三峽工程地下電站巖錨梁混凝土防裂措施
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摘 要: 三峽工程地下電站主廠房是目前世界上跨度最大、高度最高的地下廠房，其吊車梁采用巖錨梁結(jié)構(gòu)。巖錨梁是地下廠房施工中的重點和難點，本工程巖錨梁要求為無裂縫。文章主要介紹三峽工程地下電站主廠房巖錨梁混凝土防裂措施。
關(guān)鍵詞: 三峽工程；地下電站；巖錨梁；混凝土防裂措施
中圖分類號: TV544 + 192 ；TV431 + 13 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: B
1. 前言
三峽工程地下電站位于三峽大壩右岸山體內(nèi)，安裝6 臺700 MW 的發(fā)電機組，地下電站主廠房開
挖尺寸為311. 3 m ×32. 6 m ×87. 3 m(長×寬×高) ，廠房內(nèi)安裝2 臺1200 t/125 t 橋式吊車，主廠房吊車梁采用巖錨梁結(jié)構(gòu)，巖錨梁頂寬215 cm ，高353 cm。巖錨梁布置在主廠房上下游邊墻，單邊長311. 3 m ，總長622. 6 m ，布置高程為86. 80～90. 40 m。一期混凝土設(shè)計標(biāo)號為C30F250W10 ，混凝土設(shè)計方量為3681 m3 。
國務(wù)院三峽工程質(zhì)量專家組和三峽開發(fā)總公司要求，巖錨梁混凝土澆筑要實現(xiàn)無裂縫的目標(biāo)。為
實現(xiàn)此目標(biāo)，在施工中采取了多項防裂措施，本文對三峽工程地下電站主廠房巖錨梁混凝土施工防裂措施進(jìn)行了總結(jié)，可供業(yè)內(nèi)人士參考。
2. 巖錨梁混凝土防裂措施
引起混凝土開裂的的因素是多樣的，如結(jié)構(gòu)形式與分縫、混凝土內(nèi)外溫差、混凝土澆筑工藝和施工分縫、混凝土干縮等等。為實現(xiàn)無裂縫巖錨梁的目標(biāo)，施工中從混凝土原料、溫度控制、澆筑工藝、后期養(yǎng)護(hù)等各個方面均做了充分的準(zhǔn)備。
2.1 混凝土原料
巖錨梁混凝土設(shè)計強度為C30F250W10 ，為降低入倉混凝土的水化熱、降低水泥用量，采用了低熱水泥、低坍塌度(9～11 cm) 混凝土進(jìn)行澆筑。
2.1.1 水泥
由于溫差主要是由水化熱產(chǎn)生的，采用中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣水泥等早期水化熱低的水泥，
能有效的減小溫差。
2.1.2 粉煤灰
為了減少水泥用量，降低水化熱并提高和易性，在混凝土中摻用了適量的粉煤灰。粉煤灰中含有大量的硅、鋁氧化物，能夠與水泥的水化產(chǎn)物進(jìn)行二次反應(yīng)，可以取代部分水泥，從而減少水泥用量，降低混凝土的熱脹；摻用粉煤灰可以使混凝土中總的孔隙率降低，使硬化后的混凝土更加致密，相應(yīng)收縮值也減少。
2.1.3 骨料
盡量擴大粗骨料的粒徑，細(xì)骨料采用級配良好中粗砂，骨料孔隙率小，總表面積小，可以減少混凝土的用水量和水泥用量，降低水化熱。同時，控制好砂子的含泥量，以避免砂子含泥量過大所引起的收縮變形產(chǎn)生裂縫。
2.1.4 外加劑
適當(dāng)使用外加劑以減小混凝土收縮開裂的機會。減水劑的主要作用改善混凝土的和易性，降低
水灰比，在保持混凝土一定強度時減少水泥用量。引氣劑在混凝土的應(yīng)用對改善混凝土的和易性、提高混凝土耐久性能十分有利。適當(dāng)使用外加劑可在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。本工程主要選用了JM- PCA減水劑和AIR202引氣劑。
2.1.5 微纖維
防裂纖維的原料是聚丙烯，其直徑小、比表面積大，在水泥基料中分散性好，而抗化學(xué)腐蝕性能力強，在混凝土中能長期發(fā)揮功效。當(dāng)水泥基料中摻入防裂纖維后能夠減少失水面積，使水分遷移變得較為困難，從而減少毛細(xì)管失水收縮形成的張力。防裂纖維依靠纖維與水泥基料之間的界面吸附粘結(jié)力、齒合力，增加材料抗開裂的能力。能有效地控制混凝土因塑性收縮干裂或溫度等變化所引起的裂縫，防止并抑制裂縫的發(fā)展。本工程聚丙烯微纖維摻量為1.0 kg/m3 。
2.1.6 混凝土配合比
針對混凝土入倉手段并根據(jù)三峽工程已運用成熟的配合比分別對胎帶機入倉和泵送入倉選擇了不同塌落度要求的標(biāo)準(zhǔn)配合比，在澆筑過程中根據(jù)實際情況作適當(dāng)調(diào)整。表1 所示為采用胎帶機入倉、塌落度9～11 cm 的混凝土配合比。
2.2 溫控措施
根據(jù)施工進(jìn)度安排，巖錨梁混凝土施工時段安排在6月初至9月底，此時段正處于高溫季節(jié)。施工中對混凝土溫度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，混凝土入倉溫度14～16℃，具體控制方法如下:
(1) 采用溫控混凝土: 在混凝土拌制過程中加冰，并保證冰在拌合過程中完全融化；
(2) 運輸過程控制:盡量縮短運輸時間，運輸過程中采用表面覆蓋，減小運輸過程中太陽直射影響；
(3) 混凝土澆筑盡量選在溫度較低時段，開澆時段盡量安排在夜間；
(4) 盡量采用胎帶機進(jìn)行入倉，選用低坍塌度混凝土，降低入倉混凝土的水化熱；
(5) 合理控制混凝土澆筑分層厚度；
(6) 預(yù)埋冷卻水管( <32PVC管，δ= 3.5 mm) ?；炷翝仓?2h 后通制冷水進(jìn)行混凝土內(nèi)部散熱。
(7) 混凝土澆筑后表面進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)連續(xù)保持濕潤狀態(tài)，加速散熱過程。
2.3 澆筑工藝
巖錨梁混凝土澆筑工藝也對裂縫的控制起著重要作用，除按照常規(guī)混凝土澆筑進(jìn)行精心施工外，在澆筑分倉、入倉手段、模板選擇上也做了細(xì)致的分析。
2.3.1 澆筑分倉
為了減少混凝土自身拉應(yīng)力產(chǎn)生的不良影響，根據(jù)實際地質(zhì)條件及設(shè)計明確的永久縫和施工縫位置，巖錨梁混凝土分倉長度原則上按10m/倉，局部地段適當(dāng)調(diào)整，最大倉位12 m ，最小倉位3m。
2.3.2 模板選擇
巖錨梁混凝土模板的選擇要綜合考慮到混凝土表面成形質(zhì)量、模板加工難度、巖錨梁的二次防護(hù)、工期及成本等各個方面。經(jīng)過對微薩模板、定型鋼模板、膠合板、酚醛覆模膠合板的綜合比較，最終選擇了酚醛覆模膠合板。采用酚醛覆模膠合板，混凝土表面效果較好，模板易加工且不用拆除，可直接用于巖錨梁混凝土防護(hù)。
2.3.3 入倉手段
一般巖錨梁混凝土采用泵送或吊罐入倉，施工工藝成熟，但泵送混凝土膠凝材料用量多、坍落度也較大，水化熱高，對混凝土的溫度控制及裂縫控制不利。吊罐入倉雖可以采用低坍落度混凝土，但對施工場地空間的要求高，入倉受到頂拱的制約，澆筑受起吊設(shè)備能力制約，入倉強度難以提高。為盡可能的減少吊車梁開裂的誘因，選擇了胎帶機入倉的辦法，采用胎帶機入倉可以減少膠凝材料用量，并可以采用低坍落度混凝土，對混凝土的溫控非常有利，同時澆筑速度快，但運行成本較高。本工程選擇以胎帶機入倉為主，泵送入倉為輔的入倉措施。
2.3.4 養(yǎng)護(hù)
混凝土澆筑后及時進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，使其保持濕潤狀態(tài)，養(yǎng)護(hù)時間不少于28 d。混凝土澆筑12 h 后通制冷水進(jìn)行混凝土內(nèi)部散熱。
2.4 后期防護(hù)
巖錨梁防護(hù)主要從兩方面著手，一方面是做好混凝土表面防護(hù)、防止爆破飛石，另一方面就是控制做好爆破震動控制。在吊車梁澆筑達(dá)到28d 齡期前，該段混凝土周圍30 m 區(qū)域內(nèi)不進(jìn)行爆破施工?；炷恋竭_(dá)28d 齡期后進(jìn)行的爆破施工，要嚴(yán)格控制爆破單響藥量。在巖錨梁下部的開挖過程中，加強爆破振動監(jiān)測，及時反映開挖施工對吊車梁混凝土的影響，以便改進(jìn)施工措施和控制手段。對巖錨梁頂面采用砂袋保護(hù)，對直墻及下斜面，澆筑后不拆模，采用自身板覆蓋防護(hù)。
3 結(jié)語
巖錨梁混凝土施工工期為2006年6月1日～2006年9月22日，總工期114 天。巖錨梁混凝土實
際澆筑量為4082m3 ， 混凝土質(zhì)量評定合格率100% ，優(yōu)良率98.5 %。巖錨梁混凝土施工采用了多種防裂措施，到目前為止，未發(fā)現(xiàn)裂縫，實現(xiàn)了國務(wù)院三峽工程質(zhì)量專家組和三峽開發(fā)總公司提出的“無裂縫巖錨梁”的目標(biāo)。三峽工程地下電站巖錨梁混凝土施工，體現(xiàn)了追求“精品工程”的質(zhì)量意識，體現(xiàn)了技術(shù)先行、預(yù)防為主的指導(dǎo)思想，在施工過程中，全面推行精細(xì)化管理，施工質(zhì)量在過程中受到了嚴(yán)格控制，取得了令人滿意的成果。
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| 原作者： 張志斌 ，李明新 |
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