隋 偉，黃如卉

（1.吉林大學，吉林長春130000；2.中水東北勘測設計研究有限責任公司，吉林長春130061）

混凝土在地下高水頭洞室群封堵中的應用

隋 偉1,2，黃如卉2

（1.吉林大學，吉林長春130000；2.中水東北勘測設計研究有限責任公司，吉林長春130061）

原豐滿泄洪放空洞巖塞爆破1∶2模型試驗洞群位于水下30m深處，洞群布置復雜，且多洞室均相互連通，如采用常規(guī)水下混凝土封堵方案，施工實施難度極大，封堵混凝土工程量巨大，工期長。通過不同坍擴度及流動性水下自密實不分散混凝土的設計，結合臨時封堵體和永久封堵體的局部封堵設計結構，完成模型試驗洞的封堵處理，截斷水流通道。

水下混凝土；地下高水頭；洞室群；封堵

1 項目概況

豐滿水電站全面治理（重建）工程泄洪兼導流洞進口明挖施工過程中，發(fā)現(xiàn)開挖區(qū)巖體內(nèi)存在孔洞，經(jīng)地質(zhì)勘查、對豐滿水電站前期建設情況資料收集、分析，證實在泄洪兼導流洞進口明挖開挖區(qū)內(nèi)布置有原豐滿泄洪放空洞巖塞爆破1∶2模型試驗洞，該模型試驗洞從泄洪兼導流洞進口明渠預留巖坎內(nèi)穿過，將庫水與巖坎后開挖區(qū)連通，造成巖坎后開挖工程無法在干地條件下施工，因此需要對該模型試驗洞進行封堵處理，截斷水流通道。

2 技術方案

水下混凝土施工技術復雜，突出表現(xiàn)在澆筑前的準備工作復雜、澆筑施工難度大，水下清基和水下立模等澆筑前準備工作及水下澆筑的混凝土拌合物都必須克服水壓等影響。水下混凝土全要靠混凝土自重密實，依靠混凝土的流動性獲得平整表面。該工程水下混凝土封堵需要在30 m水深以下進行，封堵完成后，封堵體最大需要承受40 m高水頭，這些均要求混凝土拌合物具有自密實性、良好的流動性、抗骨料離析性、較高強度及抵抗高水頭穩(wěn)定性。由于巖塞爆破1∶2模型試驗洞群位于水下30 m深處，洞群布置復雜，且多洞室均相互連通，如采用常規(guī)水下混凝土封堵方案，深水水下立模難度巨大，若采用人工潛水作業(yè)，其施工實施難度極大，同時帶來巨大人身安全隱患。不進行水下立模，依靠水下混凝土的流動性將對所有洞室都進行封堵，封堵混凝土工程量巨大，工期長。并且封堵混凝土位于進口明挖區(qū)的部分后期還要挖除，起不到封堵作用，并造成不必要的浪費。

根據(jù)上述要求，這次局部盲堵封堵體將分成兩部分，兩端為臨時封堵體，中部為永久封堵體。首先在地面鉆豎井，與洞群封堵段洞體相接，進行臨時封堵體的水下澆筑施工，臨時封堵體形成后兼做模板使用，在臨時封堵體的保護下，采用常規(guī)導管法水下混凝土澆筑施工方式，進行中部永久封堵體的水下澆筑施工，最終形成完整的局部封堵體結構。臨時封堵體作為整體封堵體的一部分，與永久封堵體共同作用。

施工順序：

3 水下混凝土原材料

細骨料：采用細度模數(shù)為2.6～2.9天然中砂；

粗骨料：采用質(zhì)地堅硬、清潔、級配良好，粒徑為5～10 mm天然礫石料；

水泥：P.O 42.5水泥；

粉煤灰：采用吉林熱電廠Ⅰ級粉煤灰；

減水劑：緩凝型高效減水劑；

水下不分散劑：UWB-II型。

4 混凝土技術性能指標

水下不分散混凝土具有強抗分散性、優(yōu)良的保水性、良好的流動性、凝結時間長、環(huán)境污染小等特點。水下抗分散混凝土作為混凝土的一種，擁有普通混凝土一樣的性能指標，但因其自身的特點，使用環(huán)境的特殊性，所以要具有其他普通混凝土不具有的特殊性能指標，主要包括：流動性指標、抗分散性指標、強度性能指標等。

封堵材料采用水下自密實不分散混凝土，水下混凝土按使用要求分為Ⅰ序混凝土及Ⅱ序混凝土，兩種混凝土性能應滿足表1、2技術要求。

表1 Ⅰ序混凝土材料性能要求

表2 Ⅱ序混凝土材料性能要求

5 混凝土配合比設計及性能試驗結果

5.1 臨時封堵體水下混凝土

這次采用水下自密實不分散混凝土澆筑作為臨時封堵體，臨時封堵體兼做模板使用，為使臨時封堵體澆筑限制在較小范圍內(nèi)達到節(jié)省材料的目的。水下混凝土除應具備抗分散性、自密實性等特點外，還應具有小坍擴度成型后具有較陡的自流坡面等特點，自流坡面不緩于1∶4。根據(jù)上述要求，設計的小坍擴度水下自密實不分散混凝土配合比及性能試驗結果見表3、表4。

表3 Ⅰ序混凝土配合比

表4 Ⅰ序混凝土性能試驗結果

5.2 永久封堵體水下混凝土

永久封堵體采用常規(guī)水下自密實不分散混凝土，混凝土拌合物在水中澆筑時不分散、不離析，混凝土配合比基本保持不變，同時具有優(yōu)良的流動性，以保證混凝土灌入水下后，能夠自流平、自密實。這次永久封堵體水下自密實不分散混凝土對洞群進行局部封堵，封堵體靠自重抵抗水壓力，保持穩(wěn)定，因此對混凝土強度要求不高。根據(jù)上述要求，設計的水下自密實不分散混凝土配合比及性能試驗結果見表5、表6。

表5 Ⅱ序混凝土配合比

表6 Ⅱ序混凝土性能試驗結果

試驗結果表明，摻入水下不分散劑會增加混凝土拌合物的黏聚性，混凝土流動性隨著水下不分散劑摻量的增加而變小，而混凝土的抗分散性隨著水下不分散劑摻量的增大而增大，但超過一定值后，增量很小。永久封堵體要求混凝土具有較大的流動性和坍擴度，因此，摻入適量的優(yōu)質(zhì)粉煤灰能很好的改善混凝土流動性和降低混凝土流動性歷時損失，且對混凝土后期強度增長有利。

6 水下混凝土澆筑注意事項

1）混凝土澆筑之前，通過下料孔使用高壓風對下料孔底部平洞及巖塞口基礎面進行沖洗，要求清洗至盡可能大的范圍。

2）混凝土拌合物運至灌注地點時，檢查其均勻性和坍落度，符合要求后方可使用。

3）首批混凝土拌合物下落后，混凝土應及時連續(xù)灌注。在灌注過程中，保證導管下口始終埋在混凝土中。

4）首批混凝土若埋深不足，混凝土下灌后不能埋沒導管底口，將導致水從導管底口進入。若出現(xiàn)這種導管入水現(xiàn)象應立即將導管提出，將散落在孔底的混凝土拌合物用高壓水清出下料孔底位置。

5）首批混凝土灌注正常后必須連續(xù)進行，不得中斷，否則，先灌入的混凝土達到初凝將阻止后灌入的混凝土從導管中流出，造成堵管。同時，在灌注過程中，應經(jīng)常用測錘探測混凝土面的上升高度，并適時提升、逐級拆卸導管，保持導管的合理埋深。

7 結 語

小坍擴度水下自密實不分散混凝土在原豐滿泄洪放空洞巖塞爆破1：2模型試驗洞封堵中進行了成功的應用，封堵工程施工快速、簡便易行，封堵效果良好，保障了豐滿水電站全面治理（重建）工程泄洪兼導流洞進口明挖的正常施工，確保豐滿水電站全面治理（重建）工程的總體施工進度。

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2016-04-28