岩体、强卸荷松弛岩体，冲洗基岩表面附着淤泥、青苔等杂物，植入Ф25，L=2.5m，入岩1.5m，外漏1m埋入新浇混凝土，掏空区域回填C30（二级配）水下不分散混凝土，形成台阶状防护挡墙。

5施工程序

5.1复核地形

进行水下复核，确定潜水人员出入水线路，对影响工作和安全的障碍物做出标识，确保潜水作业安全，潜水作业人员水下检查淘蚀情况、测量水深、掏空深度，遇有特殊部位做出具体说明。

5.2基地处理

水下清基由25t吊车、3m×3m×1.5m钢筋吊笼、水面平台配合潜水员清理为主。

① 大石块水下清理

清理中等20cm～30cm直径砾石块石， 较大的石块需潜水员水下移开。大块砾石潜水员人工或采用手拉葫芦清理至不影响浇筑和立模即可。

② 青苔、淤泥等杂物水下清理

由潜水员采用高压水泵进行冲洗，直至露出坚硬的基岩。粒径较大的浮渣，先用高压水枪将浮渣砾石冲散，然后采用200mm钢丝软管配合13m³空压力进行气力提升抽排。

5.3浇筑垫层（找平层）

因基础面高低不平，需浇筑混凝土垫层，起找平作用。垫层浇筑采用沙袋做围挡，中间浇筑C30混凝土。为增加沙袋的整体性，可在装沙袋时参入适量干水泥粉，遇水硬化后提高其抗变形能力。垫层最小浇筑厚度为50cm，垫层内预埋φ25mm锚筋和H=18cm工字钢，安装模板时使用。锚筋埋入砼内0.3m,外漏0.2m,工字钢埋入砼内≥0.5m。

5.4模板安装

模板采用钢模板制作，采用5mm厚的钢模板，规格尺寸为1.2m×1.5m，作业人员在岸上根据需要分块拼装，拼装完成后采用岸上75t汽车吊下放入水。模板下入水中后潜水员调整模板水下姿态，调整好后与垫层中提前预埋的工字钢进行连接固定，工字钢规格为H=18cm,每隔2m布置一根，每根工字钢长4m,预埋深入垫层混凝土内0.5m～1m。混凝土仓内每隔0.7m/              1              m设置模板拉筋，并与预埋插筋可靠连接，拉筋采用φ10mm的圆钢。

5.5水下不分散混凝土浇筑

（1）分层浇筑厚度不宜大于2m（因水底轮廊线为不规则平面，仓位确实较小时，分层厚度可适当调整）。分层分仓图详见图2

图2  水下混凝土浇筑分层分仓图

（2） 浇筑方法

采用导管进行浇筑，使用吊车及天泵进行作业，吊车用于起吊溜管及导管。

导管在潜水员的引导下放置于仓内最低点，再缓慢提升0.3～0.5m。水下混凝土导管在平面上的布设，根据每根导管的作用半径3m和浇筑面积，最终确定≤12m的仓位采用2根导管进行浇筑，超过12m小于20m的仓位采用3根导管进行浇筑，多根导管浇筑时，导管固定在预埋的钢管或工字钢上。

第一罐水下混凝土浇筑时在导管中应设置隔水球将混凝土与水隔开，首先将混凝土使用溜管放送至料斗内，直至料斗内混凝土不小于2m³时才能打开料斗底口，保证第一次下料后套筒底口包裹于混凝土内，埋管深度不低于50cm。当商混车放料完毕后下一车商混需在30分钟内开始下料。

从首批混凝土浇灌至结束，导管的下端不得拔出已浇筑的混凝土，且导管埋入混凝土内深度不宜小于1m。

5.6水下不分散混凝土养护

水下混凝土的养护方式采用不过流静水养护，养护过程中进行河水的流速和水质检测，防止水质不达标影响混凝土质量。

（1）静水养护只需要保证流速较小，水流冲刷无法将模板和混凝土冲走即可。

（2）河水水质检测标准为：PH值≥4.5、氯化物≤3500、硫酸盐≤2700、碱含量≤1500。

（3）河水水质检验规则如下：

1）取样：①水质检验水样不应少于5L；②采集水样的容器应无污染，容器应用待采集水样冲洗三次再灌装，并密封待用；③水样宜在水域中心部位，距水面100mm以下采集，并应记载季节、气候、雨量和周边环境的情况。

2）检验期限：水质检验项目宜在取样后7d内完成。

3）检测内容：重点检测pH值、氯离子含量、硫酸根离子含量。

6过程控制

过程控制是决定工程实体质量的关键，尤其要注意以下几个方面：

（1）在水下打孔、植筋过程中，潜水员为保持身体稳定。

（2）钻孔过程中，钻机必须保持稳定垂直，切忌钻头反复扫孔，成型后的钻孔应深度准确、洞壁光滑、孔径合格、姿态垂直缺陷

（3）模板安装过程中潜水作业人员严格按照模板安装允许偏差进行校核，模板安装允许偏差见表2。

表2                            模板安装的允许偏差

（4）浇筑过程随时做水下及水上检查。水上检查导管下料情况防止导管堵塞；水下检查导管是否始终处于埋设状态，并及时调整好它的埋设情况；同时检查水下模板漏浆情况，及时封底堵漏。

（5）随着水下混凝土浇筑面的提升，超过1m时，要吊车配合缓慢提升导管。在提升过程中，避免导管提出混凝土面导管进水，如果进水，应该在用浮球法浇筑二次，保证导管埋设深度。

7验收

采取水下测量、录像、现场取样和钻芯取样综合验收方式。现场验收结果为：水下不分散混凝土浇筑仓面平整，高差小于20cm,仓面高程达到设计要求，混凝土试样及钻芯试样均达到设计强度，混凝土密实度、透水率满足规范要求。

8结语

目前《官地水电站消力池尾坎下游岸坡淘刷缺陷处理》工程水下施工部分已基本结束，经检查工程质量完全满足设计及规范要求，受到了业主的高度评价。

此次缺陷处理施工对电站消力池尾坎下游左岸低线公路挡墙基础淘蚀区进行了回填修补，已做回填处理的区域其力学条件大为改善，抗冲蚀能力明显提高，成功消除了因挡墙基础悬空，使左岸低线公路垮塌的风险，有效确保了电站发电、防汛两不误。

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