高性能噴射混凝土在白蓮河抽水蓄能電站中的應用

安 萍，陳 彬

（中國葛洲壩集團第一工程有限公司，湖北 宜昌 443002）

1 工程概況

白蓮河抽水蓄能電站位于湖北省黃岡市羅田縣白蓮鄉境內，電站設計安裝4臺30萬kW可逆式抽水蓄能機組，總裝機容量120萬kW。

電站樞紐由上水庫、下水庫、輸水發電系統及地面開關站等組成，上水庫位于白蓮河水庫右壩頭的山谷凹地，包含1座混凝土面板堆石主壩及3座心墻土石副壩；下水庫則利用已有的白蓮河水庫。輸水系統主要包括上下庫進 （出）水口、引水隧洞、上游調壓室、尾水隧洞等建筑物；地下廠房主要由球閥室、主廠房、主變洞、尾水閘門室、母線洞及其他輔助洞室組成。

在地下廠房及隧道支護施工中決定使用噴射混凝土，常規噴射混凝土分為干噴、潮噴和濕噴3種類型，普遍存在一次噴射厚度小、回彈高、施工效率偏低等問題。為有效控制噴射混凝土質量，白蓮河抽水蓄能電站應用了高性能噴射混凝土施工技術。

2 高性能噴射混凝土設計要素

2.1 高性能噴射混凝土主要技術指標

高性能噴射混凝土主要技術指標有：①滿足噴射混凝土的早期強度要求，28 d強度等級應達到C25；②坍落度120～140 mm，具有優良的可泵性；③回彈小；④一次噴射厚度不小于15 cm；⑤粉塵少。

2.2 高性能噴射混凝土的材料要求

（1）水泥。強度不低于32.5，最好采用普通硅酸鹽水泥。

（2）骨料。級配連續，0.125 mm篩余含量應在4%～9%范圍內，粗骨料最優粒徑10 mm左右，最大不要超過15 mm，針片狀含量應小于10%，這樣既可滿足濕噴混凝土的泵送要求，又可有效減小回彈。細骨料細度模數宜為2.3～3.0，含水率宜控制在6%左右。粗細骨料混合級配曲線應滿足噴射混凝土級配要求，每一級配數量均應小于30%。

（3）摻合料。高性能噴射混凝土通常會加入硅粉、粉煤灰等，尤其是纖維噴射混凝土。此類摻合料比表面積很大，可有效改善混凝土性能，加強新拌混凝土的和易性、增大與圍巖的粘結強度、減小回彈量，從而提高噴射混凝土抗滲、抗硫酸鹽侵蝕及其他相關性能。摻合料摻量通常不超過水泥用量的10%。

（4）用水量。在滿足施工要求的情況下盡量減少用水量，水灰比在一定范圍內越小，混凝土凝結效果越好。

（5）塑化劑。可提高噴射混凝土凝結效果及后期強度，節約整體成本。

（6）液體速凝劑。與水泥有較好的相容性，能有效提高混凝土與基底的粘接力，對混凝土的強度損失影響較小。

2.3 原材料性能

（1）水泥。采用華新水泥廠 “堡壘”牌32.5R普通硅酸鹽水泥，細度1.6%，密度3.10 g/cm3；初凝時間5 h 20 min，終凝時間 6 h 42 min；3、28 d抗壓強度分別為24.3、52.7 MPa； 3、28 d抗折強度分別為5.2、7.9 MPa；標準稠度用水量 29%；安定性合格。

（2）粗骨料。采用羅田縣白蓮河月山碎石廠生產的人工碎石，粒徑為5～15 mm，表觀密度2 622 kg/m3，壓碎指標9.8%，針片狀含量6.2%，含泥量0.4%。

（3）細骨料。采用白蓮河天然砂，細度模數3.0，連續級配，表觀密度2 553 kg/m3，含泥量1.8%，無泥塊。

（4）外加劑。采用LAHE體系外加劑。LAHE體系由LA 100低堿速凝劑、Ricture HE噴射混凝土性能增強劑等組成，有效解決了速凝劑同水泥的適應性問題。其中，LA100低堿速凝劑游離堿含量小于0.6%，且不含氯離子，降低了對人體及環境的損害程度； Ricture HE增強劑為改性活性物質，具有減水、保持坍落度、遇LA100發生促凝的三重功效。LAHE體系同所有普通硅酸鹽水泥均相容，水泥適應性好，故噴射混凝土凝結好，與潮濕、滲水基底的粘接效果也非常好；一次噴射厚度大，回彈率小；早期強度非常高，噴射混凝土28 d強度損失小；摻加量少，整體成本低。

（5）水。當地生活飲用水。

2.4 高性能噴射混凝土施工

白蓮河抽水蓄能電站高性能噴射混凝土施工采用SPM500PC遙控機械手大型噴射機，用機械手進行噴射作業，效率高，混凝土噴射均勻密實，質量好，同時作業范圍廣。

因噴射混凝土早期強度高，噴射作業完成后，要及時養護，以免造成質量缺陷。

3 高性能噴射混凝土性能檢測

（1）新拌混凝土坍落度經時檢測。依據水工混凝土相關規范，對現場新拌混凝土的初始坍落度及相應經時損失進行了測試檢驗，其30、45 min的坍落度與初始坍落度基本相同，均在143 mm左右，表明摻加有Ricture HE的混凝土30、45 min坍落度基本沒有損失。

（2）一次性噴射厚度測試。根據預先安裝好的鋼筋插桿，經多次檢測，一次性噴射厚度完全滿足15 cm厚度要求，其中邊墻可達30～40 cm，頂拱一次性噴射厚度在20～30 cm之間，提高了噴射效率。

（3）回彈率測試。常規噴射混凝土的回彈率，在邊墻部位一般為15%～20%，頂拱部位為20%～30%；而高性能噴射混凝土，根據收集到的每班現場地面回彈物質量折算成方量后、與當班噴射的混凝土方量進行對比，并計算出噴射作業的回彈率，經統計分析，其邊墻回彈率在5.5%～6.8%之間，頂拱回彈率在13.9%～16.2%之間，表明邊墻回彈率小于頂拱回彈率，干燥粗糙基面回彈率要低于潮濕光滑基面回彈率，這與常規噴射混凝土的規律相同，但其各部位回彈率均明顯低于常規噴射混凝土。

（4）抗壓強度檢測。依據錨噴施工規范，現場采集大板試樣及無底試模樣塊，放置現場24 h后取回實驗室標準養護，檢測C25噴射混凝土的1、3、28 d抗壓強度分別約14、32、43 MPa，表明高性能噴射混凝土的早期強度高、后期強度損失較小。

（5）噴射施工作業區粉塵濃度的測定。使用便攜式電動測塵器，采用濾膜法進行粉塵濃度的測定，測得在噴射能力為10～15 m3/h條件下的平均粉塵濃度小于10 mg/m3，表明現場噴射環境良好。

（6）抗滲性試驗。作為噴射混凝土耐久性的主要指標，抗滲性能實驗結果表明噴射混凝土整體抗滲等級達到W8。

（7）容重密實度。噴射混凝土平均容重2 333 kg/m3，密實度為0.994。

4 結 語

白蓮河抽水蓄能電站地下廠房及隧道標段支護施工中采用了高性能噴射混凝土，噴射混凝土泵送性好；一次噴射厚度大且與圍巖的粘接性好；凝結效果好，早期強度尤其是一天的強度高，后期強度損失小；回彈率小；粉塵少，現場工作環境好。實踐表明，高性能噴射混凝土很好地滿足了新奧法施工的要求，為地下洞室開挖中柔性支護的重要組成部分，可有效控制初期支護的圍巖變形，為今后推廣一次性永久支護提供了可能。

［1］ DL/T 5150—2001 水工混凝土試驗規程［S］.

［2］ GB 50086—2001 錨桿噴射混凝土支護技術規范［S］.