1、锦屏二级水电站引水洞泵送混凝土坍落度损失控制摘要：锦屏二级水电站引水洞衬砌混凝土施工初期由于泵送混凝土运抵现场后坍落度损失较大、流动性差、凝结时间快，混凝土施工和易性无法满足现场施工要求。通过优化混凝土施工配合比、加强原材料质量的稳定性控制、提高出机口初始坍落度和扩散度、调整减水剂配方，较好解决了现场混凝土坍落度损失较快问题，加之优化交通运输条件、精心组织现场施工及其它辅助方法有效保障了衬砌混凝土的顺利浇筑 关键词：泵送混凝土坍落度损失长运输时间长引水洞 中图分类号：TV331 文献标识码： A 1 工程概况 锦屏二级水电站利用雅砻江下游河段 150km 长大河弯的天然落差，通过长约 16.6
2、7km 的引水隧洞，截弯取直，获得水头约 310m。电站总装机容量 4800MW，单机容量 600MW。锦屏二级水电站穿越锦屏山的长隧洞由平行的 2 条辅助洞和 4 条引水隧洞组成，辅助洞洞线长度约 17.5km，引水隧洞洞线长约 16.67km。 1#4#引水隧洞共计衬砌长度约为 70km，共需浇筑混凝土 280 余万 m3，月最大浇筑强度 10 万 m3。衬砌混凝土以 C25W8 泵送混凝土为主，末端采用 C30W8F50 掺 PVA 纤维泵送混凝土浇筑。 锦屏二级水电站引水隧洞工程东端共分 2 个标段，单条洞段施工长度约为 11km，采用 4 条引水洞平行施工，其中 1#、3#引水洞自末
3、端往进水口方向采用 TBM 施工法开挖，2#、4#引水洞自末端往进水口方向采用钻爆法开挖；为加快施工进度，2009 年至 2010 年陆续在K8+300、K6+900、K6+200 桩号分别增加了 3 条施工支洞，施工支洞分别与平行于引水洞的 A、B 交通洞连接，施工工作面由 4 个增加至 28 个，新增工作面均采用钻爆法施工。引水洞之间设横通道若干条，交通运输线路复杂，路面积水、坑洼严重，道路状况极差，平均车速低于10km/h，其中多条道路为开挖、支护、衬砌、灌浆施工的公用交通线路，车流量较大，加之受落底开挖及存在多处单行道等多方面因素影响，堵车情况频发。 高线混凝土生产系统位于大水沟高程
4、1560m 平台，距离引水洞末端约 2km，距离 A、B 交通洞出口约 3km。衬砌混凝土生产采用拌和系统集中供应，混凝土运输距离在 3km20km 之间，受路面状况、施工干扰等影响，混凝土运输时间在 30min120min 之间，个别工程部位由于倒车距离较远运输时间甚至超过 150min。 表 12011 年 3 月2012 年 7 月混凝土运输时间统计 引水洞边顶拱衬砌采用钢模台车浇筑，每仓衬砌长度为 12m，高度为13m，混凝土衬砌厚度最小为 60cm，每仓需连续浇筑混凝土 300 余 m3，施工仓面狭窄，受混凝土入仓强度及凝结时间要求，需连续浇筑混凝土20h 以上。为此，泵送混凝土入仓
5、要求为：具有一定的流动性，无泌水、离析现象，坍落度控制在 160mm180mm30mm，混凝土初凝时间控制在810h，终凝时间控制 1416h。为了满足现场施工要求，就需要新拌泵送混凝土 120 分钟坍落度经时损失控制在 30%以内。泵送混凝土出机口控制标准需进一步提高。 2.泵送混凝土现场和易性状况 2011 年 6 月 1#引水洞全线贯通后衬砌混凝土全面展开，此时正值高温季节，平均日气温在 25左右，拌和系统混凝土生产又采取常温生产，混凝土施工配合比还未经优化，混凝土温度在 23左右；大部分衬砌仓位的混凝土运输罐车需绕经 A、B 交通洞由辅引 1#辅引 3#施工支洞进入，混凝土运至现场的时
6、间大部分在 30min90min；细骨料人工砂石粉含量较大，平均在 25%左右，颗粒级配不良，细度模数偏大，平均在 2.70 以上，形成“两头大、中间小”的颗粒分布；减水剂减水率为 20%左右，120 分钟坍落度损失室内检测结果超过 35%；致使泵送混凝土运抵现场后坍落度损失较大、流动性差、凝结时间快，混凝土施工和易性无法满足现场施工要求。 表 22011 年 3 月7 月 C25W8 泵送混凝土现场坍落度损失试验结果统计 表 32011 年 3 月7 月 C25W8 泵送混凝土机口坍落度损失试验结果统计 表 2 结果显示，60min 泵送混凝土坍落度损失平均为 24.2%，基本能够满足现场施
7、工要求，但据现场跟踪观察，混凝土流动性较差，泵送至仓面后全部呈堆积状；超过 60min 后坍落度损失明显加快，大部分混凝土已无法从混凝土罐车中流出，混凝土呈现“死浆”状态，无法满足现场施工要求。表 3 的统计数据源自于现场坍落度损失试验的室内对比数据，结果显示现场坍落度损失与室内坍落度损失差异明显，说明混凝土搅拌运输车运输距离和时间越长，由于水泥水化反应、水份蒸发、骨料吸水等多方面原因，自由水份减少，混凝土坍落度经时损失明显加快。 3.泵送混凝土坍落度损失改进措施 为此，管理局及监理工程师多次组织相关人员进行了讨论和研究，从改善混凝土原材料质量状况、优化混凝土施工配合比、严格控制混凝土生产质量
8、、重新规划交通运输路线、寻求其它措施和方法提高泵送混凝土现场流动性等方面着手，有效提高了混凝土拌和物的工作性能，使衬砌混凝土得以顺利浇筑。 （1）降低人工砂石粉含量、加强人工砂石粉含量稳定性控制 锦屏二级东端砂石加工系统的料源为地下工程开挖的大理岩，其中部分毛料从模萨沟弃渣场回采，部分毛料由洞外皮带运输系统直接运输入东端砂石加工系统。骨料采用大理岩轧制，因大理岩饱和抗压强度较低且毛料受高地应力影响，砂石骨料生产又采用干法生产，生产过程中极易产生石粉，生产质量控制难度较大，质量较差。对混凝土配合比参数及坍落度损失影响显著。施工期间对砂石系统进行了二次改造，如调整制砂机线速、风选设备运行参数，增加
9、阶梯风选，在中碎与制砂之间增加细碎车间等一系列措施，细骨料石粉含量稳定在 20%23%之间，细度模数稳定在 2.702.80 之间，细骨料质量稳定性有明显改善。 表 4 不同阶段人工砂质量状况统计 东端中心试验室开展了针对不同石粉含量对混凝土性能影响的试验，结果显示 20.1%石粉含量下的混凝土拌和物 90min 内坍落度经时损失及120min 内含气量经时损失均高于 14.7%石粉含量下的混凝土，表明石粉含量在 15%20%内的增加对于混凝土拌和物保坍性不利；试验过程显示，石粉增加了混凝土拌和物中的浆体含量，提高了拌和物的粘聚性、保水性，因此可改善拌和物和易性，但是随着粘聚性的增加，相同坍落
10、度下的混凝土单位用水量亦随之增加。另由于工程用人工砂石粉含量波动较大，时而高达 30%以上或低至 10%左右，现场施工过程显示，过高的石粉含量致使混凝土拌和物过于粘稠，使得坍落度低于 120mm 时便出现泵送困难现象，而过低的石粉含量致使混凝土易出现泌水、离析进而导致堵管现象发生。 （2）优化混凝土施工配合比，降低单位用水量 早期承包商混凝土配合比设计不合理。单位用水量及水泥用量偏高，水灰比偏保守，砂率较高，新拌混凝土和易性差，泌水、离析严重，泵送施工过程堵管现象频发。为此，东端中心试验室开展了衬砌用混凝土配合比优化试验研究，将早强水泥更换为普硅水泥，增加了引气剂，调整了骨料级配，提高了各强度
11、等级的水灰比，降低了胶凝材料用量，降低了单位用水量，混凝土和易性得到改善，坍落度保持能力能够满足现场长时间运输及施工要求。 表 5 主要泵送混凝土施工配合比优化前后对比 （3）提高机口坍落度控制标准同时要求出机口混凝土拌和物具有一定的流动性 混凝土配合比设计时坍落度控制范围均按 160mm180mm 进行控制，实际进行混凝土生产时，在保持水灰比不变的情况下，增加单位用水量5kg8kg，同时增加相应的胶凝材料用量，将出机口混凝土拌和物坍落度控制范围提高至 190mm210mm，并按上限进行控制，同时要求混凝土拌和物扩散度达到 550mm650mm。通过以上措施一方面提高了出机口坍落度的基础值，另
12、一方面增大了混凝土拌和物中的集浆比，有效的改善了混凝土拌和物的施工和易性及可泵送性能。 （4）改善环境条件，降低混凝土温度 高线拌和系统对骨料仓增加了遮阳棚，避免骨料暴晒；为避免混凝土罐车因爆晒升温（通过现场测试罐车内温差达到 68） ，在拌和楼下料口处装置喷雾器，在罐车等候下料时对其罐体进行喷雾降温，同时要求所有罐车增加保温隔热层。通过一系列措施，有效的降低了泵送混凝土的入仓温度，坍落度经时损失也有明显的降低。 表 6 采取温控措施前后混凝土温度对比 （5）加强水泥与减水剂适应性检测、及时调整减水剂配方 通过减水剂生产厂家针对现有原材料状况及配合比，对减水剂配方进行调整，主要是减水剂组成成分
13、中保坍组分、缓凝组分的比例进行调整，使其能够更好的适应现场原材料的波动，在夏季高温时段，通过对减水剂配方的调整，适当延长混凝土凝结时间，以减小混凝土坍落度损失。 表 7 减水剂配方调整前后性能对比 （6）其他改进措施 减水剂溶液中的有效成分波动也会直接影响出机口混凝土拌和物质量，要求承包商加强减水剂配置浓度检测，采用固体含量检测与密度检测并行的方法加以控制；对现场交通线路进行了系统规划，并要求承包商配置交通协管员、加强运输道路维护，尽量缩短混凝土运输时间；加强现场协调、调度工作。减少各仓位运输罐车数量，做到“泵等车” ，避免“车等泵” ，确保混凝土罐车到达现场后第一时间卸料；出现排队卸料现象后
14、，采取相应措施（如将排队车辆协调至其它仓位、放慢浇筑速度、及时通知暂缓打料等）及时解决；改善浇筑工艺，采用多点下料、及时平仓等方法解决混凝土流动性差的问题；改善施工环境，确保交通畅通。4.混凝土塌落度损失控制成效 采取以上措施后，自 2011 年 8 月至 2013 年 10 月，锦屏二级引水洞共计浇筑衬砌泵送混凝土 200 余万 m3，泵送混凝土现场施工性能基本满足要求，各承包商在混凝土浇筑过程中坚持每周至少检测一次现场混凝土坍落度损失，及时反馈检测数据，对现场出现的异常状况采取了有针对性的处理措施，现场衬砌混凝土浇筑顺利。 表 8 采取控制措施后衬砌混凝土现场坍落度损失检测成果统计 统计结
15、果（表 2 与表 6 对比）显示，采取各种控制措施后，混凝土和易性得到改善，坍落度经时损失明显降低，坍落度保持能力能够满足现场长时间运输及施工要求；人工砂不同石粉含量对混凝土配合比及性能影响试验结果表明，适当的石粉含量对于中低强度混凝土硬化性能无不良影响，泵送混凝土力学性能、抗渗、抗冻性能均能够满足设计要求。5.结语 引起泵送混凝土坍落度损失的原因较多，包括初始坍落度值、原材料质量及相互适应性、混凝土施工配合比、环境因素等。锦屏二级衬砌混凝土施工过程中，坍落度损失严重影响了现场施工进度和施工质量，通过优化混凝土施工配合比、加强原材料质量的稳定性控制、提高出机口初始坍落度和扩散度、调整减水剂配方，较好解决了现场混凝土坍落度损失较快问题，加之优化交通运输条件、精心组织现场施工及其它辅助方法有效保障了衬砌混凝土的顺利浇筑。
