田一畝

1 概況

海南瓊中抽水蓄能電站位于海南省瓊中縣境內(nèi)，電站安裝3臺(tái)單機(jī)容量200 MW的可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組，總?cè)萘?00 MW，為二等大（2）型工程。樞紐建筑物主要由上水庫(kù)、輸水系統(tǒng)、發(fā)電廠房及下水庫(kù)等4部分組成。

地下廠房勘探平洞全長(zhǎng)1225 m，高程范圍EL.271.08～EL.281.150，沿進(jìn)洞方向呈上坡向，平均上坡坡度為0.82%。開(kāi)挖斷面尺寸為2.6 m×2.3 m（寬×高），城門(mén)洞形，頂拱圓心角為180°，頂拱開(kāi)挖半徑1.3 m?？碧狡蕉茨┒纹叫杏谝鞫捶较虿贾茫淠┒司嚯x引水主洞下斜井距離較近，最近處約58 m。為減小引水主洞與勘探平洞間的水力梯度，確保引水主洞的運(yùn)行安全，需要對(duì)廠房勘探平洞部分洞段進(jìn)行封堵。計(jì)劃封堵范圍有兩段，其一為PD1探洞0+1095～0+1225段封堵，長(zhǎng)約130 m；其二為PD1探洞0+1150處KT0+000.000～KT0+030.000洞段，兩條探洞總封堵段總長(zhǎng)約160 m。設(shè)計(jì)要求采用C30W10F100混凝土封堵，混凝土用量840 m3。

2 混凝土配合比確定

本次施工為長(zhǎng)距離輸送混凝土，因此對(duì)混凝土有特殊的要求[1]。要求混凝土和易性好，坍落度達(dá)到18～21 cm，水泥和粉煤灰等膠凝材料用量比普通混凝土稍多，水膠比控制為0.4～0.44，以充分潤(rùn)滑泵送管道和傳遞壓力。砂率一般要比普通混凝土高約4%～5%，砂率控制為40%～44%。為具備更好的可泵性，優(yōu)先采用一級(jí)配混凝土。

2.1 原材料

（1）水泥：采用華潤(rùn)水泥(昌江）有限公司生產(chǎn)的P.O42.5普通硅酸鹽水泥。

（2）粉煤灰：采用海南省澄邁金力豐實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的粉煤灰。

（3）砂：采用海南陽(yáng)江砂場(chǎng)的河砂。

（4）碎石：采用海蓄電站碎石加工系統(tǒng)生產(chǎn)的人工碎石。（5）外加劑：采用馬貝建筑材料（上海）有限公司生產(chǎn)的SR3高性能緩凝型減水劑。

（6）水：工地生產(chǎn)用地表水。

2.2 配合比試驗(yàn)

根據(jù)多次配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)試拌，觀察混凝土拌和物的流動(dòng)性、黏聚性、保水性，并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)模擬泵送，反復(fù)調(diào)整，并對(duì)成型試樣室內(nèi)養(yǎng)護(hù)3 d、7 d、28 d的試塊試壓，測(cè)定其抗壓強(qiáng)度，最后確定混凝土配合比，詳見(jiàn)表1。

表1 混凝土試驗(yàn)配合比

3 混凝土泵選型

本次混凝土施工為長(zhǎng)距離混凝土輸送，混凝土泵型號(hào)選擇至關(guān)重要。因固定地點(diǎn)長(zhǎng)距離泵送，本次選擇拖泵施工。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件及施工經(jīng)驗(yàn)，先計(jì)算滿足要求的混凝土泵的最大出口壓力[2]，再根據(jù)壓力值選拖泵型號(hào)。

因勘探平洞沿進(jìn)洞方向呈上坡向，且局部有轉(zhuǎn)彎，故應(yīng)先統(tǒng)一換算為水平長(zhǎng)度，再按上式計(jì)算。配管水平換算長(zhǎng)度按下式計(jì)算[3]：

式中：L為配管的水平換算長(zhǎng)度（m）；水平配管長(zhǎng)度（m）；垂直配管長(zhǎng)度（m）；m 為軟管根數(shù)（根）；n1為彎管個(gè)數(shù)（個(gè)）；n2為變徑管個(gè)數(shù)（個(gè)）。

分別為每米垂直管及每根軟管、彎管、變徑管的換算長(zhǎng)度。

水平配管長(zhǎng)度為勘探平洞全長(zhǎng)，即l1=1225 m。

勘探平洞進(jìn)口高程和末端高程分別為EL.271.08、EL.281.150，則泵管垂直配管長(zhǎng)度為281.150-271.08=10.07 m。而管徑為125 mm的泵管其垂直管與水平管的換算系數(shù)k=4，則kh1=4×10.07=40.28(m)。

勘探平洞轉(zhuǎn)彎共9個(gè)，角度9°～31°之間，具體數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表2：

表2 彎管與水平管換算

根據(jù)上表，彎管換算成水平管長(zhǎng)度 b1n1+b1′n1′=3×4+1.5×5=19.5(m)。

本次施工不使用軟管和變徑管，故m=0，n2=0。

為滿足施工要求，混凝土拖泵需達(dá)到的最大出口壓力，按下式計(jì)算[3]：

式中：Lmas為混凝土拖泵的最大水平輸送距離（m）；Pmax為混凝土拖泵的最大出口壓力（Pa），拖泵的技術(shù)性能；△PH混凝土在水平輸送管內(nèi)流動(dòng)每米產(chǎn)生的壓力損失 (Pa/m)；γ0混凝土輸送管半徑（m）；K1粘著系數(shù)（Pa）；K2速度系數(shù)(Pa/m/s)；S 為混凝土坍落度（cm）；t2/t1為混凝土泵分配切換時(shí)間與活塞推壓混凝土?xí)r間之比，一般取0.3；V0為混凝土拌合物在輸送管內(nèi)的平均流速（m/s）；α0徑向壓力與軸向壓力之比，一般情況下取0.9。

V0根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取0.5 m/s。

根據(jù)泵送施工經(jīng)驗(yàn)，混凝土泵的最大出口壓力應(yīng)比實(shí)際所需壓力高10%，多出的壓力儲(chǔ)備用來(lái)應(yīng)付混凝土變化引起的異?，F(xiàn)象，避免堵管。因此，

根據(jù)調(diào)研的市場(chǎng)行情信息，某重工公司生產(chǎn)的HBT90CH-2122D超高壓混凝土輸送泵技術(shù)參數(shù)（詳見(jiàn)表3）滿足要求：

表3 混凝土泵主要技術(shù)參數(shù)

因此本次施工采用HBT90CH-2122D混凝土拖泵。

4 隧道通風(fēng)及加強(qiáng)支護(hù)

地下廠房勘探平洞為海蓄電站前期項(xiàng)目，開(kāi)挖完成后沒(méi)有再使用過(guò)，且考慮到隧道較長(zhǎng)，穿越的巖層較多，隧洞內(nèi)有積聚一氧化碳、氮?dú)?、氨氣等有害氣體的可能；后續(xù)隧洞內(nèi)澆筑混凝土期間水化熱的散發(fā)會(huì)導(dǎo)致洞內(nèi)悶熱潮濕，容易缺氧?？紤]以上因素，為保證施工安全，必須先在整個(gè)施工期對(duì)隧洞進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)。方式為在洞口設(shè)置一臺(tái)2×22 kW軸流風(fēng)機(jī)，沿隧洞安裝80 cm風(fēng)管，正壓供風(fēng)至工作面。

供風(fēng)管路架設(shè)過(guò)程中，注意對(duì)周邊圍巖情況進(jìn)行觀察，對(duì)因圍巖應(yīng)力釋放的局部洞段補(bǔ)充做加強(qiáng)支護(hù)。

5 泵送管路安裝

（1）考慮到隧洞通行要求及高壓泵管的安裝固定，本次施工盡量將泵管安裝在靠進(jìn)洞側(cè)右邊的底板上。管路布置盡量減少?gòu)濐^連接，對(duì)于小角度轉(zhuǎn)角盡量用直管連通。

（2）管卡使用前全部經(jīng)過(guò)檢查，剔除有缺陷或變形的管卡，保接頭連接牢固、密封、不漏漿。

（3）對(duì)轉(zhuǎn)彎處進(jìn)行加固，防止混凝土輸送過(guò)程中管路的沖擊震動(dòng)導(dǎo)致泵管脫落。具體做法為沿泵管彎頭兩側(cè)各打2個(gè)直徑20 mm、深度150 mm的插筋孔，注入植筋膠，插入Φ18螺紋鋼插筋，待48個(gè)小時(shí)后，在每?jī)筛褰畹拇怪狈较蚣右桓鶛M向Φ18鋼筋，輔以幫條進(jìn)行焊接以固定泵管。再以泵管為中心，向四周以放射狀焊接支撐鋼筋，支撐在隧洞巖壁上。

（4）垂直向上配管時(shí)，應(yīng)保證地面水平管長(zhǎng)度不小于垂直長(zhǎng)度的1/4，且不小于15 m，并在混凝土泵出料口3 m～6 m處的輸送管根部設(shè)置止回閥，防止混凝土拌合物倒流。

6 質(zhì)量保證措施

在混凝土質(zhì)量控制的過(guò)程中，準(zhǔn)確計(jì)量極為重要，特別是水的用量，必須扣除砂、石的含水量，使水膠比的誤差值低于10%。

運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)的混凝土拌和物，若發(fā)現(xiàn)和易性不達(dá)標(biāo)，不得強(qiáng)行泵送，緊急送回拌和站進(jìn)行處理，并降低泵送速度，利用料斗剩余料，間隔推動(dòng)管道內(nèi)混凝土，防止堵管。

混凝土泵送過(guò)程中，安排2名手持對(duì)講機(jī)的巡視工對(duì)泵管線路進(jìn)行不間斷巡視，發(fā)現(xiàn)泵管脫落或嚴(yán)重漏漿時(shí)及時(shí)通知現(xiàn)場(chǎng)管理員，由管理員下達(dá)命令逐步停止泵送作業(yè)并安排人員搶修。

泵送混凝土過(guò)程中，應(yīng)使混凝土泵的活塞盡可能保持在最大行程運(yùn)轉(zhuǎn)，以利于機(jī)械的保護(hù)；同時(shí)混凝土泵的水箱或活塞清洗室應(yīng)經(jīng)常保持充滿水。泵送過(guò)程應(yīng)保持連續(xù)進(jìn)行，盡量避免泵送中斷。

泵送系統(tǒng)受壓時(shí)，不得打開(kāi)任何輸送管道；堵管時(shí)應(yīng)先使管內(nèi)的混凝土余壓降為零再進(jìn)行拆管，以防止壓力過(guò)高混凝土飛濺傷。

7 結(jié)語(yǔ)

海南瓊中抽水蓄能電站地下廠房勘探平洞長(zhǎng)距離混凝土輸送封堵施工中，所采用的混凝土配合比、泵送設(shè)備選型、泵管架設(shè)、質(zhì)量控制等方面的施工技術(shù)，經(jīng)事實(shí)證明技術(shù)可行。且整個(gè)施工過(guò)程連續(xù)緊湊，耗費(fèi)時(shí)間少，節(jié)省人員、設(shè)備投入，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

[1]DL/T5144-2015，水工混凝土施工規(guī)范[S].北京：中國(guó)電力出版社，2015.

[2]鄭謙文.混凝土超遠(yuǎn)距離輸送施工的技術(shù)運(yùn)用[J].建筑施工，2014年6期；第766-767頁(yè).

[3]汪正榮.建筑施工計(jì)算手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001：626-628.