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(diǎn)和難點(diǎn)，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(hào): TV544 + 192 ；TV431 + 13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(tái)700 MW 的發(fā)電機(jī)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(tái)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(jì)標(biāo)號(hào)為C30F250W10 ，混凝土設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)無裂縫的目標(biāo)。為
實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，在施工中采取了多項(xiàng)防裂措施，本文對(duì)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(shí)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(gè)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(jì)強(qiáng)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(kuò)大粗骨料的粒徑，細(xì)骨料采用級(jí)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(shí)，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(jī)會(huì)。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(qiáng)度時(shí)減少水泥用量。引氣劑在混凝土的應(yīng)用對(duì)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(qiáng)，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(duì)混凝土入倉手段并根據(jù)三峽工程已運(yùn)用成熟的配合比分別對(duì)胎帶機(jī)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(shí)際情況作適當(dāng)調(diào)整。表1 所示為采用胎帶機(jī)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(shí)段安排在6月初至9月底，此時(shí)段正處于高溫季節(jié)。施工中對(duì)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(yùn)輸過程控制:盡量縮短運(yùn)輸時(shí)間，運(yùn)輸過程中采用表面覆蓋，減小運(yùn)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(shí)段，開澆時(shí)段盡量安排在夜間；
(4) 盡量采用胎帶機(jī)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(duì)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(shí)際地質(zhì)條件及設(shè)計(jì)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(gè)方面。經(jīng)過對(duì)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(duì)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(duì)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(qiáng)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(jī)入倉的辦法，采用胎帶機(jī)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(duì)混凝土的溫控非常有利，同時(shí)澆筑速度快，但運(yùn)行成本較高。本工程選擇以胎帶機(jī)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(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，使其保持濕潤狀態(tài)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于28 d?；炷翝仓?2 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(dòng)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(qiáng)爆破振動(dòng)監(jiān)測，及時(shí)反映開挖施工對(duì)吊車梁混凝土的影響，以便改進(jìn)施工措施和控制手段。對(duì)巖錨梁頂面采用砂袋保護(hù)，對(duì)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(shí)
際澆筑量為4082m3 ， 混凝土質(zhì)量評(píng)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(shí)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(shí)，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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